ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ АЗОТНОЙ И СЕРНОЙ

144
НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ
Специальные способы применяют в сложных гидрогеологических условиях. При наличии плывунных или сильно обводненных грунтов, поверхностной воды и др. В этих случаях могут применить опускание заранее заготовленных конструкций тоннеля кессонным способом или опускание их под воду. При глубоком заложении тоннелей слабые плывунные грунты могут быть
обработаны специальными химическими составами или заморожены.
При сооружении тоннелей под существующими дорогами, а также в городских условиях. Когда недопустимы сдвижки породного массива, применяют способ продавливания отдельных готовых элементов тоннеля. Этим
способом обычно сооружают тоннели небольшой длины – до 100-150 м. За
счет высокой степени индустриализации при использовании готовых элементов тоннеля достигается сокращение сроков строительства в два – три
раза, трудоемкости и стоимости на 15-20 %.
Принятый способ строительства тоннеля должен обеспечить:
‒ полную безопасность работ;
‒ высокие темпы и качество работ;
‒ минимальные затраты сил и средств.
Отмеченные способы строительства тоннелей требуют также строгого
соблюдения рекомендаций и указаний технических условий строительства,
максимальной собранности и ответственности исполнителей.
Список литературы:
1. Лыхин П.А., Практика тоннелестроения в XX веке. – Пермь: ИД
«Пресстайм», 2009.
2. Михелев Д.Ш., Инженерная геодезия: учебник для вузов / Министерство образования РФ. – 6-е изд. испр. – М.: Издат. центр «Академия», 2013.
3. Федотов Г.А. Инженерная геодезия: учебник для вузов. – М.: Высшая
школа, 2007.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ АЗОТНОЙ
И СЕРНОЙ КИСЛОТ В НИТРУЮЩЕЙ СМЕСИ
МЕТОДОМ ТЕРМОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ
© Козлова Н.Ю., Хацринов А.И.
Казанский национальный исследовательский технологический университет,
г. Казань
Методом термометрического титрования проводились исследования
модельных растворов смесей азотной и серной кислот в диапазоне кон

Аспирант кафедры Технологии неорганических веществ и материалов.
Заведующий кафедрой Технологии неорганических веществ и материалов, доктор технических наук, профессор.
Технические науки
145
центраций HNO3:10-50 %, Н2SO4: 10-80 %, H2O: 10-80 % с целью возможности применения метода для контроля компонентов нитрующей
смеси в режиме реального времени. Исследования показали, что методом термометрического титрования, значения концентраций кислот
определяются с погрешностями до 30 %.
Ключевые слова: термометрическое титрование, смеси серной и
азотной кислот, нитрация.
Введение
Для нитрации целлюлозного сырья применяют кислотные смеси, состоящие из азотной и серной кислот и воды [1]. В зависимости от соотношения этих компонентов в смеси и общего ее количества получают нитраты
целлюлозы той или иной степени этерификации и растворимости в спиртоэфирной смеси.
При разработке автоматизированной системы управления технологическим процессом производства нитратов целлюлозы актуальной задачей является контроль состава нитрующей смеси в технологическом потоке. Это
можно осуществить с помощью автоматических промышленных анализаторов, в которых автоматизированы все стадии анализа.
Целью данной работы является определение возможности применения
метода термометрического титрования, для контроля состава серно-азотной
кислотной смеси производства нитратов целлюлозы в режиме реального
времени.
Метод термометрического титрования [2] широко используется во многих отраслях промышленности при определении компонентов смеси без
предварительного разделения.
Точка эквивалентности определяется на основе области, в которой происходит изменение температуры. В зависимости от того, является реакция
между титрантом и исследуемым веществом экзотермической или эндотермической, температура в течение процесса титрования будет, соответственно, возрастать или падать. Когда все исследуемое вещество прореагировало
с титрантом, изменение области, в которой происходит рост или падение
температуры, позволяет определить точку эквивалентности и изгиб на кривой температуры. Точно точку эквивалентности можно определить, взяв
вторую производную кривой температуры: четкий пик будет указывать на
точку эквивалентности.
