298 K和323 K条件下五元体系NaBr-KBr-MgBr2-CaBr2-H2O相平衡研究

针对四川盆地地下卤水富含钾、溴资源的特点,采用等温溶解平衡法研究了五元体系NaBr-KBr-MgBr₂-CaBr₂-H₂O在298 K和323 K时的相平衡关系,测定了该五元体系在相应温度条件下平衡溶液的溶解度,根据相平衡实验数据绘制相应的干盐相图(KBr饱和)。研究结果表明：该五元体系在298 K和323 K条件下(KBr饱和)均有复盐生成,其中298 K温度下有复盐KBr·MgBr₂·6H₂O生成,相图中含有两个共饱点,五条单变量曲线和四个结晶区(KBr·MgBr₂·6H₂O、NaBr·2H₂O、NaBr、CaBr₂·6H₂O的结晶区);323 K温度下有两种复盐KBr·MgBr₂·6H₂O、2MgBr₂·CaBr₂·12H₂O生成,相图中含有三个共饱点,七条单变量曲线和五个结晶区(KBr·MgBr₂·6H₂O、NaBr·2H₂O、NaBr、CaBr₂·4H₂O、2MgBr₂·CaBr₂·12H₂O的结晶区)。同时,对该五元体系在两个不同温度下的相图、KBr图以及水含量图进行了对比分析。     

五元体系NaBr-KBr-MgBr2-CaBr2-H2O在298.15 K下的空间立体相图研究

为合理开发四川盆地富溴地下卤水资源,对五元体系NaBr-KBr-MgBr₂-CaBr₂-H₂O进行了298.15 K条件下完整的相平衡与相图的研究。根据实验测定的溶解度数据,绘制出了完整的空间立体相图,NaBr·2H₂O、MgBr₂·6H₂O和CaBr₂·6H₂O三种盐饱和面的干基投影相图,以及相应的含水量图。研究结果表明该五元体系在298.15 K下的空间立体相图中包含有十条单变量曲线、三个共饱点和六个结晶区（KBr结晶区、NaBr结晶区、NaBr·2H₂O结晶区、MgBr₂·6H₂O结晶区、CaBr₂·6H₂O结晶区、KBr·MgBr₂·6H₂O结晶区）。其中KBr结晶区最大,CaBr₂·6H₂O结晶区最小,表明在该体系中CaBr₂·6H₂O的溶解度最大,KBr溶解度最小。     

五元体系HCl-NaCl-CaCl2-H3BO3-H2O在298.15K的Pitzer模型及其应用研究

采用等温溶解法测定了三元体系CaCl₂-H₃BO₃-H₂O在298.15 K的溶解度和液相的折射率,该三元体系为简单共饱型,有1个共饱点,2条溶解度曲线和2个单盐结晶区,分别为CaCl₂·6H₂O和H₃BO₃。结合本文测定和文献中的溶解度数据,拟合了五元体系HCl-NaCl-CaCl₂-H₃BO₃-H₂O中含H₃BO₃的Pitzer参数,结合固相的溶解平衡常数,构建了该五元体系的Pitzer模型,并计算了该五元体系及其子体系的溶解度。根据Pitzer模型和计算相图,对氯化钠、氯化钙共存卤水中硼酸的分离进行了计算,获得了分离过程中的析盐顺序和卤水组成的变化规律。计算结果表明酸性条件下更容易实现H₃BO₃的分离。     

298.2 K四元体系MgCl2-SrCl2-AlCl3-H2O相平衡实验及溶解度计算

采用等温溶解平衡法研究了298.2 K四元体系MgCl₂-SrCl₂-AlCl₃-H₂O的相平衡关系，测定了该体系的溶解度和平衡溶液的密度、折射率。根据实验数据，分别绘制了298.2 K该四元体系的空间立体图、相图、水图、密度-组成图和折射率-组成图。研究发现：298.2 K下，四元体系MgCl₂-SrCl₂-AlCl₃-H₂O无复盐或固溶体生成，稳定相图由2个共饱点、5条单变量曲线和4个结晶区组成。四个结晶区分别为MgCl₂·6H₂O、SrCl₂·6H₂O、SrCl₂·2H₂O和AlCl₃·6H₂O，其中SrCl₂·6H₂O结晶区最大，SrCl₂·2H₂O结晶区最小，说明SrCl₂·6H₂O更容易结晶析出。平衡液相的密度和折射率随着J（MgCl₂）的变化呈规律性变化。采用Pitzer模型进行了298.2 K四元体系MgCl₂-SrCl₂-AlCl₃-H₂O溶解度计算，对比发现，计算结果与实验结果基本吻合。     

