Ngoài ra, cỏc cụng trỡnh nghiờn cứu cũng chỉ ra rằng miền nồng độ chất xỳc tiến cho phộp sử dụng khụng cú mức giới hạn trờn, tuy nhiờn, nồng độ lớn nhất là
độ hoà tan của chỳng trong nước [29,32]. Như vậy từ kết quả nghiờn cứu này cho thấy cú thể thực hiện quỏ trỡnh chuyển pha của thạch cao thành hemihydrat ở bất kỳ
nồng độ nào từ 2 mol/1ớt trở lờn.
4. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất chuyển pha của thạch cao thành hemihydrat. hemihydrat.
Quỏ trỡnh chuyển pha của thạch cao thành hemihydrat trong cỏc dung dịch thường xảy ra tương đối chậm, do vậy, thời gian chuyển hoỏ phải kộo dài hơn so với phương phỏp nung khụ trong khụng khớ khi cựng kớch thước hạt thạch cao ban
đầu.
Kết quả khảo sỏt ảnh hưởng của thời gian chuyển hoỏ đến hiệu suất tạo thành hemihydrat ở 800C tại cỏc nồng độ khỏc nhau của CaCl2 và MgCl2 được thể hiện trờn hỡnh 3.2 và 3.3 đó nờu trờn . Từ hỡnh 3.2 và 3.3 cho thấy rằng tại mỗi nồng độ
khảo sỏt, khi tăng thời gian chuyển hoỏ thỡ hiệu suất chuyển hoỏ thành hemihydrat tăng cho đến khi tạo thành hemihydrat hoàn toàn. Ở nồng độ dung dịch CaCl2 2,5M và MgCl2 2,5M, hiệu suất chuyển hoỏ đạt xấp xỉ 90% chỉ sau khoảng 5 giờ chuyển hoỏ. Ở cỏc nồng độ dung dịch thấp hơn, quỏ trỡnh cần phải thực hiện dài hơn mới cho hiệu suất chuyển hoỏ hoàn toàn. Cũng từ cỏc hỡnh 3.2 và 3.3 cho thấy rằng cú sự khỏc nhau nhỏ giữa hiệu quả xỳc tiến của hai dung dịch CaCl2 và MgCl2 nhất là
ở những thời điểm ban đầu của quỏ trỡnh. Theo đú, hiệu suất chuyển hoỏ trong cỏc dung dịch MgCl2 lơn hơn trong cỏc dung dịch CaCl2 tại mỗi nồng độ tương ứng và do vậy tốc độ tạo thành hemihydrat trong cỏc dung dịch MgCl2 cũng lớn hơn trong cỏc dung dịch CaCl2 sự khỏc nhau này cú thể do sự khỏc nhau về độ hoà tan của canxi sunphat dihydrat và hemihydrat trong dung dịch CaCl2 và MgCl2. Trong dung dịch CaCl2 tỏc dụng của CaCl2 lờn độ hoà tan của canxi sunphat dihydrat và hemihydrat xảy ra theo hai xu hướng đối nghịch nhau, thứ nhất CaCl2 làm tăng độ
hoà tan của dihydrat và hemihydrat theo hiệu ứng của chất điện ly, thứ hai, sự cú mặt của ion Ca2+ trong dung dịch làm cho cõn bằng giữa quỏ trỡnh hoà tan và kết tủa của dihydrat và hemihydrat chuyển dịch sang phớa tạo thành cỏc chất kết tủa. Và do vậy lại làm giảm độ hoà tan của dihydrat và hemihydrat. Trong dung dịch MgCl2, xu hướng thứ hai của MgCl2 khụng xảy ra, nờn độ hoà tan của dihydrat và hemihydrat lớn hơn so với dung dịch CaCl2, do vậy nhiệt độ chuyển pha của thạch cao thành hemihydrat trong dung dịch MgCl2 cũng nhỏ hơn trong dung dịch CaCl2 và tốc độ chuyển hoỏ trong dung dịch MgCl2 lơn hơn. Điều này cú thể nhận thấy khi so sỏnh hiệu suất chuyển hoỏ trong dung dịch CaCl2 2,5M chỉ tương đương với hiệu suất chuyển hoỏ trong dung dịch MgCl2 cú nồng độ nhỏ hơn, 2 M nhưđó chỉ ra trờn cỏc hỡnh 3.2 và 3.3.
Để mụ tả quan hệ giữa hiệu suất chuyển hoỏ của thạch cao thành hemihydrat (x) vào thời gian chuyển hoỏ (t), ta cú thể sử dụng phương trỡnh 1-18 như đó được
đưa ra trong phần I : x = 1 - e - atn
Để xỏc định cỏc hệ số a và n ta cú thể biến đổi phương trỡnh 1-18 thành:
1 - x = e-atn (3-2)
Lấy logarit hoỏ hai vế:
ln(l-x) : - atn (3-3)
Phương trỡnh 3-3 chỉ được xỏc định khi x < 1, trong điều kiện đú phương trỡnh 3-3 cú thể viết thành
- ln(l-x) = a.tn (3-4) Với x < 1 ( x > 0) thỡ 1- x < 1, do đú - ln(l-x) > 0. Lấy logarit hoỏ hai vế
phương trỡnh 3-4 cho ta:
ln[ - ln(1-x)]= n.lnt +lna (3-5)
Phương trỡnh 3-5 cho phộp thiết lập quan hệ tuyến tớnh giữa ln[ - ln(1-x)] và lna .Từđú,cho phộp xỏc định cỏc hệ số a và n tương ứng.