Экспериментальная часть
Были приготовлены модельные растворы тройных смесей HNO3-Н2SO4H2O следующих составов: HNO3: 10-50 %, Н2SO4: 10-80 %, H2O: 10-80 % из
серной кислоты концентрацией 92,5 % и азотной кислоты концентрацией 65
и 99 %.
146
НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ
Исследования растворов методом термометрического титрования проводились на автоматическом титраторе Titroterm 859 (производства Metrohm).
Устройством, фиксирующим аналитический сигнал являлся термодатчик
Pt1000, а аналитическим сигналом – энтальпия экзотермической реакции,
измеренная при взаимодействии титранта с титруемым веществом до определения точки эквивалентности. Управление работой автоматического титратора и вывод результатов на экран компьютера осуществляется с помощью программного обеспечения Tiamo.
Метод заключается в последовательном титровании смеси кислот сначала
стандартным раствором хлорида бария (1 моль/л) для определения концентрации серной кислоты в смеси, затем титрованием стандартным раствором
гидроксида натрия (2 моль/л) для определения общей кислотности. Расчет содержания азотной кислоты определялся путем вычитания количества серной
кислоты из общей кислотности. Количество воды в смеси определяется вычитанием из ста процентов суммы концентраций азотной и серной кислот.
Для каждого состава смеси кислот проводилось по три параллельных измерения. Полученные результаты были оценены с помощью статистической обработки результатов [3]. Результаты анализов модельных смесей азотной и серной кислот представлены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты анализов термометрического
титрования смеси азотной и серной кислот
Состав модельной тройной смеси
HNO3-Н2SO4-H2O, %
HNO3: 10
H2SO4: 10
H2O: 80
HNO3: 10
H2SO4: 20
H2O: 70
HNO3: 10
H2SO4: 30
H2O: 60
HNO3: 10
Н2SO4: 40
H2O: 50
HNO3: 10
H2SO4: 50
H2O: 40
HNO3: 10
H2SO4: 60
H2O: 30
HNO3: 10
Н2SO4: 70
H2O: 20
Состав тройной смеси HNO3-Н2SO4-H2O,
определенный методом термометрического титрования, %
HNO3: 5,36 ± 1,1149
Н2SO4: 10,45 ± 0,0624
H2O: 84,18 ± 1,0828
HNO3: 9,58 ± 0,4946
Н2SO4: 22,4 ± 0,3240
H2O: 68,01 ± 0,7932
HNO3: 8,53 ± 0,3020
Н2SO4: 34,99 ± 0,5268
H2O: 56,47 ± 0,5114
HNO3: 11,01 ± 2,1264
Н2SO4: 44,55 ± 0,0252
H2O: 46,43 ± 2,0190
HNO3: 6,79 ± 0,3896
Н2SO4: 58,79 ± 0,4692
H2O: 34,31 ± 0,4259
HNO3: 8,69 ± 0,1367
Н2SO4: 62,44 ± 0,0318
H2O: 28,86 ± 1,1395
HNO3: 7,79 ± 0,4736
Н2SO4: 72,35 ± 1,6525
H2O: 19,86 ± 1,5481
Технические науки
147
Окончание табл. 1
Состав модельной тройной смеси
HNO3-Н2SO4-H2O, %
HNO3: 10
Н2SO4: 80
H2O: 10
HNO3: 20
Н2SO4: 60
H2O: 20
HNO3: 30
Н2SO4: 50
H2O: 20
HNO3: 30
Н2SO4: 60
H2O: 10
HNO3: 20
Н2SO4: 50
H2O: 30
HNO3: 20
Н2SO4: 20
H2O: 60
НNO3: 50
H2SO4: 10
H2O: 40
HNO3: 30
Н2SO4: 40
H2O: 30
HNO3: 40
H2SO4: 30
H2O: 30
Состав тройной смеси HNO3-Н2SO4-H2O,
определенный методом термометрического титрования, %
HNO3: 5,42 ± 0,8235
Н2SO4: 86,51 ± 1,5464
H2O: 8,06 ± 2,3740
HNO3: 24,57 ± 4,2295
Н2SO4: 58,01 ± 1,7420
H2O: 16,52 ± 2,1049
HNO3: 27,67 ±0,6612
Н2SO4: 62,52 ± 1,9264
H2O: 9,8 ± 2,4234
HNO3: 25,84 ± 0,6635
Н2SO4: 68,58 ± 0,4230
H2O: 5,57 ± 1,0696
HNO3: 19,44 ± 8,9443
Н2SO4: 63,49 ± 3,1618
H2O: 17,06 ± 8,5312
