碳酸锂在水中的溶解度和超溶解度的测定及热力学分析

固体溶质在溶剂中的溶解度和超溶解度数值决定了结晶介稳区的宽度,而溶质结晶分离过程又是在介稳区中进行操作,因此固体溶质的溶解度和超溶解度在工业结晶中是很重要的基础数据。本文以碳酸锂为溶质,在标准压力条件和283.15~318.15K温度条件下,用重量分析法测定其在水中的溶解度;用激光动态法测定其在一定温度条件下在水中的超溶解度,从而得到碳酸锂在水溶液中的介稳区;结果显示,碳酸锂在水中的溶解度和超溶解度均随温度的升高而减小,介稳区宽度随温度的升高而变窄;其溶解度数据用Van't Hoff方程和修正的Apelblat方程进行了热力学关联计算,结果表明,两种热力学模型对碳酸锂在水中溶解度的关联效果都很好,其中Van't Hoff方程和修正的Apelblat方程的计算值与实验值的平均相对偏差分别为0.54%和0.20%。通过溶解热力学计算,得到碳酸锂在水中的溶解焓ΔH_d、熔解熵ΔS_d和溶液标准吉布斯自由能变ΔG_d,结果表明该溶解过程为放热熵减小的非自发过程,并且溶解熵变对溶解过程的影响较大。     

碳酸锂在碳酸钠溶液中的溶解度与热力学

采用等温溶解平衡法开展碳酸锂在碳酸钠溶液中(278.15～358.15 K)的溶解平衡实验研究,测定平衡体系碳酸锂溶解度和平衡溶液密度,利用E-DH方程对碳酸锂溶解度实验数据进行关联,标准偏差小于0.01;利用Connaughton方程对液相密度数据进行关联,标准偏差小于2×10^-3。实验和计算研究结果表明：在同离子和盐效应协同影响下,碳酸锂在Na₂CO₃-H₂O体系中溶解度随碳酸钠浓度增加先降低后降低趋势变缓,在278.15～358.15 K温度范围内,溶解度转变折点为碳酸钠浓度约为0.1 mol·kg^-1;通过溶解热力学计算,得到碳酸锂在碳酸钠中的溶解焓变(ΔH_d)、熵变(ΔS_d)和Gibbs自由能变(ΔG_d),结果表明溶解过程为放热、熵减的非自发过程,溶解焓变和熵变随着碳酸钠浓度增加而增加,Gibbs自由能变在0.6 mol·kg^-1出现最大值,且溶解过程为熵控制过程。研究结果将为卤水提锂碳化沉锂过程设计提供基础数据。     

碳酸锂在碳酸钠溶液中的溶解度与热力学

采用等温溶解平衡法开展碳酸锂在碳酸钠溶液中(278.15～358.15 K)的溶解平衡实验研究,测定平衡体系碳酸锂溶解度和平衡溶液密度,利用E-DH方程对碳酸锂溶解度实验数据进行关联,标准偏差小于0.01;利用Connaughton方程对液相密度数据进行关联,标准偏差小于2×10-3。实验和计算研究结果表明:在同离子和盐效应协同影响下,碳酸锂在Na2CO3-H2O体系中溶解度随碳酸钠浓度增加先降低后降低趋势变缓,在278.15～358.15 K温度范围内,溶解度转变折点为碳酸钠浓度约为0.1 mol·kg~(-1);通过溶解热力学计算,得到碳酸锂在碳酸钠中的溶解焓变(ΔHd)、熵变(ΔSd)和Gibbs自由能变(ΔGd),结果表明溶解过程为放热、熵减的非自发过程,溶解焓变和熵变随着碳酸钠浓度增加而增加,Gibbs自由能变在0.6 mol·kg~(-1)出现最大值,且溶解过程为熵控制过程。研究结果将为卤水提锂碳化沉锂过程设计提供基础数据。     

