硫酸铵盐析法加工分离白钠镁矾的相图研究

针对白钠镁矾矿物加工分离困难的问题,对相关水盐体系相图做了研究,设计了以硫酸铵为盐析剂加工分离白钠镁矾的生产工艺。通过相图分析可以发现,当温度为60℃时Na_2SO_4-MgSO_4-(NH_4)_2SO_4-H_2O四元体系会形成较大的MgSO_4·(NH_4)_2SO_4·6H_2O复盐结晶区,0℃时则形成Na_2SO_4·10H_2O结晶区,所以调节混合体系温度和水量可以实现氮镁复肥和硫酸钠的循环生产。硫酸铵为盐析剂加工分离白钠镁矾的生产工艺具有反应时间短、操作简单等特点,此外还可制备得到氮镁复肥和硫酸钠。该工艺对于有效分离白钠镁矾矿物,实现白钠镁矾资源的综合利用具有重要的现实意义。     

298．16K下K^＋，Mg^2＋／／NO3^-，SO4^2- -H2O和Na^＋，K^＋，Mg^2＋／／NO3^- -H2O体系的液固相平衡

采用等温溶解平衡法研究了298.16 K下四元体系K , Mg2 //NO3-, SO42--H2O和Na , K , Mg2 //NO3--H2O的液固相平衡,并根据获得的溶解度数据分别绘制出了平衡相图及投影图.结果表明:在298.16 K下,四元交互体系K , Mg2 //NO3-, SO42--H2O相图中有五个单盐结晶区,七条单变量溶解度曲线和三个零变量点.五个单盐结晶区分别对应于KNO3、K2SO4、Mg(NO3)2·6H2O、MgSO4·7H2O和复盐K2SO4·MgSO4·6H2O;具有同离子的四元体系Na , K , Mg2 //NO3--H2O相图中有三个单盐结晶区,三条单变量溶解度曲线和一个零变量点.三个结晶区分别对应于NaNO3、KNO3、Mg(NO3)2·6H2O.K2SO4和KNO3的结晶区比较大,Mg(NO3)2·6H2O的结晶区最小.     

50℃下K~+,Na~+//Cl~-,SO_4~(2-),NO_3~--H_2O体系相平衡研究

通过查阅文献,整理获得完整的50℃下K+,Na+//Cl-,SO42-,NO3--H2O体系相平衡实验数据,据此绘制出了该体系的平衡相图以及氯化钠饱和时的干盐投影图,并进行了分析。结果表明:在50℃下K+,Na+//Cl-,SO42-,NO3--H2O体系存在8个单盐结晶区、18个两盐共饱面、16条三盐共饱曲线和5个零变量点。8个单盐结晶区分别是:NaCl、NaNO3、3K2SO4·Na2SO4、KCl、KNO3、Na2SO4、Na2SO4·NaNO3·H2O、K2SO4,其中Na2SO4、K2SO4及复盐3K2SO4·Na2SO4的结晶区较大,对应的溶解度较小,NaNO3、Na2SO4·NaNO3·H2O盐的结晶区较小,对应溶解度较大。在氯化钠饱和时的干盐图中,有6个两盐共饱面、9条单变量曲线和4个零变量点。和25℃下的相图相比,复盐3K2SO4·Na2SO4和Na2SO4·NaNO3·H2O的饱和区均有较大程度地缩小。     

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Li_2SO_4-LiBO_2-H_2O在288.15K时介稳相平衡

采用等温蒸发法,测定了三元体系Li2SO4-LiBO2-H2O在288.15 K时的溶解度和液相的物化性质(密度、折光率、p H值)。结果表明:该体系有2条单变量曲线;1个共饱点(Li2SO4·H2O+LiBO2·8H2O),对应的液相组成(质量分数)为:Li2SO424.47%,LiBO21.20%;2个单盐结晶区,分别是:Li2SO4·H2O和Li BO2·8H2O。其中,LiBO2·8H2O的结晶区较大,原因是Li2SO4对Li BO2有强烈的盐析作用。与该体系的稳定相图相比,盐的结晶形式没有变化,但是15℃介稳相图中Li2SO4·H2O结晶区面积增大,而LiBO2·8H2O结晶区面积减小。该三元体系为水合物Ⅰ型,没有固溶体及复盐生成。平衡液相的物化性质随溶液中硫酸锂质量分数的增大而呈现规律性的变化,密度和折光率在共饱点处有最大值。用经验公式对密度和折光率进行了关联,计算值和实验值吻合较好。     

50℃时(NH_4)_2SO_4-NH_4NO_3-H_2O三元体系相图研究

采用等温溶解平衡法测定了三元水盐体系(NH4)2SO4-NH4NO3-H2O在50℃的溶解度数据,绘制了三元体系相图。结果表明,体系在50℃的相图存在6个区域,即(NH4)2SO4的结晶区、NH4NO3的结晶区、以(NH4)2SO4为主的固溶体结晶区、以NH4NO3为主的固溶体结晶区、以(NH4)2SO4为主的固溶体和以NH4NO3为主的固溶体共同结晶区及不饱和区。     

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.     

