三元体系LiBr-Li2SO4-H2O 298 K相平衡

为了获取地下卤水中的锂盐的溶解和析盐规律,进一步指导开发宝贵的液态锂资源,文中采用等温溶解平衡法研究了三元体系LiBr-Li_2SO_4-H_2O在298 K时的固液稳定相平衡关系,测定了平衡溶液的饱和溶解度和密度,并根据饱和液相组成、湿固相组成和对应的平衡固相绘制了等温溶解度图和密度-组成图。结果表明:三元体系在298 K时的相图为简单共饱和型相图,平衡固相中无复盐和固溶体形成;该体系的相图由一个共饱点E,2条单变量溶解度曲线AE和BE,2个单盐结晶区组成,其中结晶区分别对应于二水溴化锂和一水硫酸锂;在三元体系中,溴化锂对硫酸锂有明显的盐析作用,且一水硫酸锂的结晶区远大于二水溴化锂。平衡液相对应的饱和固相由湿渣法和XRD确定。     

298 K时三元体系MeSO4-(NH4)2SO4-H2O的相平衡

用等温溶解平衡法研究了298 K时MeSO4-(NH4)2SO4-H2O三元体系的溶解度,并绘制了平衡相图. 结果表明,在MnSO4-(NH4)2SO4-H2O体系中,有MnSO4×H2O, (NH4)2Mn(SO4)2×6H2O和(NH4)2SO4 3条饱和曲线,组成为MnSO4×H2O和(NH4)2Mn(SO4)2×6H2O及(NH4)2Mn(SO4)2×6H2O和(NH4)2SO4的2个共饱和点,以及平衡固相为(NH4)2SO4, (NH4)2Mn(SO4)2×6H2O和MnSO4×H2O的3个纯盐结晶区. 在ZnSO4-(NH4)2SO4-H2O体系中,有(NH4)2Zn(SO4)2×6H2O, ZnSO4×7H2O与(NH4)2SO4 3条饱和曲线,组成为(NH4)2Zn(SO4)2×6H2O和ZnSO4×7H2O及(NH4)2SO4和(NH4)2Zn(SO4)2×6H2O的2个共饱和点,以及平衡固相为(NH4)2Zn(SO4)2×6H2O, ZnSO4×7H2O和(NH4)2SO4的3个纯盐结晶区. 在(NH4)2SO4-FeSO4-H2O体系中,有(NH4)2Fe(SO4)2×6H2O, FeSO4×7H2O和(NH4)2SO4的3条饱和曲线,组成为(NH4)2Fe(SO4)2×6H2O和FeSO4×7H2O及(NH4)2Fe(SO4)2×6H2O和(NH4)2SO4的2个共饱和点,以及平衡固相为(NH4)2Fe(SO4)2×6H2O, FeSO4×7H2O和(NH4)2SO4的3个纯盐结晶区. 研究结果既为含Fe2+, Mn2+和Zn2+溶液的复盐沉淀深度净化提供了理论指导,同时也为四元体系的研究奠定了基础.     

313.15 K四元体系Na+// S O 4 2 - ， C O 3 2 - ， N O 3 - -H2O固液相平衡研究

采用等温溶解法研究313.15 K下四元体系Na⁺// \mathrm{S} {\mathrm{O}}_4^{2-} , \mathrm{C} {\mathrm{O}}_3^{2-} , \mathrm{N} {\mathrm{O}}_3^{-} -H₂O的固液相平衡关系。测定了平衡溶液的溶解度数据及物理性质数据,包括密度、黏度、折射率。根据实验数据,绘制了相应的干盐相图、水图及物理性质-组成图。实验结果表明：313.15 K下,此四元体系相图包括两个共饱和点,六条单变曲线以及五个单盐结晶区域(分别为NaNO₃,Na₂SO₄,Na₂CO₃·H₂O, Bur(Na₂CO₃·2Na₂SO₄),Da(NaNO₃·Na₂SO₄·H₂O)),其中Bur的结晶区域最大,最容易从混合溶液中结晶析出。实验中的物理性质(黏度、密度、折射率)随J(Na₂SO₄)的变化呈现相似性规律。该体系中存在复盐碱芒硝Bur(Na₂CO₃·2Na₂SO₄)、钠硝矾Da(NaNO₃·Na₂SO₄·H₂O),结晶水合物(Na₂CO₃·H₂O),没有固溶体存在,故该体系是一个复杂的共饱和型。实验所获数据和结论对煤化工过程产生的高盐废水结晶析盐工艺开发及实现资源梯级综合利用具有重要意义。     

