拉果错盐湖卤水蒸发机理的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟,研究了西藏拉果错盐湖卤水中阴、阳离子以及水分子间的相互作用行为。以盐湖卤水等温蒸发过程中粒子浓度变化的四个阶段为研究对象,分别计算了不同体系的扩散系数、配位数、均方位移和径向分布函数。计算结果表明,液相浓度越低时,H2O分子对各离子之间的相互作用有抑制作用,液相中离子浓度越高时,SO42-易与CO32-竞争Li+形成离子对,从而影响盐湖卤水中Li+的富集。本文研究结果对盐湖卤水中Li+的迁移行为作出了机理解释,为盐湖卤水提锂的发展奠定了理论基础。     

LiBr溶液从低浓度到高浓度的分子动力学模拟

在 L i Br与水的物质量比分别为 1∶ 64、1∶ 32、1∶ 16、1∶ 8、1∶ 4和 1∶ 3的情况下 ,对 L i Br溶液从低温到高温的分子动力学模拟进行了研究。随浓度增加 ,锂离子的水合数量呈减少趋势但同时又从 L i+- Br-接触离子对的数量增加中得到补偿 ,而 L i离子的第一配位壳层的配位数量保持不变。在高浓度 Li Br溶液中 ,Br- O之间的距离有所增加 ,Br-- O的径向分布的形状更趋于非对称 ,从而很好地确定了 Br离子水合壳层 L i+- Br-接触离子对可以在更稀的溶液中产生 ,但随浓度增加而增加。L i+- Br-距离明显短于溶液中 Li离子与 Br离子的离子半径之和 ,也短于 L i Br晶体中两者离子半径之和。高浓度溶液中水分子的结构几乎被破坏 ,水分子间的氢键明显增加 ,但没有消失。对 L i+、Br-和水的扩数系数计算值与实验值进行了比较     

Li2SO4溶液中离子间的缔合相互作用:基于密度泛函理论和分子动力学模拟的研究

基于密度泛函理论,使用B3LYP/aVDZ方法对[Li_2SO_4(H_2O)_n]~0(n=0~10、18)水合团簇的结构和性质进行了系统地研究,并结合Car-Parrinello分子动力学(CPMD)模拟了不同浓度的Li_2SO_4溶液结构,目的在于理解在Li_2SO_4溶液中离子间缔合相互作用及可能存在的物种。研究发现,对于[Li_2SO_4(H_2O)_n]~0(n=0~10、18)水合团簇,双配位单齿螯合接触离子对结构比双配位双齿螯合接触离子对结构更稳定,溶剂共享离子对结构最不稳定。同时,CPMD模拟结果表明,在3.09和3.17 mol/kg的Li_2SO_4溶液中,双配位单齿螯合接触离子对结构仍然是主要物种。以上结果表明在饱和的Li_2SO_4溶液(3.16 mol/kg)中,Li~+和SO_4~(2-)离子间的相互缔合作用主要以双配位单齿螯合接触离子对结构的物种存在,而具有双配位双齿螯合离子对结构的物种占少数,溶剂共享离子对结构几乎不存在。     

察尔汗盐湖卤水自然蒸发过程中Ca2+分布规律研究

卤水中钙离子的存在会对盐湖化工生产及其产品质量造成较大影响,研究钙离子在卤水蒸发过程中的分布规律具有重要意义。通过室外自然蒸发及盐田实地采样,研究了察尔汗盐湖盐田生产过程中钙离子分布变化规律。结果表明,在自然蒸发实验中卤水钙离子浓度随蒸发量的增加逐渐减少,在盐田生产现场采样结果显示钙离子浓度随卤水蒸发而增加,结合生产实际,推断外界钙离子补给是造成这种现象的主要原因。因此,避免车间含钙尾水混入,阻止盐田卤水和周边土壤可溶性钙盐间离子交换是有效降低卤水钙离子浓度的主要方法。     

