论文部分内容阅读
多元体系相平衡是研究溶液结晶的基础,因此,测定KCl-NH4H2PO4-(NH2)2CO-H2O相平衡数据是研究(NH2)2CO、NH4H2PO4、KCl、KH2PO4和NH4Cl能否形成共晶体,以及探究该体系能否进行共结晶的基础。本文采用等温溶解平衡法,对298.15 K下五元体系KCl-NH4H2PO4-(NH2)2CO-H2O中的部分子体系进行了固液相平衡实验研究,测定出相关体系的溶解度数据,基于实验数据绘制了相图,体系所得到的平衡固相组成和结构通过湿渣法和X射线衍射法共同确定。研究发现:(1)三元体系NH4Cl-NH4H2PO4-H2O为简单共饱和型,体系无复盐及固溶体形成,平衡相图有四个相区,两条单变量曲线,一个三元共饱和点,饱和液相组成质量分数为:NH4Cl 25.76%,NH4H2PO45.69%,H2O 68.55%。四个相区分别是不饱和相区,NH4Cl结晶区,NH4Cl和NH4H2PO4共结晶区,NH4H2PO4结晶区。由相图分析可知,NH4Cl对NH4H2PO4有盐析作用;三元体系NH4H2PO4-(NH2)2CO-H2O为简单共饱和型,体系无复盐及固溶体形成,平衡相图有四个相区,两条单变量曲线,一个三元共饱和点,饱和液相组成质量分数为:(NH2)2CO 44.9%,NH4H2PO4 11.93%,H2O 43.17%。四个相区分别是不饱和相区,(NH2)2CO结晶区,(NH2)2CO和NH4H2PO4共结晶区,NH4H2PO4结晶区;三元体系KH2PO4-NH4H2PO4-H2O为部分互溶的固体溶液型,该体系少量的NH4H2PO4溶解到KH2PO4中形成了以KH2PO4为主的固溶体和少量的KH2PO4溶解到NH4H2PO4中形成了以NH4H2PO4为主的固溶体,其相图有六个相区,两条单变量曲线,一个三元共饱和点,饱和液相组成质量分数为:NH4H2PO417.55%,KH2PO4 14.83%,H2O 67.62%。六个相区分别是不饱和相区、KH2PO4结晶区、NH4H2PO4结晶区、以KH2PO4为主的固溶体的结晶区、以NH4H2PO4为主的固溶体的结晶区、以及两种固溶体的共结晶区。(2)四元体系NH4+,K+//H2PO4-,(NH2)2CO-H2O中NH4H2PO4和KH2PO4形成了固溶体,其相图有三个相区,三条单变量曲线,一个四元共饱和点,饱和液相组成质量分数为:NH4H2PO4 17.55%,KH2PO4 5.56%,(NH2)2CO38.36%,H2O 47.78%;四元体系NH4+//Cl-,H2PO4-,(NH2)2CO-H2O中NH4Cl和(NH2)2CO形成了加和物(NH2)2CO?NH4Cl,其相图有四个相区,四条单变量曲线,两个四元共饱和点,饱和液相组成质量分数分别为NH4Cl 19.16%,NH4H2PO4 3.14%,(NH2)2CO 32.86%,H2O 44.84%和NH4Cl 14.43%,NH4H2PO4 3.22%,(NH2)2CO 42.42%,H2O 39.93%;四元体系NH4+,K+//Cl-,(NH2)2CO-H2O中NH4Cl和KCl形成了固溶体,NH4Cl和(NH2)2CO形成了加和物(NH2)2CO?NH4Cl,其相图有四个相区,四条单变量曲线,三个四元共饱和点,饱和液相组成质量分数分别为NH4Cl 15.73%,KCl 6.62%,(NH2)2CO35.35%,H2O 42.3%;NH4Cl 11.21%,KCl 5.02%,(NH2)2CO 61.12%,H2O22.65%和NH4Cl 14.42%,KCl 5.38%,(NH2)2CO 47.26%,H2O 32.94%。交互四元体系NH4+,K+//Cl-,H2PO4--H2O中,NH4H2PO4与KH2PO4形成了固溶体,NH4Cl与KCl形成了固溶体。其相图有四个相区,五条单变量曲线,两个四元共饱和点,饱和液相组成质量分数分别为H2PO4-4.25%,Cl-17.6%,NH4+7.03%,K+5.9%,H2O 65.22%和H2PO4-4.54%,Cl-17.22%,NH4+7.88%,K+3.73%,H2O 66.63%,相图中以KH2PO4为主的固溶体结晶区面积最大,占据了整个相图面积的二分之一以上,所以KH2PO4溶解度最小,以NH4Cl为主的固溶体结晶区面积最小,所以NH4Cl的溶解度最大。(3)采用Pitzer模型对本文实验所得到的三元体系溶解度数据进行了关联。三元体系NH4H2PO4-NH4Cl-H2O中Cl-最大相对误差为2.274%,最小相对误差为0.05835%,平均相对误差为1.023%;H2PO4-最大相对误差为2.235%,最小相对误差为0.06191%,平均相对误差为1.397%。三元体系(NH2)2CO-NH4H2PO4-H2O中(NH2)2CO最大相对误差为0.6191%,最小相对误差为0.4009%,平均相对误差为0.5005%;NH4H2PO4最大相对误差为0.6403%,最小相对误差为0.1176%,平均相对误差为0.3450%。含有固溶体的三元体系KH2PO4-NH4H2PO4-H2O中NH4+最大相对误差为2.426%,最小相对误差为0.03555%,平均相对误差为0.5586%;K+最大相对误差为1.295%,最小相对误差为0.05647%,平均相对误差为0.5652%。