KBr-K2SO4-H2O体系在318.15 K下的热力学性质和相平衡预测研究

本文采用电动势法对318.15 K下三元体系KBr-K₂SO₄-H₂O的热力学性质进行研究。首先,测定了KBr-H₂O溶液中KBr的电动势,线性回归出电极响应斜率κ和电极常数E⁰,结果表明实验所用离子选择性电极具有良好的能斯特响应。然后,对318.15 K下三元体系KBr-K₂SO₄-H₂O混合溶液中KBr的平均活度系数进行了研究,绘制了离子强度I及离子强度分数y_b与KBr的平均活度系数关系图,由图可得,当离子强度I一定,随着离子强度分数y_b增大,KBr平均活度系数逐渐减小,且减小的趋势越来越大。当离子强度分数y_b是个定值时,KBr平均活度系数随着离子强度I的增大而减小。应用活度系数数据通过多元线性回归拟合出该温度条件下Pitzer模型混合离子作用参数θ_{Br, SO4}和ψ_{K,Br, SO}     

三元体系LiCl-Li2SO4-H2O和Li2SO4-Na2SO4-H2O 333.15 K相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了三元体系LiCl-Li₂SO₄-H₂O和Li₂SO₄-Na₂SO₄-H₂O在333.15 K下的相平衡关系,测定了333.15 K条件下两个体系平衡溶液的溶解度,根据溶解度数据绘制了两个三元体系的相图。研究发现：在三元体系LiCl-Li₂SO₄-H₂O中,相图由两条单变曲线、一个不变点和两个结晶区组成,平衡固相为LiCl·H₂O和Li₂SO₄·H₂O;在三元体系Li₂SO₄-Na₂SO₄-H₂O中,相图由两个不变点、三条单变曲线和三个结晶区组成,平衡固相分别为Li₂SO₄·H_2...     

Pitzer模型对盐湖卤水体系Li+-K+-Mg2+-SO2-4-H2O273.15 K时溶解度的预测

利用文献报道的单盐溶液水的渗透系数,结合Pitzer方程,进行了Li₂SO₄-K₂SO₄-MgSO₄-H₂O体系的参数化工作,得到了273.15 K和298.15 K Li₂SO₄、K₂SO₄、MgSO₄的单盐参数以及二离子和三离子相互作用参数。利用已获得的参数对Li₂SO₄-MgSO₄-H₂O体系、Li₂SO₄-K₂SO₄-H₂O体系、K₂SO₄-MgSO₄-H₂O体系273.15 K的溶解度进行了预测,并与已有的实验数据进行了比较,获得了比较满意的结果。首次利用Pitzer模型对Li₂SO₄-K₂SO₄-MgSO₄-H₂O体系273.15 K的溶解度进行了预测,可靠的理论预测结果减少了繁重的实验测定工作。     

六元体系Li-Na-K-Mg-Cl-SO4-H2O多温相平衡预测

采用基于扩展UNIQUAC模型的AQSOL027软件针对水盐体系Li-Na-K-Mg-Cl-SO_4-H_2O的六个五元子体系进行相平衡理论计算,首次报道了多个五元子体系在多个温度条件下的相图,将计算相图与已有实验相图以及基于其它热力学模型的计算相图进行了比较。结果表明:AQSOL027在相图计算中具有较好的准确性和可靠性。AQSOL027是一款基于Excel、用于计算复杂多温水—盐体系Li-Na-K-Mg-Ca-H-Cl-(HSO_4/SO_4)-(CO_2/HCO_3/CO_3)-(H_3BO_3/B_4O_7/BO_2)-OH-H_2O的计算机软件,集成了扩展UNIQUAC模型和相平衡算法,该软件可结合SysCAD和Aspen过程模拟器,实现盐田工艺过程的计算机辅助设计。     