338.15 K时四元体系CaCl2-SrCl2-BaCl2-H2O相平衡测定及溶解度计算

采用等温溶解平衡法研究338.15 K时三元体系CaCl₂-SrCl₂-H₂O、CaCl₂-BaCl₂-H₂O和SrCl₂-BaCl₂-H₂O的稳定相平衡,进一步研究四元体系CaCl₂-SrCl₂-BaCl₂-H₂O的相平衡。根据实验数据,分别绘制了三元体系的相图和密度-组成图,四元体系空间立体图、相图、水图和密度-组成图。研究结果表明：CaCl₂-SrCl₂-BaCl₂-H₂O四元体系在338.15 K时没有复盐和固溶体生成,稳定平衡相图由1个共饱点、3条单变量溶解度曲线,3个结晶区组成,分别对应BaCl₂·2H₂O结晶区、SrCl₂·mH₂O（m=2,6）结晶区和CaCl₂·2H₂O结晶区。采用DFT模型进行338.15 K三元体系CaCl₂-SrCl₂-H₂O、CaCl₂-BaCl₂-H₂O和SrCl₂-BaCl₂-H₂O的溶解度计算,计算结果与实验结果基本吻合。针对CaCl₂-SrCl₂-BaCl₂-H₂O四元体系及三元子体系的稳定相平衡研究,可为综合开发利用油田卤水中的钙-锶-钡资源提供数据基础。     

三元体系KCl-K2B4O7-H2O在323 K时相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了三元体系KCl-K₂B₄O₇-H₂O在323 K时的稳定相平衡关系及稳定平衡液相的密度,测定了该三元体系稳定平衡溶液溶解度和密度。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1个三元共饱点、2条单变量曲线、2个结晶相区,即氯化钾（KCl）结晶区和四硼酸钾（K₂B₄O₇·4H₂O）结晶区;平衡固相为KCl和K₂B₄O₇·4H₂O。由相图可以看出,KCl对K₂B₄O₇有较强的盐析作用。     

298 K四元体系LiCl-MgCl2-CaCl2-H2O相平衡实验及溶解度计算

采用等温溶解平衡法测定了四元体系LiCl-MgCl₂-CaCl₂-H₂O在298 K下的溶解度,由此绘制了相应的相图和水含量图。实验结果表明,该体系在298 K时有三种复盐生成,无固溶体生成。其相图中含有五个共饱点,十一条单变量曲线以及七个平衡固相结晶区,分别为四个单盐结晶区（CaCl₂·6H₂O、CaCl₂·4H₂O、MgCl₂·6H₂O和LiCl·H₂O）以及三个复盐结晶区（LiCl·MgCl₂·7H₂O、LiCl·CaCl₂·5H₂O和2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O）。运用Pitzer模型,采用文献中报道的参数对该四元体系进行了298 K条件下的溶解度计算。对比发现,计算结果与实验数据基本吻合。     

五元体系KCl-KBr-K2SO4-K2B4O7-H2O 323 K和348 K的相平衡

用等温溶解平衡法研究了五元体系KCl-KBr-K₂SO₄-K₂B₄O₇-H₂O在323 K和348 K时的相平衡关系,测定了该五元体系在相应温度条件下平衡溶液的溶解度和密度,根据相平衡实验数据绘制相应的相图(K₂SO₄饱和)。研究结果表明:该五元体系在323 K和348 K条件下均属于固溶体型,相图中均有2个平衡固相结晶区,其平衡固相分别为固溶体K(Cl,Br)和K₂B₄O₇·4H₂O,1条单变量曲线。该五元体系323 K和348 K的相图相比,348 K时K₂ B₄O₇·4H₂O结晶区变小,而固溶体K(Cl,Br)结晶区变大。     

四元体系LiB5O8+NaB5O8+KB5O8+H2O在298.15K实验与理论预测相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了四元体系LiB₅O₈ + NaB₅O₈ + KB₅O₈ + H₂O在298.15 K下的相平衡。实验测定了该体系在298.15 K下的固液相平衡溶解度和物理性质（密度和折射率）,基于实验溶解度绘制了四元体系的干盐相图、水图和物理性质组成图。在该四元体系的干基图中,有一个共饱点（LiB₅O₈·5H₂O + NaB₅O₈·5H₂O + KB₅O₈·4H₂O）、3条单变量溶解度曲线和3个单盐结晶区（LiB₅O₈·5H₂O、NaB₅O₈·5H₂O和KB₅O₈·4H₂O）。该体系在298.15 K下没有复盐和固溶体生成,属于简单四元水溶液体系。结合三元体系溶解度,拟合获得了3种碱金属五硼酸盐的单盐参数和三离子混合作用参数;应用Pitzer及其扩展的HW模型对溶解度进行预测,预测值与实验值吻合较好,表明获得的Pitzer参数可靠。研究结果可为碱金属五硼酸盐分离纯化提供理论基础。     

