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为了更好地开发和利用西藏扎布耶盐湖卤水中的资源,本文针对其卤水组成,采用等温蒸发法研究了两个五元体系Li+,K+//Cl-,CO32-,B4O72-―H2O和Na+,K+//Cl-,CO32-,B4O72-―H2O以及四个四元子体系:简单四元体系Na+//Cl-,CO32-,B4O72-―H2O,简单四元体系Na+//Cl-,CO32-,SO42-―H2O,简单四元体系K+//Cl-,CO32-,B4O72-―H2O和交互四元体系K+,Na+//Cl-,B4O72-―H2O的介稳相平衡研究,分别测定了它们在273K条件下的溶解度和平衡溶液的密度,并根据实验数据绘制了相应的介稳相图、密度-组成图以及水图。
本实验研究发现简单四元体系Na+//Cl-,CO32-,B4O72-―H2O273K时的介稳相平衡中无复盐形成,其介稳相图由3条溶解度单变量线、3个结晶区以及1个共饱和点组成。三个结晶区分别对应于单盐Na2CO3·10H2O,无水NaCl和Na2B4O7·10H2O,其中Na2B4O7·10H2O结晶区最大,NaCl结晶区最小,且硼酸钠对碳酸钠有盐析作用。
简单四元体系Na+//Cl-,CO32-,SO42-―H2O 273K时的介稳相平衡中有复盐2Na2SO4·Na2CO3形成,其介稳相图由5条溶解度单变量线、4个结晶区以及2个共饱和点组成。四个结晶区分别对应于单盐Na2CO3·10H2O,无水NaCl,Na2SO4·10H2O和2Na2SO4·Na2CO3,其中Na2SO4·10H2O结晶区最大,NaCl结晶区最小,Na2SO4 对Na2CO3 有微弱的盐析作用,且形成复盐2Na2SO4·Na2CO3。
简单四元体系K+//Cl-,CO32-,B4O72-―H2O 273K的介稳相图由3 条溶解度单变量线、3个结晶区及1个共饱和点组成。三个结晶区分别对应单盐K2CO3·3/2H2O,无水KCl和K2B4O7·4H2O,其中氯化钾对硼酸钾有盐析作用。
交互四元体系Na+,K+//Cl-,B4O72-―H2O为简单共饱和型,体系中无复盐或固溶体形成。该四元体系的介稳相图由5条溶解度单变量线、4个结晶区及2个共饱和点组成。四个结晶区分别对应单盐NaCl、KCl、K2B4O7·4H2O和Na2B4O7·10H2O。同该体系298K时的稳定相图相比,在273K的介稳相图中Na2B4O7·10H2O的结晶区变大,而K2B4O7·4H2O、NaCl的结晶区变小。
研究发现五元体系Li+,K+//Cl-,CO32-,B4O72-―H2O 273K介稳相平衡中无复盐生成,其介稳相图由3个共饱点、11条单变量曲线和6个结晶区组成,平衡固相分别为LiCl·H2O,Li2CO3,LiBO2·8H2O,KCl,K2CO3·3/2H2O和K2B4O7·4H2O。
其中K2CO3·3/2H2O和LiCl·H2O的结晶区最小,而LiBO2·8H2O的结晶区最大,由于硼酸盐在水溶液中的溶解行为十分复杂,因此对于Li[B(OH)4]·6H2O的形成机理还需要进一步研究。
五元体系Na+,K+//Cl-,CO32-,B4O72-―H2O 273 K介稳相平衡中有复盐K2CO3·Na2CO3·12H2O生成,其介稳相图由4个共饱点、13条单变量曲线以及7个结晶区组成,平衡固相分别为NaCl,Na2CO3·10H2O,Na2B4O7·10H2O,KCl,K2CO3·3/2H2O,K2B4O7·4H2O和复盐K2CO3·Na2CO3·12H2O。其中Na2B4O7·10H2O和K2B4O7·4H2O的结晶区较大,而K2CO3·3/2H2O和复盐K2CO3·Na2CO3·12H2O的结晶区最小。这对于从盐湖卤水中提取硼酸盐具有重要的指导意义。