Na_2B_4O_7-Na_2SO_4-NaCl-H_2O四元体系323K相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了四元体系Na2B4O7-Na2SO4-NaC l-H2O在323 K的相平衡及平衡液相,测定了平衡液相的溶解度及密度。研究发现,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,相图中有一个共饱点E,3条单变曲线E1E,E2E和E3E;3个结晶区平衡固相分别为:NaC l,Na2B4O7.10H2O和Na2SO4。实验结果表明,NaC l对Na2B4O7.10H2O和Na2SO4有盐析作用,并简要讨论了密度变化规律。     

Na_2B_4O_7-NaBr-Na_2SO_4-H_2O四元体系348K相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究Na2B4O7-NaBr-Na2SO4-H2O四元体系在348 K的相平衡关系,测定了平衡液相的溶解度和密度。根据实验数据绘制相应相图。该四元体系相图中有1个共饱点E,3条单变量曲线E1E,E2E,E3E,3个结晶区的平衡固相分别为:NaBr,Na2SO4和Na2B4O7·5H2O。研究结果表明:该四元体系无复盐和固溶体生成,属于简单四元体系,NaBr对Na2B4O7·5H2O和Na2SO4有较强的盐析作用。并对NaBr和Na2B4O7在不同温度下含有的结晶水数进行了对比分析,简要讨论了密度变化规律。     

三元体系Li_2SO_4-MgSO_4-H_2O在273.15K时介稳相平衡

采用等温蒸发法,测定了三元体系Li2SO4-MgSO4-H2O在273.15 K时介稳平衡的溶解度和液相的物化性质(密度和折光率)。根据实验数据绘制了相应的介稳相图和物化性质-组成图。研究结果表明:该三元体系有1个共饱点(Li2SO4·H2O+MgSO4·7H2O),2条单变量溶解度曲线,2个单盐结晶区:Li2SO4·H2O,MgSO4·7H2O,其中MgSO4·7H2O的结晶区域较大。该体系属简单共饱型,无复盐及固溶体产生。介稳平衡溶液的物化性质密度、折光率随溶液中MgSO4含量的变化而有规律变化,并且在共饱点处有最大值。采用经验公式预测了该体系介稳平衡溶液的密度和折光率,预测值与实验值吻合较好。     

298K时(NH_4)_2S_2O_3-(NH_4)_2SO_4-H_2O三元体系相平衡研究

通过改良合成复体法对(NH4)2S2O3-(NH4)2SO4-H2O三元体系在298 K下的溶液相平衡进行研究。利用X-射线粉末衍射法(XRD)表征平衡固相组成。结果证实:该方法能很好地用于(NH4)2S2O3-(NH4)2SO4-H2O三元体系平衡固相组成的分析。依据水、硫酸铵及硫代硫酸铵组成的饱和溶液各组分的质量分数绘制了(NH4)2S2O3-(NH4)2SO4-H2O在298 K下的三元体系相图。依据三元体系相图,结果显示:硫代硫酸铵的结晶区远远大于硫酸铵的结晶区,同时在该温度下,硫代硫酸铵、硫酸铵及水形成简单三元体系,体系中没有水合物形成。     

磷酸氨镁法脱氮除磷最佳镁源的探究

磷酸氨镁法应用于污水处理的限制因素主要是投加镁源而增加的处理费用。为了找出经济、高效的镁源,文章研究了p H、搅拌时间、n(Mg)∶n(N)和n(P)∶n(N)对氯化镁等四种不同镁源脱氮除磷的影响,同时得出了不同镁源的最佳控制条件。结果表明:Mg Cl2·6H2O和Mg SO4的最佳搅拌时间都为30分钟,最佳p H分别为10.5和10;Mg O和(Mg CO3)4·Mg(OH)2·5H2O的最佳搅拌时间分别为60分钟和90分钟,最佳p H分别为7和8;Mg Cl2·6H2O、Mg SO4、Mg O和(Mg CO3)4·Mg(OH)2·5H2O在其最佳的控制条件下对氨氮和正磷酸盐的去除率分别为,82%和92%、74%和75%、74%和79%、80%和84%。只考虑氮磷的去除率,Mg Cl2·6H2O是最好的镁源,Mg Cl2·6H2O和Mg SO4所需的搅拌时间短但p H较高,Mg O和(Mg CO3)4·Mg(OH)2·5H2O需要的p H较低但搅拌时间较长,对于不同水质、水量的污水,还需要进一步实验研究确定最佳镁源。     

NH_4Cl-CaCl_2-H_2O三元体系相平衡研究

采用湿渣法测定了NH4Cl-CaCl2-H2O三元体系在25℃、50℃和75℃时的相平衡数据,并绘制了相图。结果表明,在25℃时,该体系相图存在NH4Cl和CaCl2.6H2O两个单结晶区、NH4Cl与CaCl2.6H2O共晶区。在50℃和75℃时,该体系相图存在NH4Cl、2NH4Cl.CaCl2.3H2O和CaCl2.2H2O三个单结晶区,NH4Cl与2NH4Cl.CaCl2.3H2O及2NH4Cl.CaCl2.3H2O与CaCl2.2H2O两个共结晶区。在该三元体系中首次发现了一种新的水合复盐2NH4Cl.CaCl2.3H2O。     

