-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。     

膜结晶处理高浓度Na~+、Mg~(2+)//Cl~--H_2O溶液的结晶调控

利用真空膜蒸馏-结晶耦合技术处理多元高盐废水(Na~+、Mg~(2+)//Cl~--H_2O),回收纯水和高品质NaCl晶体产品,考察不同操作温度和不同无机盐离子浓度对膜蒸馏性能和NaCl晶体产品性质调控作用。结果表明随着温度升高导致饱和蒸气压增大,增大了跨膜压差,膜的渗透通量逐渐升高;随着溶液中Mg~(2+)浓度的逐渐升高,膜的渗透通量呈下降的趋势,主要是由于水的质量分数下降和溶液黏度增加;膜蒸馏过程中,通过对比实验,分析了疏水微孔膜表面在膜蒸馏操作条件下表面晶体颗粒沉积的程度,证实了使用的中空纤维膜性能稳定,重复使用20次后仍能保持稳定通量;操作温度为65℃时,不同离子浓度的饱和原料液(MgCl_2质量占NaCl和MgCl_2总质量的0%、5.0%和10.0%)得到NaCl晶体产品平均粒径分别为91.04、91.38和122.56μm,粒度分布的变异系数C.V.值分别为28.78、30.63和36.77,粒径分布集中,表面相貌平整,呈完美的立方体形态,没有团聚现象;同时,膜蒸馏得到的水纯度较高,电导率均小于5μS?m~(-1),采用选择性溶剂乙醇洗涤后的NaCl晶体产品纯度均大于98.15%。综上,通过膜蒸馏过程中渗透通量和膜界面的有效调控,在适宜的操作温度和较低的Mg~(2+)含量下,膜蒸馏结晶过程从多元高盐废水(Na~+、Mg~(2+)//Cl~--H_2O)控制分离获得纯度较高、表面形貌完好、粒度均一的NaCl晶体产品。这一研究将为综合治理多元无机高盐废水,实现废水的近零排放和无机盐资源回用开拓新的思路。     

258.15 K下五元体系Li+,Na+,Mg2+//SO42-,Cl--H2O相平衡研究

中国含锂盐湖大部分位于青藏、新疆等干旱少雨、冬季寒冷且漫长的地区。为指导低温提锂工艺的开发和设计、利用冬季冷能进行目标离子的富集及明确含锂盐湖在低温下的析盐规律,采用等温溶解平衡法对258.15 K、二水氯化钠饱和条件下的交互五元体系Li⁺,Na⁺,Mg²⁺∥SO₄^2-,Cl^--H₂O相平衡关系进行研究并构建等温平衡相图。结果表明,相图中有4个共饱点、6个两盐结晶区(NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O、NaCl·2H₂O+MgCl₂·8H₂O、NaCl·2H₂O+MgSO₄·7H₂O、NaCl·2H₂O+Li₂SO₄·H₂...     

鸭湖构造深部卤水自然蒸发实验研究

通过自然蒸发实验,对鸭湖背斜构造深部卤水进行了研究,得到了该卤水在自然蒸发过程中各元素富集规律及析盐规律。受高含量钙影响,卤水蒸发路线在K⁺,Na⁺,Mg²⁺∥Cl^--H₂O(25℃)介稳相图中偏移比较明显,可与Na⁺,K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺∥Cl^--H₂O(25℃,对NaCl饱和)介稳相图相结合对实验数据进行分析。卤水自然蒸发过程中矿物析出顺序为：石膏→石盐→光卤石→南极石→溢晶石;光卤石产量较小并且质量不高;锂最终浓缩至质量浓度约为2.9 g/L时,硼、锶、溴、碘、铷、铯等微量元素均有析出。实验数据和结论为针对该类型卤水进行更深入的综合开发利用研究提供了依据,如前期除钙后梯度提取硼酸、碳酸锂、溴素等产品。     

多温下三元体系Li+,Na+∥Cl--H2O固液相平衡研究

卤水体系中LiCl富集度较高，且高纯度LiCl在工业上有广泛的应用，因Na⁺和Li⁺的性质相似，除去卤水中的NaCl成为了生产高纯度LiCl的瓶颈。Li⁺,Na⁺∥Cl^--H₂O三元体系的固液相平衡数据是分离LiCl和NaCl必需的重要基础数据。采用等温溶解平衡法研究了常压下Li⁺,Na⁺∥Cl^--H₂O三元体系的固液相平衡关系(348.15、358.15、363.15 K)并构建等温平衡相图。结果表明，不同温度下的相图均由一个共饱点、两个单盐结晶区(NaCl和LiCl·H₂O)及两条单变量溶解度曲线构成，未形成复盐或固溶体。随着温度的升高，NaCl的结晶区略有扩大，而LiCl·H₂O的结晶区变化很小。LiCl对NaCl有较强的盐析作用。采用修正的BET模型对相平衡数据进行了关联，结果良好，验证了该模型适用于预测本体系在高温、...     