四元体系Li2SO4+Na2SO4+K2SO4+H2O298.2 K相平衡研究

为了获取锂钠钾共存硫酸盐体系298.2 K下各盐结晶形式,采用等温溶解平衡法研究了298.2 K下四元体系Li₂SO₄₊Na₂SO₄₊K₂SO₄₊H₂O的相平衡关系,测定了该体系的溶解度和密度,采用X-ray粉晶衍射法测定了平衡固相组成,并绘制了相应的稳定相图和多温对比图。研究表明,298.2 K下该四元体系为复杂四元体系,有复盐2Li₂SO₄·Na₂SO₄·K₂SO₄、Li₂SO₄·3Na₂SO₄·12H₂O、LiKSO₄、Na₂SO₄·3K₂SO₄生成。其稳定相图由6个四元共饱点、12条单变量曲线以及7个结晶区组成。其中,复盐Na₂SO₄·3K₂SO₄结晶区最大,表明其在该体系中最易结晶析出;Li₂SO₄·H₂O结晶区最小。对比273.2 K、288.2 K、298.2 K、323.2 K、373.2 K四元体系多温相图可知,273.2 K时未发现复盐Na₂SO₄·3K₂SO₄和2Li₂SO₄·Na₂SO₄·K₂SO₄结晶形式;Na₂SO₄·10H₂O和Li₂SO₄·3Na₂SO₄·12H₂O结晶形式在323.2 K和373.2 K时转变为Na₂SO₄和Li₂SO₄·Na₂SO₄。288.2~373.2 K时随温度升高,K₂SO₄和Na₂SO₄·10H₂O结晶相区减小,Li₂SO₄·H₂O、Na₂SO₄、LiKSO₄和Li₂SO₄·Na₂SO₄结晶相区增大;Na₂SO₄·3K₂SO₄结晶相区先增大后减小,在298.2 K时结晶相区最大;2Li₂SO₄·Na₂SO₄·K₂SO₄结晶相区先减小后增大,298.2 K时结晶相区最小。     

298.15K下KCl-RbCl-H2O体系热力学性质的等压研究

用等压法测定了298.15 K下氯化物型含铷卤水的三元子体系KCl-Rb Cl-H2O的等压平衡浓度,混合溶液的离子强度范围从0.5 mol·kg-1到4.9 mol·kg-1。由实验结果计算了混合溶液的渗透系数、水活度,根据Pitzer离子相互作用模型对实验结果进行参数化研究,拟合得到了描述KCl-Rb Cl-H2O混合溶液中离子间相互作用的Pitzer混合参数。用Pitzer模型计算的混合溶液的渗透系数、水活度与实验结果相一致。     

MgCl2-CaCl2-H2O体系多温下的体积性质研究

溶液的体积性质是工业生产中常用的控制参数,也是深层海水、盐湖卤水等天然水体系的研究所需要关注的。通过实验测量和Pitzer离子相互作用模型相结合的方法研究了283.15～323.15 K下MgCl_2-CaCl_2-H_2O混合溶液在不同离子强度(I=4.5,9.0,13.5 mol·kg~(-1))下的体积性质,包括混合溶液的密度、表观摩尔体积和超额体积,并用Pitzer离子相互模型拟合了MgCl_2-CaCl_2-H_2O混合溶液的体积参数。模型的密度计算值和实验值的差值均在±4×10~(-3) g·cm~(-3)以内,表明模型的计算值和实验值吻合良好。     

三元体系K2B4O7-KBr-H2O在323K的相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了三元体系K2B4O7-KBr-H2O在323 K的相平衡关系及密度。研究发现,该三元体系为简单共饱和型,无复盐及固溶体形成。根据溶解度数据绘制了相图,相图中有一个共饱点,两条单变曲线,单变量曲线所对应的平衡固相分别为K2B4O7.4H2O和KBr;实验结果表明KBr对K2B4O7有较强的盐析作用。并简要讨论了密度变化规律。     

LiCl-MgCl2-H2O及其子体系多温下体积性质研究(英文)

用高精度振动管密度仪测定二元系统(Li Cl-H₂O和MgCl₂-H₂O)和三元系统(Li Cl-MgCl₂-H₂O)在273.15至308.15 K下溶液密度。采用VFT方程关联了Li Cl和MgCl₂溶液密度与温度、摩尔浓度关系。利用Young理想混合规则,根据二元体积性质计算计算了三元系统溶液密度。采用Pitzer离子相互模型拟合了Li ClMgCl₂-H₂O,得到Pitzer单盐参数(β_M~(_X⁰ V),β_M~(_X¹ V),and C^V_MX,MX=Li Cl和MgCl₂)和混合离子相互作用参数(θ^V_Li,Mg、ψ^V_Li,Mg,Cl     

五元交互体系Li~＋，K~＋，Mg~（2＋）／Cl~－，SO_4~（2－）－H_2O25℃相关系和溶液物化性质的研究

用等温溶解平衡法研究了Ｌｉ＋，Ｋ＋，Ｍｇ（２＋）／Ｃｌ－，—Ｈ２Ｏ五元交互体系２５℃的溶解度。该体系相图由十五个盐或复盐的结晶区构成，饱和溶液的某些物化性质的测定结果与经验公式计算结果吻合，用现代电解质溶液理论—Ｐｉｔｚｅｒ模型预测了该体系的溶解度，实验测定值与理论预测结果非常一致。     