Kết quả tớnh toỏn ln[ - ln(1-x)] và lna theo phương trỡnh 3-5 cho quỏ trỡnh chuyển pha của thạch cao thành hemihydrat trong dung dịch CaCl2 và
MgCl= ở cỏc nồng độ khỏc nhau được cho trờn cỏc hỡnh 3 .4 và 3.5.
Hỡnh 3.4 Quan hệ giữa ln[ - ln(1-x)] và lna và quỏ trỡnh chuyển pha thạch cao thành hemihydrat trong dung dịch CaCl2 ở cỏc nồng độ 1,5M(11) 2M (12) và
Hỡnh 3.5 Quan hệ giữa ln[ - ln(1-x)] và lna và lại của quỏ trỡnh chuyển pha thạch cao thành hemihydrat trong dung dịch MgCl2ở cỏc nồng độ 1,5M (14),
2M (15) và 2,5M (16).
Từ hỡnh 3.4 và 3.5
Với dung dịch CaCl2 2,M ta cú:
ln[ - ln(1-x)]= l,4761nt - 5,5438 với hệ số tương hợp R2 = 0,9986. Từđú, khi so sỏnh với phương trỡnh 3-5 cho ta:
n = 1 ,476
lna : - 5,5438 hay a = 3,9116.10-3
như vậy ta cú quan hệ giữa x và t: x : 1- exp(-3,916.10-3.t 1,476) (3-6)
Tương tự dung dịch CaCl2, với trung dịch MgCl3 2,5M, từ quan hệ trờn hỡnh 3 . 5 ta cú :
So Sỏnh phương trỡnh này với phương trỡnh 3-5 cho ta. n = 0,9609
lna= - 2,5395 → a = 78,906.10-3
như vậy, quan hệ giữa hiệu suất và thời gian chuyển hoỏ cú thể được viết thành:
x:1- exp (-78,906.l0-3.t.0,9609) (3-7) Cỏc quan hệ giữa hiệu suất và thời gian chuyển hoỏ tại cỏc nồng độ dung dịch chất xỳc tiến khỏc nhau cũng được thiết lập một cỏch tương tự và cỏc kết quả
này cú thểđược túm tắt trong bảng 3.5:
Bảng 3.5 Quan hệ giữa hiệu suất chuyển hoỏ thạch cao thành hemihydratvà thời gian chuyển hoỏ, ở nhiệt độ800C
1 2 3 4 5 6 Dung dịch Nồng độ, M N a.103 Phương trỡnh τ,phỳt 2,5 1,476 3,9116 X=1-exp(-3,9116.10-3.t1,476) 158 2 1,2605 4,7415 X=1-exp(-4,7415.10-3.t1,476) 300 CaCl2 1,5 0,9458 3,5843 X=1-exp(-3,5843-3.t1,476) 360 2,5 0,9609 78,9058 X=1-exp(-78,9058.10-3.t1,476) 105 2 0,9087 62,2389 X=1-exp(-62,2389.10-3.t1,476) 169 MgCl2 1,5 0,8854 38,0978 X=1-exp(-3,097810-3.t1,476) 360
Từ cỏc phương trỡnh thiết lập được giữa x và t cho phộp xỏc định được thời gian cần thiết, τđể cho phản ứng chuyển hoỏ đ−ợc 86,67%).Kết quả xỏc định t được chỉ ra trờn cột 6 của bảng 3.5.Từ cỏc kết quả này cho thấy ở nồng độ cỏc chất xỳc tiến lớn, thời gian chuyển hoỏ cú thể được rỳt ngắn, trong quỏ dung dịch CaCl2 2,5M và dung dịch MgCl2 nồng độ 2,5M hay 2M,quỏ trỡnh chuyển hoỏ khụng thể
hoàn thành trong vũng 300 phỳt (5 giờ). Quỏ trinh chuyển pha trong dung dịch MgCl2 2,5M cú thể hoàn thành trong vũng 360 phỳt(6giờ).Quỏ trỡnh chuyển pha trong dung dịch MgCl2 2M khụng chuyển hoỏ hoàn toàn trong vũng 300 phỳt và
đặc biệt,trong dung dịch CaCl2 2M quỏ trỡnh chuyển húa hoàn thành phải sau 360 phỳt (hay sau 6 giờ),thời gian dài như vậy khú cú thể ỏp dụng vào điều kiện thực tiễn sản xuất.Từ cỏc kết quả này trỡnh chuyển pha thớch hợp trong cỏc dung dịch cú nồng độ chất xỳc tiến tương đối lớn nhất là 2 M trở lờn.