HNO3: 20,64 ± 1,1109
Н2SO4: 25,32 ± 0,6741
H2O: 54,02 ± 1,7038
HNO3: 53,09 ± 0,4475
Н2SO4: 14,47 ± 0,9169
H2O: 32,43 ± 0,9699
HNO3: 28,15 ± 0,4659
Н2SO4: 48,72 ± 0,1382
H2O: 23,12 ± 0,5770
HNO3: 40,87 ± 0,0758
Н2SO4: 36,32 ± 0,0379
H2O: 22,86 ± 0,1224
Обсуждение результатов
По результатам анализа состава тройных смесей, представленных в таблице 1, видно, что на всех диапазонах концентраций азотной и серной кислот в смесях, средние значения концентраций серной кислоты в смеси выше действительных значений концентраций в смеси. Причем заданные значения концентраций серной кислоты не входят в границы доверительного
интервала для средних значений. Значения концентраций азотной кислоты,
определяются исходя из значений серной кислоты и общей титруемой кислотности. В таблицы 1 видно, что средние значения концентраций азотной
кислоты отличаются от заданных значений с погрешностями.
Выводы
Методом термометрического титрования, значения концентраций азотной и серной кислот в нитрующих смесях определяются с погрешностями
до 30 %.
148
НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ
Список литературы:
1. Гиндич В.И. Производство нитратов целлюлоз / В.И. Гиндич, Л.В. Забелин, Г.Н. Марченко – ЦНИИНТИ, 1984. – 360 с.
2. Забелин В.Л. Автоматическое титрование / В.Л. Забелин. – М.: «Энергия», 1971. – 94 с.
3. Чарыков А.К. Математическая обработка результатов химического
анализа / А.К. Чарыков – Л.: Издательство «Химия», 1984. – 168 с.
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ
СВЕРХКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИЯ
© Смирнов А.А.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), г. Санкт-Петербург
Представлена методика измерения высоковольтных импульсов напряжения нано- и субнаносекундной длительности. Сформулированы
требования, предъявляемые к измерительным устройствам для повышения точности измерений. Экспериментально исследовано влияние измерительной линии на форму регистрируемых импульсов, а также определен запас по электрической прочности входящих в нее элементов.
Ключевые слова: сверхкороткие импульсы, высоковольтный аттенюатор, переходная характеристика, генератор наносекундных импульсов, делитель напряжения.
Введение
Электрические импульсы напряжения, длительность которых лежит в
нано- и субнаносекундном диапазоне, широко используются в технике физического эксперимента, в сверхширокополосной радиолокации, электромагнитном противодействии, СВЧ-электронике, медицине, системах очистки загрязнений и т.п. [1]. Развитие техники, формирующей высоковольтные
сверхкороткие импульсы напряжения, требует создания сильноточных быстродействующих ключей, широкополосных передающих линий и соответствующих им соединительных устройств, высокочастотной аппаратуры для
регистрации редко повторяющихся, а также одиночных импульсов напряжения. Именно недостаточное развитие аппаратуры наблюдения и регистрации сверхкоротких импульсов на протяжении долгого времени не давало
возможности изучать процессы в генерирующих устройствах, чем и объясняется относительно медленное освоение нано- и субнаносекундного диапазона. Субнаносекундные времена генерируемых импульсов соответству
Аспирант.