Журнал неорганической химии, 2022, T. 67, № 8, стр. 1172-1174

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время эффективным средством борьбы с гололедом на дорогах и аэродромах являются противогололедные реагенты на основе солей щелочных и щелочноземельных металлов [1–4]. Основой для разработки противогололедных реагентов являются, как правило, данные по фазовым равновесиям в водно-солевых системах при температурах ниже 0°С [5–10]. Введение в водно-солевые системы глицерина и этиленгликоля, водные растворы которых кристаллизуются при низких температурах [11], позволяет не только увеличить ассортимент противогололедных реагентов, но и повысить их эффективность. Эти спирты хорошо растворимы в воде, а их водные растворы хорошо растворяют соли щелочных и щелочноземельных металлов и, как следствие, отличаются низкими температурами кристаллизации льда при их охлаждении согласно криоскопической закономерности ∆t = kС [12].

Ранее исследованы фазовые равновесия в разрезах водно-солевых систем, содержащих глицерин или этиленгликоль [13–17]. Установлено, что введение этих спиртов в водно-солевые системы может привести к понижению температуры эвтектики. Например, в системе нитрат кальция–глицерин–вода температура эвтектики понижается по сравнению с системой нитрат кальция–вода на 9–13°С, а в системе карбамид–этиленгликоль–вода – на 43°С по сравнению с системой карбамид–вода. Таким образом, введение спирта в водно-солевую систему и, соответственно, в противогололедную композицию на ее основе позволяет увеличить рабочий интервал применения противогололедного реагента.

В системе ацетат калия–глицерин–вода [17] нами выявлены ацетатно-глицериновые композиции, перспективные в качестве новых противогололедных реагентов.

Цель настоящей работы – исследование фазовых равновесий в системе ацетат калия–этиленгликоль–вода, содержащей вместо глицерина этиленгликоль. Поскольку этиленгликоль образует эвтектику в системе с водой при температуре –66°С, что на 20°С ниже температуры эвтектики глицерин–вода, композиции из ацетата калия и этиленгликоля должны быть эффективными противогололедными реагентами при более низких температурах по сравнению с ацетатно-глицериновыми композициями.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Фазовые равновесия в разрезах указанной системы изучали визуально-политермическим методом [18] в специальном лабораторном приборе, снабженном низкотемпературным термометром. Охлаждение проводили жидким азотом в сосуде Дьюара. В качестве исходных веществ использовали ацетат калия и этиленгликоль квалификации “ч. д. а.”. По экспериментальным данным строили политермы кристаллизации. Плавящую способность композиций различного состава в равновесных условиях рассчитывали по политермам кристаллизации по формуле: А = (100 – С_t)/С_t, где А – плавящая способность композиции при температуре t, С_t – концентрация раствора при температуре t [19, 20]. Соотношение этиленгликоля и ацетата калия в изучаемых разрезах варьировали от 3 : 1 до 1 : 3.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В табл. 1 приведены данные по фазовым равновесиям в разрезах системы ацетат калия–этиленгликоль–вода с соотношением KCH₃COO : : C₂H₄(OH)₂ = 3 : 1, 1 : 1 и 1 : 3. Данные по всем разрезам, а также по системам ацетат калия–вода и глицерин–вода свидетельствуют о том, что температура эвтектики в системе KCH₃COO–C₂H₄(OH)₂– H₂O изменяется в пределах –52…–66°С (табл. 2).

Следует отметить, что плавящая способность этиленгликоля составляет 6.1 г/г при температуре –5°С и 3.3 г/г при –10°С, что в 1.5 раза выше по сравнению с глицерином [14, 16], поэтому композиции ацетата калия с этиленгликолем характеризуются хорошей плавящей способностью по отношению ко льду, превышающей плавящую способность ацетатно-глицериновых композиций. Низкие температуры эвтектик, образуемых этими композициями, позволяют применять их в качестве противогололедных реагентов в широком интервале температур (вплоть до –45…–48°C) в различных регионах РФ, в том числе в районах с суровым климатом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследованы фазовые равновесия в разрезах системы ацетат калия–этиленгликоль–вода с соотношением KCH₃COO : C₂H₄(OH)₂ от 3 : 1 до 1 : 3 при температурах 0…–66°C. Выявлены новые противогололедные композиции с хорошими противогололедными свойствами, эффективные при низких температурах (вплоть до –45…–48°C).