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"10.29235/1561-8331-2024-60-2-121-128vestich-878Research ArticleНЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯINORGANIC CHEMISTRYИсследование свойств алюмофосфатных растворов и кристаллизующихся из них продуктовInvestigation of the properties of alumophosphate solutions and products crystallized from themЕщенкоЛ. С.EshchenkoL. S.

Ещенко Людмила Семеновна – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры

ул. Свердлова 13а, 220006, г. Минск

Eshchenko Lyudmila S. – D. Sc. (Engineering), Professor, Professor of the Department

13a, Sverdlov Str., 220006, Minsk

yeshchanko@belstu.byПонятовскийО. В.PaniatouskiА. V.

Понятовский Олег Витальевич – магистр, аспирант

ул. Свердлова 13а, 220006, г. Минск

Paniatouski Aleh V. – M. Sc., Postgraduate Student

13a, Sverdlov Str., 220006, Minsk

oleg.ponyatovskiy@gmail.comБелорусский государственный технологический университетBelarusian State Technological University202424052024602121128Copyright © Ещенко Л.С., Понятовский О.В., 20242024Ещенко Л.С., Понятовский О.В.Eshchenko L.S., Paniatouski А.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/878

Исследованы физико-химические свойства свежеприготовленных алюмофосфатных растворов, полученных в системе Al(OH)3 – H3PO4 – H2O с мольным соотношением n(Al2O3) : n(P2O5) = 1,0 : 2,75. Изучены плотность, температурная зависимость динамической вязкости исследуемых растворов с концентрацией P2O5 300–485 г/л. Рассчитаны значения кажущейся энергии активации вязкого течения (Eη) алюмофосфатных растворов и установлен интервал концентраций (390–420 г/л P2O5), в котором Eη почти постоянная и составляет 15,0 кДж/моль. Высказано предположение, что изменение энергии активации вязкого течения алюмофосфатных растворов обусловлено их структурой, определяемой составом фосфатных комплексов алюминия. Показано влияние вязкостных свойств алюмофосфатных растворов и их концентрации на процесс кристаллизации гидратированного алюмофосфата, в частности продолжительность индукционного периода, скорость фазообразования.

The physicochemical properties of freshly prepared alumophosphate solutions obtained in the Al(OH)3 – H3PO4 – H2O system with the molar ratio n(Al2O3) : n(P2O5) = 1.0 : 2.75 have been investigated. The density and temperature dependence of the dynamic viscosity of the studied solutions with a concentration of P2O5 300–485 g/l were studied. The values of the apparent activation energy of the viscous flow (Eη) of alumophosphate solutions are calculated and the concentration range (390–420 g/l P2O5) is established, in which Eη is practically constant and is 15.0 kJ/mol. It is suggested that the change in the activation energy of the viscous flow of alumophosphate solutions is due to their structure determined by the composition of aluminum phosphate complexes. The influence of the viscosity properties of alumophosphate solutions and their concentration on the crystallization process of hydrated alumophosphate, in particular, the duration of the induction period and the rate of phase formation, is shown.