氟吗啉Z、E异构体不同pH值水中平衡溶解度的测定

[目的]测定氟吗啉Z、E异构体在不同pH值(3.0～9.0)水中平衡溶解度。[方法]采用反相高效液相色谱法测定了氟吗啉Z、E异构体水中的质量浓度。[结果]20℃氟吗啉Z异构体在pH值3.0水中的溶解度为95 mg/L,在pH值5.0～9.0水中的溶解度为59～68 mg/L;氟吗啉E异构体在pH值3.0～9.0水中的溶解度为114～121 mg/L。[结论]氟吗啉Z异构体在酸性水中的溶解度较大,氟吗啉E异构体水溶解度受pH值影响不大。     

AlCl3·6H2O在FeCl3、CaCl2、KCl及KCl–FeCl3溶液中溶解度的实验及预测

如何将AlCl₃·6H₂O从众多组分中选择性地结晶分离是从煤矸石中提Al的关键,而AlCl₃·6H₂O在煤矸石酸浸体系中的热力学平衡数据对于结晶过程的控制至关重要。在25～85℃的温度范围内,测定了不同温度和溶液浓度下AlCl₃·6H₂O在FeCl₃、CaCl₂、KCl及KCl-FeCl₃溶液中的溶解度。实验发现温度对AlCl₃·6H₂O在所有溶液体系中溶解度的影响均不明显,溶解度只随温度的升高略有增加;溶液浓度是影响溶解度的主要因素,AlCl₃·6H₂O在所有溶液体系中的溶解度均随溶液浓度的升高而明显下降,分析其原因是由于溶液浓度的增大使得Cl^–同离子效应增强。为了提高OLI软件预测结果的准确性,对其嵌入Bromley-Zemaitis模型中“Al³⁺–Cl<...     

TNAZ在乙醇-水二元溶剂中的溶解度

采用动态激光监测技术测定了温度为293.15~323.15K时TNAZ在乙醇-水二元溶剂体系中的溶解度。结果表明,TNAZ在乙醇-水二元溶剂中的溶解度是温度和溶剂比例的函数,溶解度随温度的升高而增大,温度293.15~323.15K时,TNAZ在纯乙醇溶剂中溶解度变化为0.01349~0.03935mol/mol;293.15K,水的摩尔分数0~0.9189时,TNAZ的溶解度变化为0.01349~0.00007mol/mol。实验数据采用Apelblat经验方程(lnx1=a+b/T+clnT)和(CNIBS)/Redlich-Kister方程(lnx1=B0+B1x2+B2x22+B3x23+B4x24)进行关联,关联效果良好(R20.96)。所测定的溶解度数据与关联模型可以作为基础热力学数据和模型在TNAZ结晶生产实践中应用。     

二水硫酸钙在硫酸铵溶液中的溶解度测定

采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）测定了二水硫酸钙在硫酸铵溶液中（298.15～348.15 K）的溶解度,利用E-DH方程对实验数据进行关联,总平均相对偏差为2.81%;并考察了E-UDH方程的理论预测值,与实验值对比,总平均相对偏差为4.13%。实验和理论研究结果表明：在同离子效应和盐效应协同影响下,二水硫酸钙在（NH₄）₂SO₄-H₂O体系中溶解度随硫酸铵浓度增加先降低后又增大,在298.15～348.15 K温区内,溶解度突变点硫酸铵浓度为0.07～0.08 mol·kg^-1;随溶液中硫酸铵浓度增加,温度对二水硫酸钙溶解度的影响更趋显著。研究结果对磷石膏矿化烟气CO₂的过程设计具有指导意义。     

