vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2023-59-1-18-25vestich-785Research ArticleКОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯCOLLOIDAL CHEMISTRYВлияние полимерных и неорганических модификаторов на процесс фазообразования в насыщенных растворах сульфата калияInfluence of polymer and inorganic modifiers on the process of phase formation in potassium sulfate saturated solutionsЧередниченкоД. В.СherednichenkoD. V.

Чередниченко Денис Викторович – канд. хим. наук,вед. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

 

Сherednichenko Denis V. – Ph. D. (Chemistry), LeadingResearcher

9/1, Surganov str., 220072, Minsk

cherednichenko_dv@tut.byВоробьевП. Д.VorobievP. D.

Воробьев Павел Дмитриевич – канд. хим. наук, вед.науч. сотрудник

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Vorobiev Pavel D. – Ph. D. (Chemistry), Leading Researcher

9/1, Surganov str., 220072, Minsk

pdvc@tut.byШевчукВ. В.ShevchukV. V.

Шевчук Вячеслав Владимирович – член-корреспондент, д-р хим. наук, зав. отделом

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Shevchuk Viacheslav V. – Corresponding Member, D. Sc.(Chemistry), Head of Department

9/1, Surganov str., 220072, Minsk

shevchukslava@rambler.ruВоробьевА. Д.VorobievA. D.

Воробьёв Артем Дмитриевич ‒ канд. техн. наук, зав.лаб.

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Vorobiev Artem D. ‒ Ph. D. (Engineering), Head of theIndustry Laboratory

9/1, Surganov str., 220072, Minsk

avorobiov@igic.bas-net.byПоткинаТ. Н.PotkinaT. N.

Поткина Татьяна Николаевна – канд. хим. наук,вед. науч. сотрудник

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Potkina Tatyana N. – Ph. D. (Chemistry), Leading Researcher

9/1, Surganov str., 220072, Minsk

potkina@igic.bas-net.byЛаевскаяЕ. В.LayevskayaE. V.

Лаевская Елена Васильевна – канд. техн. наук, вед.науч. сотрудник

ул. Сурганова, 9/1, 220072, Минск

Layevskaya Еlena V. – Ph. D. (Engineering), LeadingResearcher

9/1, Surganov str., 220072, Minsk

layeuskaya@gmail.comИнститут общей и неорганической химии НАН БеларусиInstitute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus2023050320235911825Copyright © Чередниченко Д.В., Воробьев П.Д., Шевчук В.В., Воробьев А.Д., Поткина Т.Н., Лаевская Е.В., 20232023Чередниченко Д.В., Воробьев П.Д., Шевчук В.В., Воробьев А.Д., Поткина Т.Н., Лаевская Е.В.Сherednichenko D.V., Vorobiev P.D., Shevchuk V.V., Vorobiev A.D., Potkina T.N., Layevskaya E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/785

Исследован процесс кристаллизации сульфата калия из водных растворов в присутствии органических модификаторов, содержащих фосфоновые, фосфатные, сульфоновые, сульфатные и карбоксильные функциональные группы. Показано, что введение органических веществ оказывает ингибирующее действие на образование кристаллов сульфата калия. Наибольшее ингибирующее действие оказывают модификаторы, содержащие сульфоновые, сульфатные и фосфоновые функциональные группы. Эффективность модификаторов, содержащих карбоксильные группы, существенно ниже. Образование стабильных пересыщенных растворов сульфата калия достигается при введении органических модификаторов в количестве 0,25‒0,50 %.

The process of potassium sulfate crystallization from aqueous solutions in the presence of organic modifiers containing phosphonic, phosphate, sulfonic, sulfate and carboxyl functional groups has been studied. It is shown that the introduction of organic substances has an inhibitory effect on the formation of potassium sulfate crystals. Modifiers containing sulfonic, sulfate and phosphonic functional groups have the greatest inhibitory effect. The effectiveness of modifiers containing carboxyl groups is significantly lower. The formation of stable supersaturated solutions of potassium sulfate is achieved by introducing organic modifiers in an amount of 0.25 – 0.50%.