Al_2(SO_4)_3-Na_2SO_4-H_2O三元体系298.15K和323.15K相平衡研究

采用等温溶解平衡法获取了Al_2(SO_4)_3-Na_2SO_4-H_2O三元体系298.15 K,323.15 K下的固液相平衡数据并绘制了溶解平衡相图。研究发现:该体系在2个温度下的平衡固相,均有3个盐出现,即:298.15 K为Na_2SO_4·10H_2O,Al_2(SO_4)_3·18H_2O和相称复盐Na Al(SO_4)_2·12H_2O;在323.15 K为Na_2SO_4,Al_2(SO_4)_3·18H_2O和相称复盐Na Al(SO_4)2·6H_2O。每个温度下的2个无变量点(2盐共饱点),以Na_2SO_4,H_2O,和Al_2(SO_4)_3的质量分数计,298.15 K为(1.75,69.38,28.87)和(2.62,70.76,26.62),323.15 K为(25.60,65.69,8.71)和(19.36,65.58,15.06)。结果表明:硫酸铝的固相均为十八水盐,且相区最小;硫酸钠和复盐在2个温度下分别为2种固体形式。复盐相区在相图中占最大相区,且随着温度的升高而明显加大。     

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。     

25°C下K_2SO_4-(NH_4)_2SO_4-CO(NH_2)_2-H_2O四元体系的相平衡

测定了25C下K2SO4CO(NH2)2H2O及(NH4)2SO4CO(NH2)2H2O 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25oC下K2SO4(NH4)2SO4CO(NH2)2H2O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.     

三元体系NaCl-Na_2B_4O_7-H_2O 363.15K下介稳相平衡研究

采用等温蒸发法研究了三元体系Na Cl-Na2B4O7-H2O 363.15 K下的介稳相平衡,测定了平衡时各组分的溶解度及平衡液相的密度、p H等物化性质。该三元体系在363.15 K下的介稳相图含有1个共饱点E,2条单变量曲线AE,EB,2个结晶区。2个结晶区分别对应单盐Na Cl和单盐Na2B4O7·5H2O。共饱点E对应的平衡固相为Na Cl+Na2B4O7·5H2O,平衡液相组成为w(Na Cl)24.84%,w(Na2B4O7)7.18%,w(H2O)67.98%。研究结果表明,该三元体系为简单三元体系,无复盐和固溶体生成。     

25℃下Mg~(2+),NH_4~+//Cl~-,SO_4~(2-)-H_2O四元体系等温蒸发介稳相平衡研究

为了利用柴达木地区自然蒸发条件,提出介稳状态下氯化镁与硫酸铵为原料生产硫酸镁铵复肥的设想,采用等温蒸发法测定了25℃时Mg~(2+),NH_4~+//Cl~-,SO_4~(2-)-H_2O体系及其三元子体系的介稳相平衡数据,并绘制了介稳相图。结果表明:(NH_4)_2SO_4-MgSO_4-H_2O体系有2个共饱点,5个结晶区;MgCl_2-MgSO_4-H_2O体系有3个共饱点,7个结晶区;Mg~(2+),NH_4~+//Cl~-,SO_4~(2-)-H_2O四元体系存在6个共饱点和8个结晶区,分别为:MgSO_4·(NH_4)_2SO_4·6H_2O结晶区,(NH_4)_2SO_4结晶区,NH_4Cl结晶区,MgCl_2·NH_4Cl·6H_2O结晶区,MgSO_4·7H_2O结晶区,MgSO_4·6H_2O结晶区,MgSO_4·5H_2O和MgCl_2·6H_2O结晶区。Pitzer模型对实验数据进行了回归计算,计算值与实验值相吻合。确定了通过蒸发结晶生产硫酸镁铵复肥的工艺路线。     

五元体系Li~+,K~+//CO_3~(2-),SO_4~(2-),B_4O_7~(2-)-H_2O 273K介稳相平衡研究

采用等温蒸发法研究了五元体系Li+、K+//CO32-、SO42-、B4O72-、H2O 273 K介稳相平衡关系,测定了它们在273 K条件下的介稳平衡的溶解度和溶液密度,根据实验数据绘制了相应的该五元体系在273 K条件下Li2CO3饱和的介稳平衡相图(干盐投影图和水含量图)。研究结果表明该五元体系介稳平衡中有复盐K2SO4-Li2SO4生成,其低温273 K时介稳相图中有4个共饱点和9条单变量曲线,6个Li2CO3饱和的结晶区分别为LiBO2-8H2O、K2B4O7-4H2O、K2CO3-3/2H2O、K2SO4、Li2SO4-H2O和复盐K2SO4-Li2SO4。对该五元体系在288 K和273 K时的介稳平衡相图进行了比较和讨论。     

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.