алюмофосфатный растворэнергия активации вязкого течениявязкостные свойствафазообразованиеалюмофосфатные комплексыиндукционный периодalumophosphate solutionactivation energy of viscous flowviscosity propertiesphase formationalumophosphate complexesinduction periodReferencesHao, T. Electrorheological Fluids. The Non-aqueous Suspensions / T. Hao. – 1st ed. – Cambridge, Massachusetts, USA: Elsevier Science, 2005. – Vol. 22. – 578 p. https://doi.org/10.1016/s1383-7303(05)х8015-2Hao T. Electrorheological Fluids. The Non-aqueous Suspensions. 1st ed. Cambridge, Massachusetts, USA, Elsevier Science, 2005, vol. 22, 578 p. https://doi.org/10.1016/s1383-7303(05)x8015-2Разработка составов дисперсных наполнителей для ЭРС / Л.С. Ещенко [и др.] // Фуллерены и наноструктуры в конденсированных средах: материалы XI Междунар. науч. конф, Минск, 24–26 нояб. 2020 г. – Минск: ИТМО НАН Беларуси, 2020. – С. 75–81.Eshchenko L. S., Ponyatovskii O. V., Korobko E. V., Novikova Z. A. Razrabotka sostavov dispersnykh napolnitelei dlya ERS [Development of compositions of dispersed fillers for ERS]. Materialy XI Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii «Fullereny i nanostruktury v kondensirovannykh sredakh» [Materials of the international scientific conference “Fullerenes and nanostructures in condensed matte”], 24–26 November, Minsk, 2020. Minsk, Institut teplo- i massoperenosa imeni natsional’noi akademii nauk Belarusi, 2020, pp. 75–81 (in Russian).Eshchenko, L. S. Preparation and electrorheological properties of anhydrous aluminum orthophosphate / L. S. Eshchenko, E. V. Korobko, A. V. Paniatouski // Inorg. Mater. – 2023. – Vol. 59, №1. – P. 75–80. https://doi.org/10.1134/S0020168523010077Eshchenko L. S., Korobko E. V., Paniatouski A. V. Preparation and electrorheological properties of anhydrous aluminum orthophosphate. Inorganic Materials, 2023, vol. 59, no. 1, pp. 75–80. https://doi.org/10.1134/S0020168523010077Kniep, R. Orthophosphates in the ternary system Al2O3-P2O5-H2O / R. Kniep // Angew. Chem. Int. Ed. – 1986. – Vol. 25, №. 16. – Р. 525−534. https://doi.org/10.1002/anie.198605251Kniep R. Orthophosphates in the ternary system Al2O3-P2O5-H2O. Angewandte Chemie International Edition in English, 1986, vol. 25, no. 6, pp. 525−534. https://doi.org/10.1002/anie.198605251Kolb, E. D. Solubility and Growth of A1PO4 in a hydrothermal solvent: HCl / E. D. Kolb, J. C. Grenier, R. A. Laudise // J. Crystal Growth. – 1981. – Vol. 51, iss. 2. – P. 178–182. https://doi.org/10.1016|0022-0248(81)90299-2Kolb E. D., Grenier J. C., Laudise R. A. Solubility and Growth of A1PO4 in a hydrothermal solvent: HCl. Journal of Crystal Growth, 1981, vol. 51, iss. 2, pp. 178−182. https://doi.org/10.1016/0022-0248(81)90299-2Solubility, crystal growth and perfection of aluminium orthophosphate / E. D. Kolb [et el.] // J. Crystal Growth. – 1980. – Vol. 50, iss. 2. – P. 83−92. https://doi.org/10.1109/FREQ.1979.200302Kolb E. D., Barns R. L., Laudise R. A., Grenier J. C. Solubility, crystal growth and perfection of aluminium orthophosphate. Journal of Crystal Growth, 1980, vol. 50, iss. 2, pp. 83−92. https://doi.org/10.1109/FREQ.1979.200302Bothe, Jr. J. V. Reactivity of alumina toward phosphoric acid / Jr. J. V. Bothe, P. W. Brown // J. Am. Ceram Soc. – 1993. – Vol. 76, iss. 9. – P. 2353–2358. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1993.tb07776.xBothe Jr. J. V., Brown P. W. Reactivity of alumina toward phosphoric acid. Journal of the American Ceramic Society, 1993, vol. 76, iss. 9, pp. 2353–2358. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1993.tb07776.xГребенько, Н. В. Влияние условий получения фосфатов алюминия на их физико-химические свойства / Н. В. Гребенько, Л. С. Ещенко, М. И. Кушель // Изв. вузов. Химия и хим. технология. – 1976. – Т. 19, вып. 7. – С. 1070–1073.Greben’ko N. V., Eshchenko L. S., Kushel’ M. I. Vliyanie uslovii polucheniya fosfatov alyuminiya na ikh fizikokhimicheskie svoistva [Influence of conditions for obtaining aluminum phosphates on their physicochemical properties]. Izvestiya VUZov. Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya = Russian jornal of chemistry and chemical technology, 1976, vol. 19, iss. 7, pp. 1070–1073 (in Russian).