ИСТИНА

Целью настоящей работы является модификация существующих и развитие новых термодинамических моделей для описания свойств растворов и фазовых равновесий в многокомпонентных системах, содержащих воду, органические растворители и электролиты. В качестве объектов исследования выбраны четырёхкомпонентные системы вода – трибутилфосфат (ТБФ) – азотная кислота – нитрат РЗЭ (РЗЭ = Pr, Nd и Sm). При определении параметров моделей будут использованы как литературные данные о термодинамических свойствах фаз и фазовых равновесиях, так и полученные в рамках настоящего проекта с помощью комплекса экспериментальных методов (давления пара и различных вариантов химического анализа состава сосуществующих фаз). Разрабатываемые термодинамические модели могут быть использованы для моделирования систем большей размерности и выбора оптимальных условий разделения РЗЭ экстракцией ТБФ из азотнокислых растворов.

В рамках проекта планируется: 1) определить активности летучих компонентов в системе вода – трибутилфосфат – азотная кислота – нитраты РЗЭ, а также образующих их подсистемах. Для решения этой задачи будет использовано два варианта метода давления пара; статический метод позволит измерять общее давление насыщенного пара, а метод переноса – парциальные давления паров компонентов (H2O и HNO3) при температуре 25С. Аналогичные данные в литературе отсутствуют. 2) получить сведения о жидкофазных равновесиях в системах вода – трибутилфосфат – азотная кислота – нитрат РЗЭ (Pr, Nd, Sm). Для решения этой задачи будет использован комплекс аналитических методов. Содержание РЗЭ в водной фазе будет определяться спектрофотометрическим, потенциометрическим методом и ICP-AES; для оценки количества РЗЭ, перешедшего в органическую фазу, будет проводиться реэкстракция с последующим химическим анализом образовавшегося раствора. Содержание HNO3 будет определяться потенциометрическим титрованием. Для количественного определения ТБФ предполагается разработать специальную методику ICP-анализа. 3) предложить термодинамическую модель, обладающую рядом преимуществ по сравнению с аналогами, для описания термодинамических свойств и фазовых равновесий в изучаемых бинарных, тройных и четверных системах; 4) рассчитать параметры предложенной модели для адекватного описания термодинамических свойств раствора и фазовых равновесий в системах вода – трибутилфосфат – азотная кислота – нитраты РЗЭ.

Коллектив авторов состоит из доцента, двух аспирантов и двух дипломированных специалистов, поступающих в аспирантуру. Все участники проекта имеют достаточную научную квалификацию и опыт термодинамических исследований. Студенты и аспиранты участвуют в этих исследованиях и являются соавторами публикаций. Авторский коллектив располагает современной экспериментальной базой для изучения термодинамических свойств растворов и фазовых равновесий. Авторы обладают опытом работы по измерению давления пара статическим методом и определению химического состава сосуществующих фаз. К настоящему моменту членами коллектива авторов проведен монтаж новой экспериментальной установки для измерения давления пара методом переноса, отработана методика измерения парциального давления пара воды в азотнокислых растворах; отработана методика определения содержания нитратов РЗЭ и азотной кислоты в расслаивающихся растворах вода – азотная кислота – ТБФ – нитраты РЗЭ. Членами авторского коллектива разработано оригинальное программное обеспечение в среде MatLab для определения параметров моделей и расчета фазовых диаграмм. Недавно руководителем проекта предложена и опробована новая термодинамическая модель – обобщенная модель локального, которая отличается универсальностью и возможностью применения к широкому кругу систем, в том числе, и растворов электролитов. К настоящему моменту новая модель уже протестирована на системах вода – бутанол-1, вода – 18-краун-6, вода – азотная кислота, вода – азотная кислота – трибутилфосфат. Полученные результаты позволяют сделать заключение о хороших перспективах использования обобщенной модели локального состава для решения задач, поставленных в рамках предлагаемого проекта.