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。     

298 K和323 K条件下五元体系NaBr-KBr-MgBr_2-CaBr_2-H_2O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-MgBr_2-CaBr_2-H_2O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·MgBr_2·6H_2O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·MgBr_2·6H_2O、NaBr·2H_2O、NaBr、CaBr_2·6H_2O的结晶区);323 K温度下有两种复盐KBr·MgBr_2·6H_2O、2MgBr_2·CaBr_2·12H_2O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·MgBr_2·6H_2O、NaBr·2H_2O、NaBr、CaBr_2·4H_2O、2MgBr_2·CaBr_2·12H_2O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。     

NaBr-CaBr2-H2O和KBr-CaBr2-H2O三元体系273.15 K相平衡实验及计算

采用等温溶解平衡法对两个三元体系NaBr-CaBr₂-H₂O和KBr-CaBr₂-H₂O在273.15 K下的固液相平衡关系进行了研究,测定了相关盐在水溶液中的溶解度,绘制其等温相图。结果表明,两个三元体系均为水合物型,即平衡固相中未发现任何复盐及固溶体。两个三元体系在273.15 K下的等温相图均由一个共饱点、两条等温溶解度曲线、两个平衡固相结晶区组成。三元体系NaBr-CaBr₂-H₂O在273.15 K的两个结晶区的平衡固相分别为NaBr·2H₂O和CaBr₂·6H₂O,NaBr·2H₂O的结晶区远大于CaBr₂·6H₂O。三元体系KBr-CaBr₂-H₂O在273.15 K的两个结晶区的平衡固相分别为KBr和CaBr₂·6H₂O,KBr的结晶区远大于CaBr₂·6H₂O。基于Pitzer模型,运用已报道的Pitzer参数对所研究的两个三元体系在273.15 K下的等温溶解度进行模拟计算,其计算结果与实验结果基本吻合。     

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。     

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。     

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。     

303.15 K三元体系 CaCl2-MgCl2-H2O相平衡实验及计算

为了实现高盐废水的资源化利用,回收钙镁无机盐产品和解决水环境问题,通过采用等温溶解平衡法研究303.15 K下三元体系CaCl₂-MgCl₂-H₂O的固液相平衡关系,测定该体系平衡液相中的各组分的溶解度、密度及折光率,采用X-ray粉晶衍射法结合Schreinemakers湿渣法确定平衡固相的组成,根据溶解度、密度及折光率数据,绘制了三元体系相图、三元体系示意图、溶解度-密度-折光率组成图。实验结果表明：该体系在303.15 K下有1种复盐生成,稳定相图由2个共饱和点,3条单变量曲线以及3个平衡固相结晶区,分别为2个单盐结晶区(CaCl₂·6H₂O和MgCl₂·6H₂O)和1个复盐结晶区(2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O)。同时,基于Pitzer模型,结合相关参数对该三元体系303.15 K的相平衡进行溶解度计算。通过对比发现,实验数据和计算数据基本吻合。     

三元体系NH4Cl+MgCl2+H2O 323.2 K相平衡研究

采用等温溶解平衡法开展了323.2 K时三元体系NH₄Cl+MgCl₂+H₂O的相平衡研究,测定了平衡固液相组成及密度,并绘制了该三元体系相图。研究发现：该体系323.2 K时有复盐NH₄Cl·MgCl₂·6H₂O生成,相图包含2个共饱点（F₁、F₂）、3条单变量曲线（AF₁、F₁F₂、F₂B）、3个结晶区（NH₄Cl、MgCl₂·6H₂O、NH₄Cl·MgCl₂·6H₂O）。对比该体系273.2、298.2、323.2 K时的相图可知：随着温度升高,NH₄Cl和MgCl₂·6H₂O结晶区变小,NH₄Cl·MgCl₂·6H₂O结晶区变大,同时NH₄Cl·MgCl₂·6H₂O由不相称复盐转变为相称复盐,对应的不相称共饱点转变为相称共饱点。     

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。     

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。     

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.     

四元体系LiCl-LiBO2-Li2SO4-H2O在298.15K时的相平衡

采用等温溶解平衡法开展了四元体系LiCl-LiBO₂-Li₂SO₄-H₂O在298.15 K时相平衡实验研究,测定体系溶解度和平衡溶液的折光率、密度、pH和电导率。根据实验数据,分别绘制该四元体系的干基图、水图以及相对应的物化性质-组成图。研究结果表明:在该四元体系298.15 K相图中,有2个无变度共饱点分别为相称共饱点(Li₂SO₄·H₂O + LiCl·H₂O + LiBO₂·2H₂O)和不相称共饱点(Li₂SO₄·H₂O + LiBO₂·2H₂O + LiBO₂·8H₂O)、5条溶解度曲线和4个单盐结晶相区(Li₂SO₄·H₂O、LiCl·H₂O、LiBO₂·8H₂O和LiBO₂·2H₂O),无复盐和固溶体产生,属于简单四元体系水合物Ⅱ型相图。实验研究中,发现2种偏硼酸锂水合矿物存在(LiBO₂·8H₂O和LiBO₂·2H₂O),LiCl对Li₂SO₄的盐析效应显著;四元体系平衡溶液物化性质随着溶液中氯化锂浓度的变化呈现规律性的变化。     

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...