浓海水电解质盐类溶解度的预测及数据分析平台的开发

摘要

浓海水提取矿物结晶是一门新兴工艺，该技术将浓海水归为电解质溶液进行研究，获取电解质的溶解度数据是关键环节。然而依靠实验手段对浓海水进行穷尽研究缺乏实用意义，人们亟需理论计算方法。
　　本文依据Pitzer方程与化学平衡原理建立基于溶解平衡常数的溶解平衡方程，同时提出一种动态溶解度预测算法，探测性求解非线性方程数值解。算法从探测初值出发自适应调整探测方向逼近真实解。距真实解较远时使用长步长提高收敛速度，距真实解较近时使用短步长保证计算精度，依据相邻两次返回值判断探测浓度所处状态，动态调整探测步长。用多个海水系简单二、三元水盐体系验证算法性能，对比于实验数据相对误差均小于1％，同时迭代次数与计算精度呈线性关系，探测初值不影响算法收敛性。
　　生产领域需要较宽温度范围内热力学数据，为克服Pitzer方程仅在定温条件下适用的限制，提出一种以实验数据为基础分别建立Pitzer参数与溶解平衡常数温度关系式的方法。经若干实例验证，计算相对误差控制在5%以内。
　　为实现溶解度预测与热力学计算的自动化，同时方便各类数据资源的共享，开发了浓海水水盐体系数据分析与管理平台。平台使用图形界面，内部集成了Pitzer方程、溶解度动态预测算法、温度系数拟合功能，向用户提供热力学计算与文档管理服务。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 电解质溶液热力学概述

1.3 电解质溶液热力学理论发展历程与研究现状

1.4 本文主要研究内容

第二章 基于Debye-Hücel理论的Pitzer方程

2.1 Pitzer方程物理化学含义

2.2 Pitzer方程优势与局限性

2.3 Pitzer离子作用力参数

2.4 本章小结

第三章 溶解平衡判据及溶解度预测算法

3.1 Gibbs自由能最小算法

3.2 溶解平衡常数算法

3.3 基于溶解平衡常数的动态溶解度搜索算法

3.4平衡常数算法与Gibbs自由能最小算法的内部一致性

3.5 本章小结

第四章 水盐体系溶解度预测实例与分析

4.1 固定温度低元水盐体系溶解度预测

4.2 0°C~100°C低元水盐体系溶解度预测

4.3 本章小结

第五章 浓海水水盐体系数据分析与管理平台的开发

5.1浓海水水盐体系数据分析管理平台简介

5.2需求分析

5.3分析与管理平台设计说明

5.4浓海水水盐体系数据分析与管理平台的实现

5.5本章小结

第六章 结论

6.1工作总结

6.2工作展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