三元水盐体系冰点和共晶点的测定、相图表达及计算

针对Na⁺//Cl^-,NO₃^--H₂O、Na⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O和Na⁺,K⁺//Cl^--H₂O 3个三元水盐体系,测定了不同组成时溶液的冰点、共晶点以及降温过程的析盐规律,绘制出三元体系温度-组成立体相图。结果表明：三元体系的冰点、共晶点、相关系与组成可用三棱柱表达,3个三元水盐体系在共晶点温度下均无复盐存在,各含有1个两盐与冰的共晶点,3条单盐与冰或盐盐的共晶线,1个冰和两个单盐结晶区;用三元体系温度-组成立体相图能更直观地表达三元水盐体系的结晶区、冰点、共晶点和溶液组成的关系,可以判断溶液降温过程中的盐或冰的析出类型、温度;同时建立了冰点经验公式,应用经验公式和过量吉布斯自由能模型预测三元体系的冰点和共晶点,计算值和实验值吻合良好。     

-15℃下Na+, K+, Mg2+// Cl-, SO4-2-H2O体系相平衡

采用等温溶解平衡法,研究了Na⁺, K⁺, Mg²⁺//Cl^-, SO₄^-2-H₂O, 五元水盐体系在-15℃下NaCl·2H₂O饱和时的相平衡关系,测定了溶解度和密度,并绘制出相应的相图。研究结果表明:该五元体系平衡相图中有3个四盐共饱点,7条单变量溶解度曲线及5个两盐结晶区,5个两盐结晶区分别对应于KCl+NaCl·2H₂O、Na₂SO₄·10H₂O+ NaCl·2H₂O、MgSO₄·7H₂O+NaCl·2H₂O、MgCl₂·8H₂O+NaCl·2H₂O、KCl·MgCl₂·6H₂O+ NaCl·2H₂O;所 得-15℃相图和25℃下相图相比,相图结构大为简化:K₂SO₄·MgSO₄·4H₂O、KCl·MgSO₄·3H₂O、Na₂SO₄·3K₂SO₄、Na₂SO₄·MgSO₄·4H₂O、MgSO₄·(4～6)H₂O、K₂SO₄·MgSO₄·6H₂O结晶区均消失,Na₂SO₄结晶区转变为Na₂SO₄·10H₂O且结晶区扩大,KCl、MgSO₄·7H₂O、KCl·MgCl₂·6H₂O结晶区缩小,MgCl₂·6H₂O结晶区转变为MgCl₂·8H₂O。在此基础上研究了不同组成的盐湖卤水在降温过程中的结晶规律,为低温盐田工艺的开发提供了理论依据。     

阳离子类型对粉煤灰混凝土氯离子扩散性能的影响

通过快速氯离子迁移系数法(RCM法)和自然扩散法研究了钾、钠、钙、镁四种阳离子类型的氯盐对粉煤灰混凝土氯离子扩散性能的影响,基于分子动力学模拟,对比分析了K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-五种离子在水溶液中的径向分布函数和均方位移曲线。结果表明:粉煤灰混凝土的氯离子扩散系数主要受阳离子价态的影响,价态越高,扩散系数越大;扩散系数随着氯离子浓度增加先增大后减小,随着粉煤灰掺量增加先减小后增大;阳离子类型影响氯离子扩散性能的原因是离子扩散能力不同,其中各离子水合能力强弱顺序为Mg²⁺＞Ca²⁺＞Na⁺＞K⁺>Cl^-,自扩散系数大小顺序为Mg²⁺＞Ca²⁺＞Cl^-＞K⁺>Na⁺。MgCl₂中的Mg²⁺和Cl^-对粉煤灰混凝土都有侵蚀作用,且Mg²⁺会抑制粉煤灰活性的激发。     

Al3+、Na+和Mg2+对二水硫酸钙结晶的影响

采用CaHPO₄·2H₂O-H₂SO₄-H₃PO₄-H₂O体系模拟湿法磷酸生产过程,以磷矿浆成分为依据,在单因素条件下分别研究Al³⁺、Na⁺和Mg²⁺对结晶和CaSO₄·2H₂O水洗速率的影响。研究发现：添加Al³⁺有利于CaSO₄·2H₂O晶体粒径增加;添加Na⁺使得0.9% Na₂O含量的Na⁺引起CaSO₄·2H₂O晶体团聚,有利于水洗;Mg²⁺增加溶液黏度,严重影响晶体生长和水洗速率。通过X射线衍射、扫描电子显微镜对CaSO₄·2H₂O进行表征,发现其晶体生长符合非完整光滑突变界面模型,杂质离子影响反应速率和晶面生长速度。     