DEA复配水溶液二氧化碳溶解度的测定实验

设计了测定CO2在溶液中溶解度的实验装置,并对2 mol/L的DEA水溶液分别在温度条件为308 K、318 K、328 K、358 K,CO2分压力范围0～150 kPa时的CO2溶解度进行了测定。并选取MDEA、DETA、AEE和SG作为代表添加物,测定了添加剂与DEA 摩尔比为1∶3、醇胺总浓度为2mol/L的条件下溶液中CO2的溶解度。结果表明,在实验压力范围内,DEA溶液中CO2溶解度随压力增大逐渐增大随温度升高而减小;对DEA溶液中CO2的溶解度影响大小顺序为DETA > AEE > SG > MDEA。     

2-甲基咪唑/乙二醇体系常温脱除天然气中的二氧化碳

将2-甲基咪唑溶于乙二醇中形成混合溶液体系,利用该体系常温下实现对天然气中二氧化碳的脱除。首先分别测定单组分甲烷和二氧化碳在体系中的吸收容量,在0.1 MPa下,CO₂在2-甲基咪唑/乙二醇混合溶液中溶解度约为0.87 mol·L^-1,高于同等条件下CO₂在大部分离子液体中的溶解度,二氧化碳的吸收容量远大于甲烷的;然后对混合气CH₄/CO₂进行分离,发现该体系能较好吸收分离CH₄/CO₂。最后考察了体系的再生性和重复利用性,得出2-甲基咪唑/乙二醇溶液体系能完全再生并且能重复使用。     

不同体系痕量磷检测及其在磷价态转化中的应用

为了准确检测三氯氢硅相似体系中痕量磷，提出了一种测定水溶液中和有机溶液中不同价态磷的紫外-可见光分光光度法，采用高纯水萃取分离有机溶剂中的磷，该方法可应用于正己烷溶液中PCl₃氧化效果的测定。此方法对水溶液中磷酸的检测范围为0.52~6.40 μmol/L，检测限为0.52 μmol/L，对水溶液中亚磷酸的检测范围为1.60~6.40 μmol/L，检测限为1.60 μmol/L；不同体积比下正己烷与水，萃取率与起始浓度的拟合曲线的调整决定系数Adj.R²在0.95以上；测定聚合物负载三氧化铬在固定床温度95℃下30 min对PCl₃的氧化率可达到26.5%。     

基于水溶性探针法测镁的高纯碳酸锂快速质检

碳酸锂生产过程及最终产品中,微量镁的掺杂会直接影响碳酸锂的产品品质及其下游产品的加工应用,而高纯碳酸锂中微量镁的快速检测仍是一个难点。研究提出利用水溶性荧光探针检测碳酸锂中微量镁的方法,以水溶性极强的三(羟甲基)氨基甲烷对2-(2-羟基苯基)苯并噁唑进行修饰,构建了具有高灵敏度和高选择性的水溶性Mg²⁺荧光探针A。该方法可实现对碳酸锂溶液中Mg²⁺的快速荧光检测,并确定了探针A被Mg²⁺所激发的荧光信号强度与Mg²⁺浓度之间的定量关系。结果表明在水溶条件下检测含镁杂质的碳酸锂时,该方法对微量镁的检出限为2.014 9μmol/L,检测工作曲线相关系数达到0.991 5,检测灵敏度高,对高纯碳酸锂中微量镁的检测时间为3.666 s,可实现对Mg²⁺的快速质检。     

田口实验设计法优化碳酸锂反应结晶制备工艺

单因素实验无法全面、可靠地研究各因素对反应结晶过程制备高品质碳酸锂的影响,田口设计有利于全面研究各因素对制备高品质碳酸锂的影响,实验周期较短,实验成本较低。以东台吉乃尔盐湖精制卤水为原料,设计田口实验,采用聚焦光束反射测量仪FBRM G400实时在线研究反应温度、搅拌速率、卤水加料速度、碳酸钠浓度等因素对反应结晶工艺中碳酸锂粒径和纯度的影响。通过田口实验表明搅拌速率对碳酸锂的粒径影响最大,碳酸锂的纯度对反应温度最敏感。研究结果表明,反应温度为85 ℃、搅拌速率为200 r/min、卤水加料速度为2 mL/min、碳酸钠质量浓度为201.6 g/L时得到的碳酸锂品质最优,其粒度为3.71 μm,纯度高达99.62%。     