Na+,K+∥Br-,B4O2-7-H2O交互四元体系348K相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了348 K时交互四元体系Na+,K+//Br-,B4O2-7-H2O的相平衡及平衡液相,测定了平衡液相的溶解度以及密度,补充了该体系在348 K下的溶解度和密度数据.研究结果发现,该体系属于简单共饱和体系,无复盐和固溶体生成.根据实验数据绘制了相应的相图、密度-质量分数图和含水量图,相图中有2个共饱点,5条单变量曲线,4个结晶区.4个结晶区的平衡固相分别为:Na2B4O7·5H2O,K2B4O7·4H2O,KBr和NaBr.从相图上可以看出,该体系在348 K时Na2B4O7·5H2O的结晶区最大,NaBr的结晶区最小.     

298K下Na~+,K~+//Cl~ˉ,SO_4~(2ˉ),NO_3~ˉ-H_2O五元体系液固介稳相平衡

研究了298 K下,五元体系Na+,K+//Clˉ,SO42ˉ,NO3ˉ-H2O的液固介稳相平衡。采用等温蒸发法确定了溶液的介稳平衡溶解度。根据实验数据,绘制出了该体系介稳相图中氯化钠介稳饱和区以及氯化钠饱和条件下的介稳相平衡投影相图。相图中,有四个四盐共饱的零变量点、九个三盐共饱的单变量线和六个两盐结晶区:Na2SO4·Na NO3·H2O+Na Cl,3K2SO4·Na2SO4+Na Cl,Na NO3+Na Cl,KNO3+Na Cl,Na2SO4+Na Cl和KCl+Na Cl。该体系在298 K下的介稳相图和稳定平衡相图存在一定的差别,复盐3K2SO4·Na2SO4的结晶区明显缩小。     

三元体系Cd2+∥Cl-,SO2-4-H2O 298K相平衡研究

采用等温溶解平衡法,研究了三元体系Cd2+∥Cl-,SO2-4-H2O 在298 K时的溶解度,测定了平衡液相的密度,折光率和pH值等物化性质,确定了该体系的共饱点组成.该体系属于简单共饱和型,未形成复盐或固溶体.共饱点的固相盐组成为CdCl2·H2O,3CdSO4·8H2O,液相组成为w(CdCl2)38.65%,w...     

-15℃下Na+， K+， Mg2+//Cl-， NO3-， SO42——H2O体系相平衡研究

新疆卤水硝酸盐矿主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-六种离子,属于高元复杂体系,其合理利用和开发需要不同温度下的相平衡研究作为理论支撑。采用等温溶解平衡法,对Na⁺, K⁺, Mg²⁺//Cl^-, NO₃^-, SO₄^2--H₂O体系在-15℃、NaCl·2H₂O饱和条件下的相平衡进行了研究,并构建了相图。相图中有六个零变量点和八个两盐结晶区,只存在一种复盐KCl·MgCl₂·6H₂O。八个两盐结晶区,分别对应于NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O、NaCl·2H₂O+NaNO₃、NaCl·2H₂O+KCl、NaCl·2H₂O+KNO₃、NaCl·2H₂O+MgSO₄·7H₂O、NaCl·2H₂O+MgCl₂·8H₂O、NaCl·2H₂O+Mg(NO₃)₂·6H₂O和NaCl·2H₂O+KCl·MgCl₂·6H₂O,其中NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O共晶区最大,在低温时,硫酸钠的溶解度最小,降温过程中较易结晶析出。与该体系在25℃下的相图相比,复盐种类减少5种,零变量点减少19个,相关系得以极大简化。     

25℃下K2SO4-(NH4)2SO4-CO(NH2)2-H2O四元体系的相平衡

测定了25℃下K2SO4-CO(NH2)2-H2O及(NH4)2SO4-CO(NH2)2-H2O两个三元体系相平衡的数据，并依据Pitzer电解质溶液理论对实验测定值进行了关联，关联结果与实验测定值相吻合．通过测定25℃下K2SO4-(NH4)2SO4-CO(NH2)2-H2O四元体系的相平衡数据可知尿素不能与硫酸钾或硫酸铵形成复盐，因此该四元体系的相平衡数据可近似由其所含三元体系的相互作用参数推算得出．     

