论文部分内容阅读
从盐湖中提取有用资源需要构建Li+，Na+，K+，Mg2+，Cl-，SO42-，B4O72-，CO32--H2O体系所涉及到上百个子体系在较宽温度范围内的溶解度相图。尽管在过去上百年间大部分盐湖体系溶解度都已经有过报道，但是其中的某些体系在一些温度范围内并没有被研究过，为了填补这些空缺，本论文采用等温溶解平衡法实验研究了三元子体系Li2SO4-MgSO4-H2O在273.15K和323.15K时稳态平衡溶解度，四元体系Li2SO4-K2SO4-MgSO4-H2O在273.15K时稳态平衡溶解度。同时选用Pitzer-Simonson-Clegg(PSC)模型描述预测了上述四元体系及其子体系在273.15K至373.15K的溶解度数据并与文献报道的溶解度数据进行了比较。主要研究内容和结果如下: (1)本论文工作中所测定的Li2SO4-MgSO4-H2O三元体系273.15K稳定相图中有两条平衡曲线即Li2SO4·H2O溶解平衡曲线和MgSO4·7H2O溶解平衡曲线。一个共饱点，对应的平衡固相为Li2SO4·H2O+MgSO4·7H2O。Li2SO4-MgSO4-H2O三元体系323.15K稳定相图中有两条平衡曲线即Li2SO4·H2O溶解平衡曲线和MgSO4·6H2O溶解平衡曲线。一个共饱点，对应的平衡固相为Li2SO4·H2O+MgSO4·6H2O (2)本论文工作中所测定的四元体系Li2SO4-K2SO4-MgSO4-H2O在273.15K稳定相平衡时，存在3个共饱点，5个结晶区。分别对应为:K2SO4结晶区，K2SO4·MgSO4·6H2O结晶区，LiKSO4结晶区，MgSO4·7H2O结晶区和Li2SO4·H2O结晶区。 (3)对Li2SO4-H2O体系，K2SO4-H2O体系，MgSO4-H2O体系已经报道的渗透系数进行合理的选取，选择出273.15K-373.15K上述三个二元子体系准确的渗透系数，进行PSC热力学模型二元多温模型参数的拟合。 (4)利用本工作中测定的273.15KLi2SO4-MgSO4-H2O体系的溶解度，文献报道的298.15K的水活度，以及文献中308.15K，323.15K，348.15K的溶解度拟合了273.15K-373.15K的多温混合参数方程，方程与温度呈线性关系。利用这套多温混合参数方程计算了273.15K，298.15K，303.15K，308.15K，323.15K，和348.15K时Li2SO4-MgSO4-H2O体系的溶解度，计算值与实验值在273.15K，298.15K,303.15K都非常一致，但是在308.15K，323.15K，348.15K计算值比文献实验值都稍微偏小，但是323.15K的计算值却与本论文中测定的实验数据非常一致。 (5)利用文献报道的Li2SO4-K2SO4-H2O体系273.15K的溶解度，298.15K的水活度，以及文献中303.15K，323.15K，348.15K,373.15K的溶解度拟合了该体系273.15K-373.15K的多温混合参数方程，方程与温度呈线性关系，上述参与参数拟合的溶解度只选取了平衡固相为K2SO4和Li2SO4·H2O的点。利用这套参数与所选取的文献中的复盐所对应的一个溶解度点对复盐LiKSO4的平衡常数进行了计算，并作了一些微调。随后预测了Li2SO4-K2SO4-H2O体系273.15K，298.15K，303.15K,323.15K,348.15K，和373.15K的溶解度，计算值与实验值在273.15K-348.15K都非常一致，只是在373.15K结晶区为K2SO4的部分，计算值低于实验值。 (6)利用文献报道的K2SO4-MgSO4-H2O体系273.15K，298.15K，308.15K,323.15K，348.15K,373.15K平衡固相为K2SO4的溶解度数据拟合了该体系273.15K-373.15K的多温混合参数方程，方程与温度呈线性关系。计算了复盐K2SO4·MgSO4·6H2O，K2SO4·MgSO4·4H2O，K2SO4·2MgSO4在不同温度下的平衡常数，并且表达成了与温度的线性方程。利用拟合得到的二元参数和三元混合参数的多温方程以及各个平衡固相的平衡常数，预测了K2SO4-MgSO4-H2O体系273.15K-373.15K的溶解度，发现在323.15K时共饱和点的偏差较大，这个偏差会对后续四元计算带来影响。因此三元混合参数进行了分段拟合，273.15K-308.15K采用原来的参数，308.15K-373.15K重新以平衡固相为K2SO4的溶解度拟合了新的参数，预测的323.15K-373.15K的结果与实验值非常吻合。 (7)利用上述得到的多温二元参数和三元混合参数预测了四元体系Li2SO4-K2SO4-MgSO4-H2O273.15K至373.15K的溶解度，预测的溶解度在273.15K-323.15K都与实验值吻合得非常好，但是在348.15K产生了比较大的偏差。 (8)计算了四元体系Li2SO4-K2SO4-MgSO4-H2O273.15K的等水线相图，从图中可以直观地表达等温蒸发时溶液组分的走向变化。