锂辉石浸出液提锂除杂规律研究

碳酸锂是一种基础锂盐, 不仅广泛应用于传统化工行业, 也是生产锂电池的重要原料, 近年来锂电产业蓬勃发展, 极大推动了原料碳酸锂的提取与制备研究。为了提取锂辉石中的锂来制备碳酸锂, 利用沉淀溶解-平衡理论分析锂浸出液的除杂规律。对锂辉石进行转型焙烧、酸化焙烧、浸取, 锂辉石中98%左右的锂可进入液相, 得到锂浸出液, 然后根据溶解平衡理论确定3步除杂净化条件：1）中和pH至6.5除大部分Al ³⁺和Fe ³⁺;2）加入氧化剂将Fe ²⁺氧化成Fe ³⁺, 调 pH 至8.0除Fe ³⁺;3）调pH至10.0, 加入理论量碳酸钠（以液相Ca ²⁺计）, 最终Al ³⁺、Fe ³⁺、Mg ²⁺ 等浓度低于10 ^-6 mol/L, Ca ²⁺质量分数约为2×10 ^-5。     

碳酸锂超重力碳化制备碳酸氢锂

采用旋转填料床进行碳酸锂超重力碳化反应,并通过调节物料浓度、气体流量、旋转填料床频率以及进料速率4个实验因素进行正交实验。确定了最佳工艺条件为:物料浓度60 g/L,气体流量0.08 m³/h,旋转填料床频率50 Hz,进料速率350 mL/min。在最优工艺条件下进行实验,反应时间t_x平均值为55 min,约为传统反应器碳化时间的1/3;所得c_x (Li⁺)平均值为 9.308 g/L,较传统反应器提高了12.78 %;且结果重复性较好。该实验表明,超重力碳化反应可以显著提高传质速率,缩短反应时间,提高物料和气体利用率,强化反应过程,增加产物浓度。     

Reaction Products in the System MgCl2-NaOH-H2O

The precipitation process of solid phases Mg₃(OH)₅CI-4H₂O (phase 5), Mg₂(OH)₃CI-4H₂O (phase 3), and Mg(OH)₂ was followed by the addition of NaOH water solution in MgCl₂ water solutions of different concentrations (0.001 to 4.8 mol dm⁻³) and characterized by chemical, potentiometric, coulometric, and X-ray diffraction analyses. The concentration range in which the precipitation of solid phases occurs was determined. The phase distributions relative to the pH of solution and concentrations of magnesium and chloride were defined by the equilibrium diagram. The approximate solubility products of stable solid phases formed at different ionic strengths and at 293 K were determined.     

烧结剂对新疆粉煤灰中锂浸出的作用特性

以新疆燃煤电站典型粉煤灰为研究对象,应用不同烧结剂与粉煤灰分别混合高温煅烧,通过盐酸和硫酸浸出锂,研究了烧结剂种类、煅烧温度、烧结剂添加量、浸出剂种类对锂浸出的影响。另外本文将微波技术应用于锂的浸出,对比研究了微波加热及传统水浴加热对锂浸出的效果。结果表明：碳酸钾、碳酸钠、乙酸钠、氯化钠作为烧结剂活化粉煤灰使锂的浸出效果较好;对于碳酸钠和碳酸氢钠等浸出效果较好的烧结剂,800℃较适宜作为其煅烧温度;盐酸比硫酸溶液更适合作为浸出剂浸出粉煤灰中的锂;微波加热对锂浸出有非常大的优势,微波4min比水浴4h 锂浸出量增加了55%;碳酸钠与碳酸钾混合烧结剂比单一烧结剂表现出更好的活化性能,应用30%碳酸钠和70%碳酸钾混合烧结剂煅烧活化粉煤灰后使灰中锂的浸出率达93%。