膜蒸馏-结晶耦合从高浓度KCl-MgCl2-H2O溶液中回收KCl

用直接接触膜蒸馏处理高浓度的KCl和MgCl₂溶液,考察了盐水浓度(1.0～4.0 mol·L^-1)、循环流速(0.1～0.5 m·s^-1)对膜蒸馏性能的影响;结果表明:随着盐水浓度的升高,膜通量下降,这是由于盐溶液的蒸汽压(即溶液中水的活度)下降的缘故;当浓度超过3.0 mol·L^-1时,MgCl₂溶液的膜通量出现负值,这主要归结为MgCl₂溶液低的水的活度和高黏度的协同影响;提高循环流速,膜通量增大,尤其对高黏度的盐水(即MgCl₂溶液),增大流速对减少温度和浓度极化的影响更加有效。利用膜蒸馏-结晶耦合技术和间歇式操作,从高浓度KCl-MgCl₂-H₂O溶液中回收纯水和KCl结晶产品,考察了不同冷却方式对溶液过饱和度、KCl晶体形貌、粒度和粒度分布的影响。结果表明,自然冷却有利于形成形貌规整、粒度分布相对集中的结晶产品;在KCl降温过程中,自然冷却过程中的最大过冷度比快速降温过程小,从而有效地控制晶核形成的数量和晶体的生长速率。     

Study on phase equilibrium of system Na+, K+, Mg2+//Cl-, NO3-, SO42--H2O at -15℃

Xinjiang brine nitrate mine mainly contains six kinds of ions: Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Cl^-, NO₃^-, and SO₄^2-, belonging to a high-element complex system, and its rational utilization and development require phase equilibrium studies at different temperatures as theoretical support. The phase equilibrium of the system Na⁺, K⁺, Mg²⁺//Cl^-, NO₃^-, SO₄^2--H₂O saturated with NaCl·2H₂O at -15℃ was investigated using the isothermal solution equilibrium method. According to the measured data, the phase diagrams were constructed. Only one double salt KCl·MgCl₂·6H₂O was found in the system. There are six invariant points and eight two-salt crystallization fields corresponding to 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 and NaCl·2H₂O+KCl·MgCl₂·6H₂O. The crystallization area of NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O occupies the largest part because of its low solubility, and they will crystallize out easily from the mixed solution in the cooling process. Compared with the phase diagram of the system at 25℃, there are 5 types of double salts reduced, 19 zero variable points reduced, and the phase relationship is greatly simplified.     

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)。     

利用钾混盐制备光卤石的研究

通过对Na⁺、K⁺、Mg²⁺//Cl^-、SO₄^2--H₂O五元体系相图理论和数据的分析,提出了一种处理软钾镁矾和钾盐镁矾这2种钾复盐的新方法。在高温条件下（100 ℃）对软钾镁矾和钾盐镁矾进行转化,在低温条件下（15 ℃）析出光卤石,光卤石再分解可以生产氯化钾。在高温转化和低温冷却分别为75 ℃和25 ℃的条件下,结合查波错盐湖（硫酸钠亚型）秋季卤水钾混盐进行实验研究。结果表明,整个转化过程中钾的转化率可达80％左右,该工艺的可行性得到证实。     

Effects of ionic impurities on crystallization of cobalamin

In this paper, the influence of two typical ionic impurities (Na⁺ and Mg²⁺) is investigated with the focused beam reflectance measurement (FBRM) technique. In this system, the on-line FBRM is used as a tool for monitoring the crystallization process of cobalamin by measuring the chord length distribution of particles and the particle counts. It is noted that impurity Mg²⁺ has a more significant effect than Na²⁺ in crystal growth of the whole crystallization process. From the microscopic observation of crystals, Mg²⁺ has an obvious effect on the crystal habit, while Na²⁺ has little effect. In addition, the crystal habit changes can be monitored by particle vision measurement (PVM). Understanding these effects is helpful to aid optimization and improve process control.     

马海盐湖低品位钾矿溶采卤水 蒸发过程相图分析及计算

依据K⁺,Na⁺,Mg²⁺∥Cl^-,SO₄^2--H₂O体系15 ℃介稳相图,对青海马海盐湖低品位钾矿溶采卤水进行了等温蒸发过程相图分析,揭示了该盐湖卤水蒸发过程中盐类富集行为和析出规律。依据相图通过计算得出：该盐湖卤水在等温蒸发时应采取分段蒸发,且给出了各个蒸发结晶池终了时刻应控制的母液组成,为该盐湖卤水的综合开发利用提供了理论依据。     

氯盐体系下阳离子对脱硫石膏晶须水热结晶的影响及其机理

为探索阳离子对水热制备脱硫石膏晶须结晶调控的影响,本文以预处理后的脱硫石膏为原料,NaCl、Cu Cl₂、Al Cl₃为添加剂采用水热法制备脱硫石膏晶须,重点研究Cl^-存在条件下阳离子对脱硫石膏晶须结晶的影响及其作用机理。结果表明,Na⁺、Cu²⁺、Al³⁺对脱硫石膏晶须的显微结构、长径比和品质均有一定的影响,其中Cu²⁺影响最为显著。Cu²⁺可在晶须的(200)、(400)和(020)晶面发生化学吸附形成Cu SO₄膜层,使其径向生长受阻;同时,少量Cu²⁺可取代Ca²⁺,促进Ca²⁺的去溶剂化,使晶须长径比增大至200。Na⁺和Al³⁺均通过物理吸附作用于脱硫石膏晶须(200)、(400)和(020)晶面而阻碍其径向生长。此外,Al³⁺与溶液中的OH