Исследование растворимости гексафторсиликата натрия в системе Na₂SiF₆–H₃PO₄–H₂O

Представлены новые научные данные о растворимости гексафторсиликата натрия в системе Na₂SiF₆–H₃PO₄–H₂O в интервале изменения содержания ортофосфорной кислоты 40–65 мас.% в изотермических и политермических условиях. Установлено снижение растворимости гексафторсиликата натрия в растворах ортофосфорной кислоты, при увеличении ее содержания от разбавленных до концентрированных растворов на всем интервале изменения температуры от 20 до 80 °С. Данное явление, по мнению авторов, обусловлено снижением количества растворителя (H2O) по мере возрастания концентрации кислоты, а также ростом числа молекул воды для гидратации ионов, в частности H₅P₂O₈–, образующихся при диссоциации молекул ортофосфорной кислоты, диполи которых не участвуют в процессе растворения соли. Изменение содержания кислоты оказывает значительно большее влияние на изменение растворимости по сравнению с температурой, что позволило сделать вывод о том, что обесфторивание концентрированных растворов ортофосфорной кислоты предпочтительнее, поскольку позволяет достичь более высокой степени обесфторивания при использовании в качестве осадительного реагента солей щелочных металлов. Анализ представленных данных по влиянию температуры и содержания ортофосфорной кислоты является основанием для последующего выбора оптимальных условий осуществления технологического процесса обесфторивания экстракционной фосфорной кислоты методом осаждения с использованием солей щелочных металлов и прогнозирования достигаемого остаточного содержания фторид-ионов.

1. Мировой рынок кормовых фосфатов – тенденции отрасли и прогноз до 2029 года. – URL: https://www.databridgemarketresearch.com/ru/reports/global-feed-phosphates-market (дата обращения: 24.01.2025).

2. Global Food Phosphate Market Report. – URL: https://www.valuemarketresearch.com/report/food-phosphate-market (date of access: 24.01.2025).

3. Coy, M. Mc. Nearing End Game / M. Mc. Coy // Chemical and Engineering News. – 1999. – Vоl. 77. – P. 17–20.

4. Davister, A. The prayon process for wet acid purification / A. Davister, M. Peterbroek // Chemical Engineering Progress. – 1982. – Vol. 78, № 9. – P. 35–39.

5. Ангелова, М. А. Производство и потребление фосфатного сырья в США / М. А. Ангелова // Труды НИУИФ: сб. науч. тр. – М.: НИУИФ, 2004. – С. 105–119.

6. Исследование процесса обесфторивания экстракционной фосфорной кислоты комбинированным методом / О. Б. Дормешкин, А. Н. Гаврилюк, М. С. Мохорт, А. А. Бышик // Химическая промышленность сегодня. – 2024. – № 6. – С. 19–28.

7. Можейко, Ф. Ф. Получение обесфторенной экстракционной фосфорной кислоты методом осаждения гесафторсиликатов / Ф. Ф. Можейко, Н. В. Шульга, В. В. Шевчук // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусi. Серыя хiмічных навук. – 2008. – Т. 60, № 1. – С. 9–14.

8. Solubility behaviors of (Na+, K+ or NH4+) hexafluoridosilicates in H2SO4, HF, H2SiF6, H3PO4 acidic aqueous solutions at T = 353.15 K / Y. Elyamani, M. Skafi, A. Rifai, M. Guendouzi // Journal of Fluorine Chemistry. – 2021. – Vol. 247. – Art. 109796. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2021.109796

9. Guendouzi, M. Hexafluorosilicate Salts in Wet Phosphoric Acid Processes: Properties of X2SiF6–H2O with X = Na+, K+, or NH4+ in Aqueous Solutions at 353.15 K / M. Guendouzi, M. Skafi, A. Rifai // Journal of Chemical & Engineering Data – 2016. – Vol. 61, № 5. –P. 1728–1734. https://doi.org/10.1021/acs.jced.5b00866

10. Коган, В. Б. Справочник по растворимости: в 3 т. – М.; Л.: Изд-во Акад. наук СССР, 1961–1970. – Т. 1: Бинарные системы. Кн. 2. Т. 1. – 1962. – 961–1960 с.

11. Мельник, Б. Д. Краткий инженерный справочник по технологии неорганических веществ. Графики и номограммы / Б. Д. Мельник, Е. В. Мельников. – М.: Химия, 1968. – 432 с.

12. Solubility Measurement and Correlation of Potassium Hexafluorosilicate (K2SiF6) in H2O, HCl, and H3PO4 Solutions at a Temperature Range of 5–70 °C / H. W. Zhao, H. Feng, Wang Qingwen [et al.] // Journal of Chemical & Engineering Data. – 2023. – Vol. 68, № 9. – P. 2449–2459. https://doi.org/10.1021/acs.jced.3c00270

13. Solubility of (NH4)2SiF6, K2SiF6 and Na2SiF6 in acidic solutions / J. Frayret, A. Castetbon, G. Trouve, M. Potin-Gautier // Chemical Physics Letters. – 2006. – Vol. 427. – P. 356–364. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2006.06.044

14. Электрохимические методы анализа: учеб. пособие / А. Н. Косицина, А. В. Иванова, Ю. А. Глазырина [и др.]; под ред. А. И. Матерна; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2017. – 128 с.

15. Удобрения минеральные. Методы определения фосфатов: ГОСТ 20851.2-75. – Введ. 01.01.76. – М.: ИПК Изд-во стандартов, 1975. – 39 с.

16. Крешков, А. П. Основы аналитической химии / А. П. Крешков. – М.: Госхимиздат, 1961. – 635 с.

17. Пособие к практическим занятиям по физико-химическому анализу. Водно-солевые системы и некоторые приемы изучения равновесий и превращения фаз / В. Я. Аносов, М. И. Озерова, Н. П. Бурмистрова, А. П. Щедрина. – Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1969. – 90 с.

18. Brdička, R. Grundlagen der physikalischen Chemie / R. Brdička. – Berlin: Deutscher Verlag der Wissenschaften, 1990. – 900 p.

19. Термическая фосфорная кислота, соли и удобрения на ее основе / В. И. Андронов, А. А. Бродский, Ю. А. Забелешинский [и др.]; под ред. Н. Н. Постникова. – М.: Химия, 1976. – 336 с.

20. Мельникова, Г. Б. Растворы сильных электролитов [презентация] / Г. Б. Мельникова. – URL: https://elib.bspu.by/bitstream/doc/40573/1/Л%2011 (дата обращения: 24.01.2025).

21. Продан, И. Е. Особенности процессов образования фосфатов железа (III) с заданными составом и структурой: дис. ... канд. хим. наук: 02.00.01 / Продан Ирина Евгеньевна; Белорус. технол. ин-т имени С. М. Кирова. – Минск, 1988. – 265 л.

22. Gaseous H5P2O8ions: a theoretical and experimental study on the hydrolysis and synthesis of diphosphate ion / F. Pepi, A. Ricci, M. Rosi, M. di Stefano // Chemistry. – 2004. – Vol. 10, № 22. – P. 5706–5716. https://doi.org/10.1002/chem.200400293

23. Кочетков, С. П. Концентрирование и очистка экстракционной фосфорной кислоты: монография / С. П. Кочетков, Н. Н. Смирнов, А. П. Ильин; ГОУВПО «Иван. гос. хим.-технол. ун-т». – Иваново, 2007. – 304 с.

24. Кулеш, И. В. Практикум по физической химии / И. В. Кулеш, О. И. Валентюкевич. – Гродно: ГГАУ, 2013. – 94 с.