333.15 K K+,NH4+//Cl-,SO42——H2O和K+,NH4+//Cl-,SO42——(CH2OH)2-H2O体系固液相平衡

采用等温溶解法研究333.15 K体系（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O）和（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--（CH₂OH）₂-H₂O）[w（（CH₂OH）₂）=30%]的固液相平衡关系。测定了平衡溶液的溶解度数据及物化性质,包括密度、黏度、折射率、pH。根据实验数据,绘制了相应的干盐相图、水图及物化性质-组成图。实验中的物化性质（黏度、密度、折射率、pH）随J（2NH₄⁺）的变化呈现相似性规律。实验结果表明：在333.15 K下,体系（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O）和（K⁺,NH₄⁺//Cl^-,SO₄^2--（CH₂OH）₂-H₂O）[w（（CH₂OH）₂）=30%]的相图相似,均含有一个四元共饱和点,四条单变曲线及四个固相结晶区域。这两个体系均为复杂体系,存在（K,NH₄）Cl、（NH₄,K）Cl、（K,NH₄）₂SO₄、（NH₄,K）₂SO₄四种固溶体。实验所获数据和结论,可优化以硫酸盐型固体废弃物为硫酸根来源,转化法生产硫酸钾工艺。     

四元体系Na+,K+//Br-,SO42——H2O373K相平衡

采用等温溶解平衡法研究了四元体系Na⁺,K⁺//Br^-,SO₄^2--H₂O在373 K条件下的相平衡关系,测定了平衡溶液的溶解度和密度,并根据实验数据绘制相应的相图、水图和密度图。研究发现:交互四元体系Na⁺,K⁺//Br^-,SO₄^2--H₂O在373 K温度下,有复盐钾芒硝Na₂SO₄·3K₂SO₄生成,相图由3个共饱和点、7条单变量曲线和5个结晶区组成。其中,5个结晶区分别对应单盐:K₂SO₄,KBr,NaBr,Na₂SO₄和复盐Na₂SO₄·3K₂SO₄(Gla)。     

Na+,K+,Mg2+/Cl-,SO42-,NO3-,H2O体系液固相平衡研究

针对新疆硝酸盐卤水矿所属的Na^＋,K^＋,Mg^2＋/Cl^-,SO4^2-,NO3^-,H2O六元体系,首次提出了其在25℃、氯化钠饱和时相图的表示方法,并结合生产实际,用等温法测定了所需相图区域的溶解度数据,进行了实际卤水的等温蒸发实验。研究表明：在相图中,氯化钠和硫酸钠分别与白钠镁矾、钾芒硝、钠硝矾有三盐共饱面;氯化钠和硫酸钠分别与白钠镁矾、钾芒硝、钠硝矾中的任两盐有四盐共饱线;氯化钠、硫酸钠、白钠镁矾、钾芒硝及钠硝矾有一个五盐共饱点;实际卤水等温蒸发时的析盐顺序为：氯化钠、氯化钠＋无水芒硝、氯化钠＋无水芒硝＋白钠镁矾、氯化钠＋无水芒硝＋白钠镁矾＋钾芒硝。     

K+,Mg2+//SO42-,B4O72--H2O四元体系288K时的固液相平衡

采用等温溶解平衡法研究了288 K时K+,Mg+//SO42- B4O72- -H2O四元体系的固液相平衡关系,测定了该四元体系在288 K时平衡液相的溶解度和密度.依据实验测定的平衡溶解度数据及对应的平衡固相,绘制了该四元体系的平衡相图和水图.研究结果表明:交互四元体系K+,Mg2+//SO42-,B4O72-H2O...     

四元体系Li+,K+,Mg2+//B4O72——H2O 273 K相平衡

利用等温溶解平衡法研究了四元体系Li⁺, K⁺, Mg²⁺//B₄O₇^2--H₂O 273 K相平衡关系。测定了该体系平衡时各组分的溶解度和平衡液相密度。根据实验数据和固相组成分别绘制了四元体系Li⁺, K⁺, Mg²⁺//B₄O₇^2--H₂O 273 K时的稳定相图、水图以及相应的密度-组成图。结果表明：该体系组分之间没有形成复盐和固溶体,属于简单共饱和型体系;体系的稳定相图由1个共饱点,3条单变量曲线,3个固相结晶区组成,结晶区分别对应Li₂B₄O₇·3H₂O、K₂B₄O₇·4H₂O和MgB₄O₇·9H₂O;平衡液相密度在共饱点处达到最大。研究还对该四元体系在273 K、288 K和348 K不同温度时的稳定相图作了对比分析和讨论。     

