水盐体系冰点和共晶点的测定、相图表达及计算

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本文针对K+,Na+,Mg2+//SO42--H2O和K+,Mg2+,Li+//SO42--H2O两个简单四元体系以及常见的一些三元体系Mg2+,Na+//SO42--H2O、Mg2+,K+//SO42--H2O、Li+,Mg2+//SO42--H2O、Li+,K+//SO42--H2O、K+//Cl-,NO3--H2O、Na+//Cl-,NO3--H2O、Li+,Na+//SO42--H2O、Na+//Cl-,SO42--H2O、Na+,K+//Cl--H2O、Na+,K+//NO3--H2O、Na+//NO3-,SO42--H2O、K+//Cl-,SO42--H2O、Na+,K+//SO42--H2O、K+//NO3-,SO42--H2O,研究了不同组成时溶液的冰点、共晶点与液相组成的关系,绘制出变温立体相图,并建立了三元体系冰点、共晶点温度的计算公式。研究结果表明:(1)三元体系变温立体相图能直观的表达出三元水盐体系的结晶区、冰点、共晶点和溶液组成的关系,可以确定任意组成的溶液在降温过程中的冰盐析出顺序和冰点温度、单盐结晶点温度、共晶点温度以及液相组成;每种盐或冰的结晶区都存在一个断层面,断层面左右的点虽然溶液组成接近,但盐或冰的析出温度、析出顺序变化比较大。(2)三元体系Mg2+,Na+//SO42--H2O、Li+,Mg2+//SO42--H2O和Li+,Na+//SO42--H2O在共晶点温度下均不存在复盐。各含有一个两盐与冰的共晶点,共晶点温度均低于所对应的两种单盐溶液的共晶点温度,有两条单盐与冰的共晶线,各含有两个盐结晶区(水合单盐与相应的无水单盐合为一个),一个冰结晶区。(3)三元体系Mg2+,K+//SO42--H2O和Li+,K+//SO42--H2O在共晶点温度下存在复盐。各含有两个复盐、单盐与冰的共晶点,至少有一个共晶点温度低于所对应的两种单盐溶液的共晶点温度,有两条单盐与冰的共晶线、一条复盐与冰的共晶线,各含有两个单盐结晶区,一个复盐结晶区,一个冰结晶区。(4)针对本文所研究的三元水盐体系,建立冰点、共晶点温度的计算公式,计算结果与实验值吻合较好。(5)四元体系K+,Na+,Mg2+//SO42--H2O在共晶点温度下存在复盐K2SO4·MgSO4·6H2O,存在两个两单盐与复盐以及冰的共晶点,两条两单盐与冰的共晶线、三条复盐与单盐以及冰的共晶线,三个单盐与冰的共晶面、一个复盐与冰的共晶面。(6)四元体系K+,Mg2+,Li+//SO42--H2O在共晶点温度下存在复盐KLiSO4和K2SO4·MgSO4·6H2O,存在一个两单盐与复盐以及冰的共晶点、两个两复盐与单盐以及冰的共晶点,一条两单盐与冰的共晶线、五条复盐与单盐以及冰的共晶线、一条两复盐及冰的共晶线,三个单盐与冰的共晶面、两个复盐与冰的共晶面。
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