Li+的水合结构和近似饱和水合层:基于密度泛函理论的研究

结合密度泛函理论,运用B3LYP/aug-cc-pVDZ方法对[Li(H₂O)_n]⁺(n=1~10)水合团簇的结构进行了研究。研究结果表明,在气相和液相中,四配位结构的[Li(H₂O)_n]⁺水合团簇比其五配位的异构体稳定,即在水溶液中Li⁺易形成四配位的四面体结构。随着同时水分子数的增加,Li-O键长增大,Li⁺上的电荷密度减小。但是当水分子数大于4时,Li-O键长和Li⁺上的电荷密度变化很小。[Li(H₂O)_n]⁺水合团簇中每个水分子的结合能计算结果表明,7个水分子已足以形成Li⁺的近似饱和水合层。另外红外光谱显示[Li(H₂O)_n]⁺水合团簇中O-H伸缩振动随着水分子数的增加发生蓝移,而~3 600 cm-1和~3 500 cm-1处的吸收峰是第二水合层与第一水合层、第三水合层和第二水合层的水分子形成氢键引起的。     

Cs+水合结构的密度泛函理论计算研究

基于密度泛函理论在ωB97XD/gen def2-tzvp基组水平上对[Cs(H_2O)n]~+(n=1～15)水合团簇结构的振动光谱进行了研究。研究表明,随着水分子数的增加,在气相和液相中,八配位的Cs~+水合团簇是最稳定的;随着水分子数的增加,Cs-O键长增大,Cs~+上的电荷密度减小。当水分子数大于11时,Cs-O键长和Cs~+上的电荷密度变化很小。O(H_2O)-O(H_2O)距离、∠O(H_2O)-Cs-O(H_2O)°统计结果表明,15个水分子足以形成Cs~+的近似饱和水合层。此外,红外光谱显示[Cs(H_2O)n]~+水合团簇中O-H伸缩振动随着水分子数的增加而发生变化,由此可以作为鉴别水合层位置的一种参考方法。     

利用PHREEQC模拟CO2对盐湖卤水中U的影响

选择U含量高的尕斯库勒盐湖卤水样为初始条件,利用PHREEQC软件模拟CO2侵入卤水后对卤水中U的影响。结果表明,CO2侵入卤水后,卤水中U的形态发生明显变化,新增了碳酸盐型的络合物,占总U(6)的12%;U的价态在CO2侵入卤水前后无明显变化,以U(+6价)为主,占总U含量的99%以上;卤水的p H值减小,导致卤水中U可能发生沉淀作用而浓度减小,CO2侵入前后分别为7.24E-07 mol·L-1和5.03E-07mol·L-1。研究对深入评估盐水层CO2地质封存的环境风险提供理论依据。     

DFT对Rb+水合团簇及其相关性质的分析

运用密度泛函理论(DFT)在ωB97XD/gen (O、H元素Aug-cc-PVDZ; Rb元素Lanl2DZ)基组水平上研究了[Rb(H_2O)_n]~+(n=1～12)水合团簇的结构和光谱学性质。研究结果表明,通过分析气相和液相中的稳定能以及水合团簇可知,稳定构型出现在8配位的团簇中。第一配位层水分子数为8时形成Rb~+第一近似饱和水合层。此外,拉曼光谱显示[Rb(H_2O)_n]~+(n=1～12)水合团簇中O-H伸缩振动峰随着水分子数增加发生移动和加宽,Rb~+发生水合时,O-H对称和非对称伸缩振动发生红移,随着水合数的增多,频率蓝移。此外,文中对拉曼光谱中O-H振动的频率位置结合团簇结构进行了说明。     

柴达木盆地马海盐湖储卤层渗透特征及卤水富集机制

通过野外抽水试验方法,确定了柴达木盆地马海盐湖储卤层渗透系数,并结合地下卤水赋存特征与沉积环境对其渗透性能进行分析。结果表明：本地区石盐层大多不纯,石盐晶体内包裹有泥、砂,且晶体间也有泥、砂充填。在石盐沉积期间,由于受到洪水与间歇性河流影响,导致地质环境演化过程中沉积形成的储卤层渗透性能在各处相差较大,区域地下卤水的连通性相对较弱。根据试验开采区27口开采井钻孔资料和地下卤水监测数据,进行了储卤层差异性分类,将钻孔所揭露储卤层划分为3种类型,不同类型储卤层卤水富集性能具有较大差异,表现为渗透系数和单井涌水量在平面分布上的较大数值差距。通过对钻孔岩心岩性、孔隙特征及补给条件等方面进行分析,得出卤水富集性能强的基本条件：储卤层具备天然良好的颗粒骨架和稳定的卤水补给来源与通道。依据储卤层渗透性能和卤水富集规律,将马海盐湖试验开采区划分出不同地下卤水富集区段。     

