论文部分内容阅读
本文采用等温蒸发法研究了五元体系Li+,Na+,Mg2+//Cl-,SO42--H2O及2个四元子体系Na+,Mg2+//Cl-,SO42--H2O和Li+,Na2+//Cl-,SO42--H2O在273.15 K时的介稳相平衡与相图,分别测定了上述体系介稳平衡液相中各组分的介稳平衡溶解度及物化性质(密度、折光率、pH、电导率),由实验数据分别绘制了四元体系的干盐图、水图,五元体系NaCl饱和的干盐图、钠图、水图和溶液物化性质-组成图。
四元体系Na+,Mg2+//Cl-,SO42--H2O在273.15 K时的介稳相图中,有2个四元无变量点,5条单量曲线和4个结晶区:NaCl结晶区、Na2SO4·10H2O结晶区、MgSO4·7H2O结晶区和MgCl2·6H2O结晶区,该体系无固溶体及复盐产生。与该体系稳定相图对比,Na2SO4·10H2O结晶区扩大,MgSO4·7H2O吉晶区缩小,其它结晶区变化不大。介稳平衡溶液的物化性质随溶液中SO42-离子浓度的变化而有规律变化,并且在共饱点处有异变,采用经验公式预测了该体系介稳平衡溶液的密度和折光率,预测值与实验值吻合较好。
四元体系Li+,Na+//Cl-,SO42--H2O在273.15 K时的介稳相图中,有3个四元无变量点、7条单变量溶解度曲线和5个结晶区。其中Na2SO4·10H2O结晶区面积最大,而LiCl·2H2O结晶区面积最小。与稳定相图相比,Na2SO4·10H2O结晶区显著扩大,Li2SO4·H2O结晶区缩小,复盐Li2SO4·3Na2SO4·12H2O介稳现象明显,其结晶区缩小,且其单变度溶解度曲线发生明显偏移。采用经验公式预测了该体系介稳平衡溶液的密度和折光率,预测值与实验值吻合较好。
五元体系Li+,Na+,Mg2+//Cl-,SO42--H2O在273.15 K时NaCl饱和的介稳相图中,有5个五元无变量点,11条单变量溶解度曲线和7个与氯化钠共饱和的结晶区:Na2SO4·10H2O结晶区、Li2SO4·3Na2SO4·12H2O结晶区、Li2SO4·H2O结晶区、MgSO4·7H2O结晶区、MgCl2·6H2O结晶区、LiCl·MgCl2·7H2O结晶区和LiCl·2H2O结晶区,其中NaCl饱和下的Na2SO4·10H2O结晶区面积最大,LiCl·MgCl2·7H2O结晶区面积最小。由五元介稳体系的水图和钠图可见,溶液水含量和钠含量随锂离子耶涅克指数的变化呈现规律性变化,在共饱点处有异变,且在锂光卤石和氯化锂共饱和的五元无变度点处水含量和钠含量有最小值。采用经验公式计算了该体系介稳平衡溶液的密度和折光率,计算值与实验值吻合较好。
基于Gibbard和Scatchard给出的LiCl在273.15 K时、0.1~18.0 mol·kg-1范围内溶液的渗透系数数据,采用多元线性回归,拟合出LiCl的Pitzer单盐参数:β(0),β(1)和Cφ;利用LiCl-NaCl-H2O、Li2SO4-Na2SO4-H2O、LiCI-MgCl2-H2O和Li2SO4-MgSO4-H2O等三元体系在273.15 K的溶解度数据,拟合得到含锂Pitzer二离子和三离子混合作用参数:θLi,Na、θLi,Mg、ψLi,Na,Cl、ψLi,Na,SO4、ψLi,Mg,Cl和ψLi,Mg,SO4,其余Pitzer参数采用与温度的关联式求得;采用介稳条件下实验数据,计算出相应体系平衡盐类矿物的介稳溶解平衡常数。
本文采用Pitzer理论模型和改进的HW公式,以平衡盐类矿物的介稳溶解平衡常数作为平衡判据,预测了五元体系Li+,Na+,Mg2+//Cl-,SO42--H2O及四元子体系Na+,Mg2+//Cl-,SO42--H2O、Li+,Na+//Cl-,SO42--H2O、Li+,Mg2+//Cl-,SO42--H2O和Li+,Na+,Mg2+//Cl--H2O在273.15 K时介稳溶解度,计算值与实验结果相吻合。表明,本论文拟合获得的Pitzer参数是可靠的,并且Pitzer电解质溶液理论模型可以对多组分水盐体系的介稳相平衡关系进行理论预测。