298.2 K四元体系NH4Cl-CaCl2-SrCl2-H2O稳定相平衡实验

为了获取铵钙锶共存氯化物体系298.2 K下各盐结晶形式，采用等温溶解平衡法开展298.2 K时四元体系NH₄Cl-CaCl₂-SrCl₂-H₂O稳定相平衡研究，测定体系的溶解度和平衡固相组成以及平衡溶液的密度、折光率。根据实验数据，分别绘制该四元体系298.2 K时的稳定相图、密度-组成图和折光率-组成图。结果表明：298.2 K时，NH₄Cl-CaCl₂-SrCl₂-H₂O体系稳定相图由3个共饱点、7条单变量曲线、5个结晶相区组成，生成固溶体[(Ca,Sr)Cl₂]·6H₂O和[(Sr,Ca)Cl₂]·6H₂O，属复杂四元体系。5个结晶区大小顺序为NH₄Cl>SrCl₂·6H₂O>[(Ca,Sr)Cl₂]·6H_2<...     

Measurements and simulation for aqueous quaternary system MgCl2-SrCl2-AlCl3-H2O at 298.2 K

Solid-liquid equilibria of the aqueous quaternary system MgCl₂-SrCl₂-AlCl₃-H₂O at 298.2 K was studied by using the isothermal dissolution equilibrium method. The solubility, density, and refractive index of the aqueous quaternary system were measured. The corresponding space diagram, stable phase diagram, water content diagram, and the diagrams of density vs composition, refractive index vs composition were constructed based on the experimental data. The results show that there is no double that salt or solid solution was formed in the quaternary system. The stable phase diagram of the quaternary system MgCl₂-SrCl₂-AlCl₃-H₂O at 298.2 K consists of two invariant points, five isothermal dissolution curves, and four crystallization regions. The four crystallization regions correspond to four single hydrate salts magnesium chloride hexahydrate (MgCl₂·6H₂O), strontium chloride hexahydrate (SrCl₂·6H₂O), strontium chloride dihydrate (SrCl₂·2H₂O), and aluminum chloride hexahydrate (AlCl₃·6H₂O). With a view to the crystallization regions, the crystallization region of salt SrCl₂·2H₂O is the smallest, while the crystallization region of salt SrCl₂·6H₂O is the largest, meaning SrCl₂·6H₂O can be more easily separated from solution than other coexisting salts in this system at 298.2 K. The densities and refractive indices of the solution at equilibrium change regularly with the change of J(MgCl₂) of the solution. The Pitzer model is used to calculate the solubility of the 298.2 K quaternary system MgCl₂-SrCl₂-AlCl₃-H₂O. The comparison found that the calculated results are basically consistent with the experimental results.     

283.15 K下三元KCl-NH4Cl-H2O和KH2PO4-NH4H2PO4-H2O体系固-液相平衡测定与关联

采用等温溶解平衡法测定了283.15 K下KCl-NH₄Cl-H₂O和KH₂PO₄-NH₄H₂PO₄-H₂O两个三元体系的溶解度,采用X射线衍射法和湿渣法联合测定平衡固相结构和组成。结果表明,两个体系平衡固相均有部分互溶的固溶体产生,两个相图分别包含一个共饱和点、两条单变量曲线和6个区域。采用Pitzer模型关联和计算两个体系的溶解度数据,结果表明,KCl-NH₄Cl-H₂O体系的最大相对误差为3.096 9%,最小相对误差为0.038 3%,KH₂PO₄-NH₄H₂PO₄-H₂O体系的最大相对误差为5.935 6%,最小相对误差为0.069 8%,模型计算值与实验值基本一致。     

四元体系CaCl2-CaSO4-CaB6O10-H2O 308.15 K相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了四元体系CaCl₂-CaSO₄-CaB₆O₁₀-H₂O在308.15 K下的稳定相平衡。测定了该体系的溶解度及平衡溶液的物化性质(包括折射率、密度和pH)。根据实验数据，分别绘制了该四元体系的干基图、水图以及相应的物化性质–组成图。研究结果表明：该体系在308.15 K时有1个共饱点(CaCl₂·4H₂O + CaSO₄·2H₂O + CaB₆O₁₀·5H₂O)，3条单变量溶解度曲线，3个单盐结晶区,分别对应于CaCl₂·4H₂O、硬石膏(CaSO₄·2H₂O)和高硼钙石(CaB₆O₁₀·5H₂O)。其中，硬石膏CaSO₄·2H₂O结晶区最大、高硼钙石CaB₆O₁₀·5H₂O结晶区次之，而CaCl₂·4H₂O结晶区最小，表明硬石膏最易于结晶析出。此外，该四元体系在308.15 K下没有复盐和固溶体生成，属于简单水合物I型。平衡液相的物化性质随着CaCl₂浓度的增大呈规律性变化，并在共饱点处发生转折。其中，折射率和密度的变化规律相近，而pH的变化规律则与之相反。对该四元体系的稳定相平衡进行研究，将为综合开发利用油田卤水中的钙、硼等资源提供理论依据。