高浓度Na+//NO3-， SO42——H2O溶液的膜蒸馏结晶耦合过程调控

煤化工、含能材料等工业领域产生的富含硝酸盐、硫酸盐的高浓废水排放量巨大、环境危害严重。高浓度复合盐水低能耗处理的同时实现高品质结晶过程调控,已经成为一个重要的研究方向。针对典型的高浓度Na⁺//NO{}_{\mathrm{3}}^{-}, SO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}-H₂O溶液体系,提出利用膜蒸馏结晶耦合技术处理,通过微孔膜界面调控目标盐分的成核能垒,有效控制了典型蒸发结晶过程中多元盐离子扩散差异、爆发成核,避免了形成空心、高杂质离子包藏的晶体,提升了结晶纯度和分离效率;同时,提出在膜蒸馏的优势分离区间内蒸发溶剂,然后再通过减压蒸发结晶的优化设计思路,降低了膜表面结垢和膜孔润湿风险,进一步提升了整个过程能量效率,提高了膜可重复利用率。研究为开发高浓度复合无机盐水处理技术提供了新思路。     

高浓度Na+//NO3-， SO42——H2O溶液的膜蒸馏结晶耦合过程调控

煤化工、含能材料等工业领域产生的富含硝酸盐、硫酸盐的高浓废水排放量巨大、环境危害严重。高浓度复合盐水低能耗处理的同时实现高品质结晶过程调控,已经成为一个重要的研究方向。针对典型的高浓度Na⁺//NO{}_{\mathrm{3}}^{-}, SO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}-H₂O溶液体系,提出利用膜蒸馏结晶耦合技术处理,通过微孔膜界面调控目标盐分的成核能垒,有效控制了典型蒸发结晶过程中多元盐离子扩散差异、爆发成核,避免了形成空心、高杂质离子包藏的晶体,提升了结晶纯度和分离效率;同时,提出在膜蒸馏的优势分离区间内蒸发溶剂,然后再通过减压蒸发结晶的优化设计思路,降低了膜表面结垢和膜孔润湿风险,进一步提升了整个过程能量效率,提高了膜可重复利用率。研究为开发高浓度复合无机盐水处理技术提供了新思路。     

三元体系K +,Cs +//SO4 2——H2O 298.2 K稳定相平衡研究

采用等温溶解法开展了三元体系K ⁺,Cs ⁺//SO₄ ^2--H₂O 298.2 K稳定相平衡研究,测定了该体系溶解度、密度及折光率。结果表明,该三元体系在298.2 K下属于复杂体系,有固溶体（K,Cs）₂SO₄产生,且固溶体相区最大;其稳定相图包含3条单变量曲线、3个析出相区和2个共饱点;共饱点处对应的液相组成分别为w（K₂SO₄）=11.69%、w（Cs₂SO₄）=4.02%和w（K₂SO₄）=3.39%、w（Cs₂SO₄）=60.84%。平衡液相的密度和折光率随Cs₂SO₄含量的增大呈现递增的趋势。采用经验公式对平衡液相的折光率进行理论计算,计算值和实验值具有良好的一致性。     

四元体系Rb+, Cs+, Mg2+ // SO42- - H2O 298.2 K相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了298.2 K下四元体系Rb⁺, Cs⁺, Mg²⁺ // SO₄^2- - H₂O的相平衡关系,测定了该体系的溶解度、密度以及折射率,并绘制了相应的稳定相图、水图、密度-组成图和折射率-组成图。研究表明：298.2 K下,该四元体系为复杂四元体系,有复盐Cs₂SO₄·MgSO₄·6H₂O和Rb₂SO₄·MgSO₄·6H₂O以及固溶体[(Rb, Cs）₂SO₄]生成。其稳定相图由4个四元共饱点、9条单变量曲线以及6个结晶区组成。四元共饱点中E₁、E₂、E₃为相称共饱点,E₄为不相称共饱点。6个结晶相区分别对应3种单盐Rb₂SO₄、MgSO₄·7H₂O、Cs₂SO₄,2种复盐Cs₂SO₄·MgSO₄·6H₂O、Rb₂SO₄·MgSO₄·6H₂O和1种固溶体[(Rb,Cs）₂SO₄]。其中,复盐Rb₂SO₄·MgSO₄·6H₂O结晶区最大,表明其在该体系中最易结晶析出;Cs₂SO₄结晶区最小。平衡液相的密度和折射率随着溶液中Cs₂SO₄含量变化呈规律性变化。该体系稳定相图将为硫酸镁亚型盐湖卤水中的铷、铯等资源开发利用提供理论依据。     

298K时Na^＋、K^＋∥Cl^-、NO3^--H2O体系介稳现象的研究

采用等温蒸发法研究了四元体系Na＋,K＋//Cl-,NO3--H2O在298 K时NaCl-KCl单变量曲线的介稳现象及湿度对该线介稳程度的影响。研究表明：该体系的NaCl-KCl单变量曲线存在一定程度的介稳现象,在湿度低于50%RH范围内,较高湿度范围内测定的NaCl-KCl单变量曲线介稳程度更小。