岩土勘察与盐湖卤水矿产开发

概要：本文通过对盐湖地区岩土类型复杂性及特性的叙述,分析了盐湖矿产开发中不良地质现象产生的原因和岩土条件对开发规模、工程布局、工程安全、经济效益等方面产生的影响。论述岩土工程勘察在盐湖矿产开发中的特殊地位和重要价值,总结出岩土勘察与盐湖卤水矿产开发的关系并提出盐湖岩土勘察方案的简单建议。     

新型复合生物质锂吸附剂的制备及吸附性能研究

以KMnO₄、苯胺、LiOH和生物质碳气凝胶(BCA)为原料,通过水热沉积法得到了锰酸锂(LMO)负载的生物质碳气凝胶(BCA@LMO),并用HCl酸洗后得到了BCA@HMO复合锂吸附剂。利用IR、XRD、XPS、SEM、EDS、Mapping、BET等手段对其结构进行了表征。考察了pH值、离子强度、初始浓度、温度和吸附时间对锂吸附的影响。结果表明,复合吸附剂为介孔结构,其孔道内和表面具有丰富的锰酸锂颗粒,Li⁺的最大平衡吸附量在pH=12时为4.07 mmol·g-1,吸附过程符合Langmuir等温线和准二阶动力学模型,升高温度和碱性环境利于Li⁺的吸附。吸附机理为H⁺与Li⁺的离子交换。复合吸附剂较好地改善了锰系锂吸附剂固液分离困难的问题,该吸附剂在实际南翼山盐田和东台吉乃尔盐田卤水(2.92 mmol·g-1)中具有良好的吸附性能。因此,该吸附剂在卤水锂的分离中具有良好的应用价值和潜力。     

国内盐湖卤水提取碳酸锂生产工艺及现状

对国内从盐湖卤水中提取碳酸锂的生产工艺及现状进行了综述,旨在为行业同仁进行相关开发研究时参考。     

尕斯库勒盐湖卤水模拟自然蒸发试验研究

尕斯库勒湖是柴达木盆地众盐湖中较为典型的硫酸镁亚型盐湖。利用相图规律对该盐湖卤水自然蒸发的结晶路线进行了分析,并通过室内模拟自然蒸发试验进行了验证,最终获得了在自然条件下蒸发卤水分步结晶不同盐类的工艺路线,可为该盐湖资源综合利用提供依据。     

西藏捌仟措盐湖卤水等温蒸发试验研究

以西藏捌仟措盐湖卤水为研究对象,依据Na+,K+,Mg2+//Cl-,SO24--H2O五元水盐体系相图,对该盐湖卤水进行了5℃等温蒸发试验,研究了卤水蒸发过程中盐类析出规律和钾、锂和硼在蒸发过程中的富集行为,为该盐湖卤水盐田规划设计、现场生产操作提供了依据。     

东台吉乃尔盐湖卤水的相化学研究（Ⅱ）—冬夏季卤水蒸发实验

为了研究东台吉乃尔盐湖卤水蒸发时的相化学，确定钾、镁和锂盐的结晶特性，在实验室内２５℃等温蒸发实验基础上和自然条件下进行了冬夏季日晒蒸发试验．东台吉乃尔盐湖卤水是由氯化钠饱和的多组分复杂体系构成的．卤水中存在的离子是Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｌｉ＋、Ｃａ２＋、Ｂ３＋、ＳＯ４２－和Ｃｌ－．试验数据与Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋Ｃｌ－、ＳＯ４２－ＫＨ２Ｏ五元体系介稳平衡数据进行了讨论和比较．Ａｕｔｅｎｒｉｅｔｈ相图被用来表示各数据间的关系和证明冬夏季蒸发时结晶行为的差别．     

察尔汗盐湖别勒滩区段晶间卤水的主要离子分布特征

通过野外采集样品、室内实验分析,研究了察尔汗盐湖别勒滩区段晶间卤水的主要离子分布特征。采集了53个晶间卤水样品,通过分析,发现K+浓度一般随着深度的增加而减小,Li+浓度一般随着深度的增加而增加,Mg2+浓度随着深度增加浓度也在增加,但异常情况同样存在。Li+,B2O3在空间分布上有一个富集区域,越是远离这一区域离子含量就越低;K+含量则存在两个临界点,在临界点附近相关离子浓度和矿化度会变化。