四元体系Li+,Mg2+//Cl-(SO42-),borate-H2O相平衡研究

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盐湖卤水在除钠提钾之后,蒸发后期老卤组成变为(Li+,Mg2+//Cl-,SO42-,borate-H2O),针对该体系中所包含的子体系,本论文着重研究了四元体系(Li+,Mg2+//SO42-,borate-H2O)308.15 K 以及三元子体系(Mg2+//SO42-,borate-H2O)288.15 K和308.15 K时的稳定相平衡,并且研究了四元体系(Li+,Mg2+//Cl-,borate-H2O)以及三元子体系(Mg2+//Cl-,borate-H2O)308.15 K时的稳定相平衡。分别得到了上述各体系平衡液相的溶解度和物化性质(包括折光率、密度、粘度和pH值),并且鉴定其平衡固相,同时绘制相应相图、水图和平衡液相的物化性质-组成图。三元体系(Mg2+//SO42-,B4O72--H2O)在288.15 K温度下属于水合物Ⅰ型,体系中无复盐和固溶体的生成,其中有1个三元无变量点,2条单变量曲线和2个单盐结晶区,所对应的平衡固相为MgSO4·7H2O和MgB4O7·9H2O。由于章氏硼镁石(MgB4O7·9H2O)在溶液中存在形式不稳定,所以在该体系中,章氏硼镁石向多水硼镁石(Mg2B6O11· 15H2O)发生了转化,最后以Mg2B6O11·15H2O的形式稳定存在。同样三元体系在308.15 K下的稳定相图和288.15 K相似,其中既没有复盐生成,也没有固溶体生成,同属于水合物Ⅰ型。三元体系(Mg2+//Cl-,B4O72--H2O)在308.15 K温度下属于水合物Ⅰ型,体系中无复盐和固溶体的生成,其中有1个三元无变量点,2条单变量溶解度曲线和2个单盐结晶区,对应的平衡固相为MgCl2·6H2O和MgB4O7·9H2O。章氏硼镁石在不同浓度溶液中存在形式不稳定,低浓度的MgCl2溶液能使章氏硼镁石转化为多水硼镁石,但高浓度的MgCl2溶液能阻滞章氏硼镁石其向多水硼镁石转化但不能阻滞其向三方硼镁石(MgB6O10·7.5H2O)转化,所以最后以MgB6O10·7.5H2O的形式稳定存在。四元体系(Li+,Mg2+//SO42-,borate-H20)在308.15 K下属于水合物Ⅰ型,无复盐和固溶体的生成。有2个零变量点(F1:Li2SO4·H2O+Li2B4O7·3H2O+Mg2B6O11·15H 20,F2:Li2SO4·H2O+MgSO4·7H2O+Mg2B6O11·15H2O)、5 条平衡溶解度曲线和 4 个单盐结晶区(分别为:Li2SO4·H2O,Li2B4O7·3H2O,MgSO4·7H2O 和 Mg2B6O11·15H2O),在这个稳定相图中,多水硼镁石的结晶区最大,所以其溶解度最小,容易从该溶液中分离出来。四元体系(Li+,Mg2+//Cl-,borate-H2O)在308.15 K下属于水合物Ⅰ型,其有复盐(LiCl·MgCl2·7H2O)生成,无固溶体生成。有3个零变量点(F1:Li2B4O7·3H2O+LiCl·H2O+Mg2B6O11·15H2O,F2:LiCl·MgCl2·7H2O+LiCl·H2O+Mg2B6O11·15H2O 和 F3:LiCl·MgCl2·7H2O+MgCl2·6H2O+Mg2B6O11·15H2O),7 条平衡溶解曲线和 5 个固相结晶区(Li2B4O7·3H2O,LiCl·H2O,LiCl·MgCl2·7H2O,MgCl2·6H2O 和 Mg2B6O11·15H2O)。其中平衡液相中较高浓度的LiCl和MgCl2阻滞了硼氧阴离子的聚合,同时也对多水硼镁石造成了比较强的盐析效应,在这个体系中,多水硼镁石的结晶区仍然最大,溶解度最小。
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