кристаллизациясульфат калиямодификаторызародышикритический радиуспересыщениескорость образования зародышейCrystallizationpotassium sulfatemodifiersnucleicritical radiussupersaturationnucleation rateReferencesMubarak, Y. A. Integrated Process for Potassium Sulfate and a Mixture of Ammonium Chloride / Y. A. Mubarak // International Journal of Engineering & Technology. ‒ 2018. ‒ Vol. 7, N 1. ‒ P. 185–197. http://doi.org/10.14419/ijet.v7i1.9188Mubarak Y. A. Integrated Process for Potassium Sulfate and a Mixture of Ammonium Chloride. International Journal of Engineering & Technology, 2018, vol. 7, no. 8, pp. 185–197. http://doi.org/10.14419/ijet.v7i1.9188Industrial Crystallization. Fundamentals and Application / A. Lewis [et al.]. ‒ Cambridge, University Press, 2015. – 352 p. https://doi.org/10.1017/cbo9781107280427Lewis A. E., Seckler M., Kramer H., Rosmalen G. Industrial Crystallization. Fundamentals and Application. Cambridge, University Press, 2015. 352 p. https://doi.org/10.1017/cbo9781107280427Фролов, Ю. Г. Курс коллоидной химии / Ю. Г. Фролов. ‒ М.: Альянс, 2004. – 464 с.Frolov Yu. G. Colloid chemistry course. Мoscow: Al'yans Publ., 2004. 464 p. (in Russian).Nielsen, A. E. Electrolyte Crystal Growth Mechanisms / А. Е. Nielsen // J. Cryst. Growth. – 1984. – Vol. 67, N 2. – P. 289‒310. https://doi.org/10.1016/0022-0248(84)90189-1Nielsen A. E. Electrolyte Crystal Growth Mechanisms. Journal of Crystal Growth, 1984, vol. 67, no. 2, pp. 289‒310. https://doi.org/10.1016/0022-0248(84)90189-1Reddy, M. M. Calcite Crystal Growth Rate Inhibition by Polycarboxylic Acids / M. M. Reddy, A. R. Hoch // Journal of Colloid and Interface Science. – 2001. – Vol. 235, N 2. – P. 365–370. https://doi.org/10.1006/jcis.2000.7378Reddy M. M., Hoch A. R. Calcite Crystal Growth Rate Inhibition by Polycarboxylic Acids. Journal of Colloid and Interface Science, 2001, vol. 235, no. 2, pp. 365–370. https://doi.org/10.1006/jcis.2000.7378Чаусов, Ф. Ф. Влияние адсорбируемых примесей на рост кристаллов малорастворимых солей из сильнопересыщенных растворов / Ф. Ф. Чаусов // Известия вузов. Химия и химическая технология. – 2012. – T. 55, № 1. – C. 32–37.Chausov F. F. Effect of adsorbed impurities on the growth of crystals of low-soluble salts from highly supersaturated solutions. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Seriya Khimiya i Khimicheskaya Tekhnologiya = ChemChemTech, 2012, vol. 55, no. 1, pp. 32–37 (in Russian).Impurity effect of iron(III) on the growth of potassium sulfate crystal in aqueous solution / N. Kubota [et al.] // Journal of Crystal Growth. ‒ 1999. ‒ Vol. 196, N 1. ‒ P. 156‒163. https://doi.org/10.1016/s0022-0248(98)00758-1Kubota N., Katagiri K., Yokota M., Sato A., Yashiro H., Itai K. Impurity effect of iron(III) on the growth of potassium sulfate crystal in aqueous solution. Journal of Crystal Growth, 1999, vol. 196, no. 1, pp. 156‒163. https://doi.org/10.1016/s0022-0248(98)00758-1Unsteady-state impurity effect of chromium (III) on the growth rate of potassium sulfate crystal in aqueous solution / L. Guzman [et al.] // Journal of Crystal Growth. ‒1997. ‒ Vol. 181, N 3. ‒ P. 272‒280. https://doi.org/10.1016/s0022-0248(97)00161-9Guzman L., Maeda K., Hirota Sh., Yokota M., Kubota N. Unsteady-state impurity effect of chromium (III) on the growth rate of potassium sulfate crystal in aqueous solution. Journal of Crystal Growth, 1997, vol. 181, no. 3, pp. 272‒280. https://doi.org/10.1016/s0022-0248(97)00161-9Adsorption energetics of potassium sulfate dye inclusion crystals / D. Cartera [et al.] // Journal of Molecular Structure. ‒ 2003. ‒ Vol. 647, N 1-3. ‒ P. 65–73. https://doi.org/10.1016/s0022-2860(02)00511-2Carter D. J., Rohl A. L., Gale J. D., Fogg A. M., Gurney R. W., Kahr B. Adsorption energetics of potassium sulfate dye inclusion crystals. Journal of Molecular Structure, 2003, vol. 647, no. 1-3, pp. 65–73. https://doi.org/10.1016/s0022-2860(02)00511-2Interfacial electrostatics guiding the crystallization of CaCO3 underneath monolayers of calixarenes and resorcarenes / D. Volkmer [et al.] // J. Mater. Chem. ‒ 2004. ‒ Vol. 14 ‒ P. 2249‒ 2259. https://doi.org/10.1039/b403132fVolkmer D., Fricke M., Agena C., Mattay J. Interfacial electrostatics guiding the crystallization of CaCO3 underneath monolayers of calixarenes and resorcarenes. Journal of Materials Chemistry, 2004, vol. 14, pp. 2249‒ 2259. https://doi.org/10.1039/b403132fBouropoulos, N. C. Spontaneous precipitation of struvite from aqueous solutions / N. C. Bouropoulos, P. G., Koutsoukos // J. Cryst. Growth. – 2000. – Vol. 213. – P. 381‒388. https:// doi.org/10.1016/С0022-0248(00)00351-1Bouropoulos N. C., Koutsoukos P.G. Spontaneous precipitation of struvite from aqueous solutions. Journal of Crystal Growth, 2000, vol. 213, pp. 381‒388. https:// doi.org/10.1016/С0022-0248(00)00351-1Garside, J. Advances in Industrial Crystallization / J. Garside, R. J. Davey, A. G. Jones. ‒ Butterworth-Heinemann Ltd, 1991. ‒ 244 p.Garside J., Davey R. J., Jones A.G. Advances in Industrial Crystallization. Butterworth-Heinemann Ltd, 1991. 244 p.Kalia, A. K. Growth of potassium hudrogen sulphate crystals in the presense of ionic species / A. K. Kalia // J. Cryst. Growth. ‒ 1976. ‒ Vol. 35, N 3. ‒ P. 334‒336. https://doi.org/10.1016/0022-0248(76)90198-6Kalia A. K. Growth of potassium hudrogen sulphate crystals in the presense of ionic species. Journal of Crystal Growth, 1976, vol. 35, no. 3, pp. 334‒336. https://doi.org/10.1016/0022-0248(76)90198-6Mullin, J. W. Diffusion Coefficients of Potassium Sulfate in Water / J. W. Mullin, A.W. Nienow // Journal of Chemical and Engineering. ‒ 1964. ‒ Vol. 9, N 4. ‒ P. 526‒527. https://doi.org/10.1021/je60023a016Mullin J. W., Nienow A.W. Diffusion Coefficients of Potassium Sulfate in Water. Journal of Chemical and Engineering,1964, vol. 9, no. 4, pp. 526‒527. https://doi.org/10.1021/je60023a016Marcus, Y. Ionic Radii in Aqueous Solutions / Y. Marcus // Chem. Rev. – 1988. ‒ Vol. 88, N 8. ‒ P. 1475‒1498. https://doi.org/10.1021/cr00090a003Marcus Y. Ionic Radii in Aqueous Solutions. Chemical Reviews, 1988, vol. 88, no. 8, pp. 1475–1498. https://doi.org/10.1021/cr00090a003

The authors declare that there are no conflicts of interest present.