Isothermal Evaporating Phase Equilibria in the Quaternary System (LiCl+NaCl+Li2SO4+Na2SO4+H2O)at 348.15 K and 0.1 MPa:An Experimental and Theoretical Study

The gradient solar pond technique is an economic separating process employed in the inorganic chemical industrial production of salt lake chemical engineering processes. In this paper,a novel isothermal evaporation experimental method was employed to simulate the evaporation phase equilibrium for the reciprocal quaternary system( LiCl + NaCl + Li_2 SO_4+ Na_2 SO_4+ H_2 O) at 348. 15 K to serve as a useful guide for lithium salt production via the depth solar ponds. The isothermal evaporation equilibrium solubilities and physicochemical properties,including the densities and pH values,were experimentally investigated. The dry-salt phase diagram,water-phase diagram,and the diagram of the physicochemical properties versus composition were plotted with respect to the experimental data. The drysalt phase diagram consists of three invariant points,seven univariant solubility curves,and five crystallization regions,specifically halite( NaCl,Ha),thenardite( Na_2 SO_4,Th),double salt( Li_2 SO_4·Na_2 SO_4,Db_2),lithium sulfate monohydrate( Li_2 SO_4·H_2 O,Ls),and lithium chloride monohydrate( LiCl·H_2 O,Lc). Based on Pitzer and its extended HMW model,the Pitzer single salt parameters,mixing ion interaction parameters,and thermodynamic stable equilibrium constants for the quaternary system at 348. 15 K were obtained. The calculated phase diagram and experimental isothermal phase diagram at 348. 15 K exhibited a great difference. Based on these results,the isothermal evaporation phase diagram can truly reflect the salt sedimentary in salt lakes and can be applied as a useful guide for the solar pond process.     

273.15 到 308.15 K下二元体系（LiCl-H2O 和 MgCl2-H2O）和三元体系（LiCl-MgCl2-H2O）的体积性质研究

用高精度振动管在 273.15 至 308.15 K 的温度范围内以 5 K 的间隔对两个二元系统（LiCl-H2O 和 MgCl2-H2O）和三元系统（LiCl-MgCl2-H2O）的密度进行了实验测定密度计。基于 Vogel-Fulcher-Tamman (VFT) 方程,对 LiCl(aq) 和 MgCl2(aq) 密度与温度和摩尔浓度的相关方程的系数进行了参数化。 Young的理想混合规则被成功地应用于基于相关的二元解性质关联三元系统的密度。根据二元和三元体系的体积特性数据,根据 Pitzer 离子相互作用理论,得到 Pitzer 单盐参数和混合离子相互作用参数。在本工作中确定了三元体系在恒定离子强度下的混合体积 (ΔVm)。     

Na+,K+,Mg2+/NO3-,Cl-,SO42--H2O体系25 ℃热力学模型和溶解度预测Ⅱ:四元体系Na+,K+/NO3-,Cl——H2O的Pitzer混合参数及其应用

在前文讨论并获得了用于该六元体系溶解度计算合理的单独电解质Pitzer参数后,介绍Na+,K+/Cl-,NO3--H2O四元体系混合参数的获得及其在体系溶液热力学性质和溶解度预测中的应用。     

Li,K／Cl,SO4—H2O体系相平衡的热力学

介绍了根据自己研究测定的Li,K/Cl,SO4-H2O体系25℃的渗透系数等热力学性质获得的Pitzer混合参数，并用自己能量小化方法计算25℃Li,K/Cl,SO4-H2O体系的相图，结合测定得到的该体系50℃75℃的相图和复盐LiSO4转变温度的研究，整个体系相平衡和热力学的研究结果可用于盐湖卤水锂盐的分离提取。     