Гребенько, Н. В. Получение и свойства ортофосфатов алюминия / Н. В. Гребенько, Л. С. Ещенко, В. В. Печковский // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. – 1978. – Т. 14, вып. 3. – С. 136–140.Greben’ko N. V., Eshchenko L. S., Pechkovskii V. V. Poluchenie i svoistva ortofosfatov alyuminiya [Preparation and properties of aluminum orthophosphates]. Izvestiya Akademii nauk SSSR. Neorganicheskie materialy = Proceedings of the NAS of the USSR. Inorganic materials, 1978, vol. 14, iss. 3, pp. 136–140 (in Russian).Ещенко, Л. С. Особенности синтеза высокодисперсных алюмофосфатов состава AlPO4·nH2O / Л. С. Ещенко, О. В. Понятовский // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. хім. навук. – 2021. – Т. 57, № 3. – С. 310–319. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2021-57-3-310-319Eshchenko L. S., Paniatouski A. V. Features of the synthesis of highly dispersed alumophosphates AlPO4 · nH2O. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnyh navuk = Proceedings of the National Academy of Science of Belarus. Chemical series, 2021, vol. 57, no. 3, pp. 310–319 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8331-2021-57-3-310-319Eshchenko L. S., Paniatouski A. V. Preparation of microcrystalline hydrated aluminum orthophosphate / L. S. Eshchenko, A.V. Paniatouski // The latest research in modern science: experience, traditions and innovations: Collected scientific articles of the X International scientific conference on February 18–19, Morrisville, NC, USA, 2020. – Lulu Press, Morrisville, NC, USA, 2020. – P. 21–26.Eshchenko L. S., Paniatouski A. V. Preparation of microcrystalline hydrated aluminum orthophosphate. In: The latest research in modern science: experience, traditions and innovations: Collected scientific articles of the X International scientific conference on February 18–19, Morrisville, NC, USA, 2020. Lulu Press, Morrisville, NC, USA, 2020, pp. 21–26.Рахеб, И. Синтез микропористых кристаллических фосфатов алюминия / И. Рахеб. – М., 1991. – 205 с.Rakheb I. Sintez mikroporistykh kristallicheskikh fosfatov alyuminiya [Synthesis of microporous crystalline aluminum phosphates]. Ph. D. thesis. Moscow, 1991, 205 p.Ширинкин, Н. Г. Физико-химические исследования пересыщенных водных растворов фторида алюминия / Н. Г. Ширинкин, Н. А. Бердышева // Тр. Урал. науч.-исслед. хим. ин-та. – 1978. – № 5. – С. 21–28.Shirinkin N. G., Berdysheva N. A. Fiziko-khimicheskie issledovaniya peresyshchennykh vodnykh rastvorov ftorida alyuminiya [Physico-chemical studies of supersaturated aqueous solutions of aluminum fluoride] // Trudy ural’skogo nauchno-issledovatel’skogo khimicheskogo instituta = Proceedings of the Ural Chemical Research Institute, 1978, no. 5, pp. 21–28,. (in Russian).Геллер, Б. Э. Практическое руководство по физикохимии волокнообразующих полимеров: учеб. пособие для вузов / Б. Э. Геллер, А. А. Геллер, В. Г. Чиртулов. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Химия, 1996. – 432 с.Geller B. E., Geller A. A., Chirtulov V. G. Prakticheskoe rukovodstvo po fizikokhimii voloknoobrazuyushchikh polimerov: Uchebnoe posobie dlya vuzov [Practical guide to the physicochemistry of fiber-forming polymers: Textbook for universities]. 2nd ed. Moscow, Khimiya = Chemistry Publ., 1996, 432 p.Лисин, П. А. Структурно-механическая и термодинамическая характеристика биойогурта / П. А. Лисин, О. Н. Мусина, И. В. Кистер // Техника и технология пищевых производств. – 2014. – № 1. – С. 54–59.Lisin P. A., Musina O. N., Kister I. V. Strukturno-mekhanicheskaya i termodinamicheskaya kharakteristika bioiogurta [Structural-mechanical and thermodynamic characteristics of bio-yogurt]. Tekhnika i tekhnologiya pishchevykh proizvodstv = Food Processing. Techniques and Technology, 2014, no. 1, pp. 54–59 (in Russian).Герасимов, В. В. Неорганические полимерные материалы на основе оксидов кремния и фосфора / В. В. Герасимов. – М.: Стройиздат, 1993. – 295 с.Gerasimov V. V. Neorganicheskie polimernye materialy na osnove oksidov kremniya i fosfora [Inorganic polymer materials based on silicon and phosphorus oxides]. Moscow, Stroiizdat Publ., 1993, 295 p. (in Russian).

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