含铯硝酸盐和碳酸氢盐水溶液体系热力学性质研究

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铯是全球重要的战略物资。自然界中铯多存在于固体矿床和液体矿盐湖卤水中,但有关盐湖卤水中铯的分离提取尚存在技术瓶颈。本论文针对盐湖化工生产含铯尾液铯回收和吸附法提铯解脱的含铯硝酸盐体系分离纯化问题,通过采用体积性质法、电动势法和等压法开展不同浓度含铯硝酸盐、碳酸氢盐水溶液体系多温热力学性质研究,为铯的分离提取工艺路线提供基础热力学数据。本论文取得以下主要结论:(1)采用高精度U型震荡管密度计,测定二元体系(Na NO3–H2O)、(Cs NO3–H2O)在283.15~363.15 K,浓度分别为0.6574~8.6338 mol·kg-1、0.0774~0.6909mol·kg-1的密度,计算获得相应的热膨胀系数、表观摩尔体积和偏摩尔体积,揭示上述二元体系体积性质与浓度和温度变化关系;根据Pitzer表观摩尔体积模型,拟合获得二元体系(Na NO3–H2O)、(Cs NO3–H2O)多温的Pitzer单盐参数及其温度关联式。(2)采用PHSJ-4F离子计,测定三元体系(Na NO3–Cs NO3–H2O)在298.15K的电动势,计算获得该三元体系中Na NO3的平均活度系数;根据Pitzer离子相互作用模型,首次拟合获得该三元体系298.15 K的混合离子作用参数、渗透系数、水活度和超额吉布斯自由能;最后通过该三元体系的混合离子作用参数计算获得Cs NO3的平均活度系数。(3)采用改进的高精密等压仪,测定二元体系(Na HCO3–H2O)、(Cs HCO3–H2O)和三元体系(Cs HCO3–Na HCO3–H2O)在283.15 K、313.15 K的等压平衡浓度,通过计算得到2个二元体系和1个三元体系在283.15 K、313.15 K的水活度和渗透系数;根据Pitzer离子相互作用模型,首次拟合获得Cs HCO3、Na HCO3分别在283.15 K、313.15 K的单盐参数,及其三元体系二离子、三离子混合作用参数,为Cs HCO3、Na HCO3的分离和提取提供重要的热力学基础数据。
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