Mg(BO2)2在MgSO4和MgCl2-MgSO4水溶液中分解的相平衡与物种化学平衡

硫酸镁亚型盐湖老卤是MgCl₂、MgSO₄的饱和溶液体系,富集了Mg、B、Li等元素。本文针对含硼水盐体系热力学难以表达的问题,开展了硼在水盐体系存在形态及其平衡关系的研究。利用易于水解的Mg(BO₂)₂作为硼源,借助拉曼光谱和X射线衍射(XRD)为检测手段,定量研究Mg(BO₂)₂在MgSO₄-H₂O、MgSO₄-MgCl₂-H₂O体系中水解硼物种转化规律。结果表明:(1)Mg(BO₂)₂在MgSO₄溶液中的水解固相为MgB₂O(OH)6、MgB₄O₇·9H₂O和Mg(OH)₂;在MgSO₄-MgCl₂-H₂O溶液中水解固相为Mg₂B₆O₁₁·15H₂O、MgB₄O₇·9H₂O、Mg₂Cl(OH)₃·4H₂O。(2)Mg(BO₂)₂在MgSO₄溶液中水解,液相硼物种主要有B₃O₃(OH)-₄、B₃O₃(OH)₅2-、B(OH)-₄、B₄O₅(OH)₄2-、H₃BO₃,其分布受MgSO₄浓度影响很大,MgSO₄浓度从0增加至饱和,B₃O₃(OH)-₄始终占总硼量的50.07%以上,B₃O₃(OH)₅2-占液相总硼从4.77%上升至37.16%为第2化学物种。(3)在MgSO₄-MgCl₂-H₂O溶液中,硼物种的主要形态有B₃O₃(OH)-₄、B₃O₃(OH)₅2-、B(OH)-₄,其分布 随[Cl₂2-]/([Cl₂2-]+[SO₄2-])变化很大,在MgCl₂和MgSO₄的共饱溶液中,分别占液相总硼量的58.91%,14.62%和12.81%。(4)液相硼物种之间平衡关系的活度商lnQ,不仅与溶液pH、水活度有关,还与MgSO₄、MgCl₂摩尔浓度呈二元线性关系,这样就可将硼在H₃BO₃-NaOH体系物种分布关系的lnQ扩展到 (MgSO₄,MgCl₂,MgSO₄-MgCl₂)水溶液的多元体系。由此获得硼物种的量化关系,可为推算硼在水盐体系的物种分布,进而计算含硼电解质溶液热力学性质提供依据。     

Li-Na-K-Mg-Ca-Sr-Cl-H2O七元体系多温相平衡性质的热力学模拟研究

地下卤水中普遍存在较高浓度的锶(1 g/L),研究该类卤水中锶的成盐规律对于资源综合利用具有重要的指导意义。采用Pitzer-Simonson-Clegg超额Gibbs自由能方程和CALPHAD方法构建了Li-Na-K-Mg-Ca-Sr-Cl-H_2O体系的多温相平衡热力学模型,确定了5个含氯化锶三元子体系的多温混合参数。在广泛的温度范围内(273.15 K～373.15 K),模型计算结果与大多数实验结果基本一致,但对于一些体系,模型预测的平衡固相和相区大小仍与实验结果之间存在显著差异;实验数据的离散和匮乏成为全面检验模型预测结果的最大障碍。将模型用于我国三种典型含锶卤水(青海南翼山油田水、四川宣汉川25井卤水和四川平落坝地下卤水)结晶行为的模拟表明:这三种卤水蒸发后期均会有锶盐形成,温度较低时形成SrCl_2·6H_2O,温度较高时形成SrCl_2·2H_2O;温度对青海南翼山油田水和四川宣汉川25井卤水中锶富集最大程度的影响较大,温度升高均有利于锶在卤水中的富集;相比之下,四川平落坝地下卤水中锶的最大富集程度受温度影响较小,当高温析出SrCl_2·2H_2O时卤水中锶的最高浓度几乎不受温度影响。     

298.15K下LiCl—Li2B4O7—H2O体系中LiCl的活度系数和离解平衡研究

用锂离子选择电极和经典Ａｇ－ＡｇＣｌ电极测定了２９８．１５Ｋ下ＬｉＣｌ－Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７－Ｈ２Ｏ体系中离子强度范围为０．０１～２．５０ｍｏｌ．ｋｇ＾－１,不同Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７离子强度分数的ＬｉＣｌ的平均活度系数。由实验数据,用迭代法及多元线性回归法,求取了Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７的化学计量离解平均常数Ｋｍ,热力学离解平衡常数Ｋ及Ｐｉ－ｔｚｅｒ离子作用参数,并与实验值比较标准偏差为０．０５００,同时该实验结果在０     

三元体系Li~+,Mg~(2+)∥SO_4~(2-)—H_2O 25℃相关系及溶液物化性质的研究

研究了三元体系Li~+,Mg~(2+)∥SO_4~(2-)—H_2O在25℃时的相关系和平衡液相的密度、粘度、折光率、电导等物化性质,该体系为简单共饱型,两段溶解度曲线对应于体系的两种原始组份Li_2SO_4·H_2O和MgSO_4·7H_2O的结晶区,无复盐和固溶体形成,亦无脱水作用发生,应用电解质溶液Pitzer模型检测该体系25C的溶解度,并用经验或半经验公式对平衡液相的密度和折光率进行了理论计算,计算值与实验值非常接近。