313.15K下Mg2+//SO42-,Cl-C2H5OH-H2O和Ca2+,Mg2+//Cl-C2H5OH-H2O四元体系相平衡研究

摘要

我国钙镁矿石资源储量丰富，质地优良，应用十分广泛。随着现代工业技术的发展，以镁盐和钙盐作为工业原料可生产人类所需的产品。镁盐可运用于机械、化肥、医药等，钙盐可作为干燥剂等，并且镁盐和钙盐的价格远远高于硫酸钠。如今多有研究学者主要针对芒硝中的硫酸钠的使用，而忽略了镁盐和钙盐的回收利用，造成资源浪费，环境污染。白钠镁矾矿石和芒硝共生矿和卤水资源中存在大量的Mg2+、Ca2+、SO42-和Cl-等，将其加入到有机溶剂和水混合溶剂中，可组合形成三元及简单四元体系，并对其进行相平衡研究，得到各物质在混合溶剂中的溶解度及相图，为钙镁矿石资源综合利用提供基础的热力学数据。设定相应生产工艺条件和工艺路线，从而实现镁盐和钙盐的结晶、分离和纯化。混合溶剂体系中，利用有机溶剂的盐析作用，可将矿石或卤水中的镁盐和钙盐实现分离及纯化，得到资源的有效利用。本文所用的有机溶剂为无水乙醇，与水、盐组合成三元体系及简单四元体系，运用等温溶解平衡法在313.15K下测定了其溶解度和物化性质。
　　本文测定了在313.15K下三元体系MgSO4-CH3CH2OH-H2O、MgCl2-CH3CH2OH-H2O和CaCl2-CH3CH2OH-H2O各组分的百分含量并绘制了三元体系相图。结果表明：由于乙醇的盐析作用，这些体系中的几种盐在醇-水混合溶剂中的溶解度都随着乙醇含量的增加而逐渐减小，且氯化钙的溶解度最大，硫酸镁的溶解度最小。由于乙醇具有脱水作用，体系中由湿渣法确定的平衡固相所带的结晶水数减少，并用X射线衍射法进行鉴定。三元体系达到平衡后上层平衡溶液的折光率、电导率和pH值都随着乙醇含量的逐渐增加而呈降低趋势，但其盐析率逐渐增大，并且硫酸镁＞氯化镁＞氯化钙，表明乙醇对硫酸镁的盐析作用最强，对氯化钙的盐析作用最弱。测定了三元水盐体系MgSO4-MgCl2-H2O和MgCl2-CaCl2-H2O在313.15K下的溶解度并绘制了平衡相图，达到平衡后产生平衡固相，饱和溶液的物化性质(pH和电导率)都呈降低趋势。基于三元混溶体系的基础，向三元饱和溶液中加入另一种盐，形成四元体系MgSO4-MgCl2-CH3CH2OH-H2O和CaCl2-MgCl2-CH3CH2OH-H2O，本文主要对该两个体系进行了相平衡研究。结果表明：由于乙醇的盐析作用使得五个比例下相图的不饱和区逐渐减小。两个四元体系MgSO4-MgCl2-CH3CH2OH-H2O和CaCl2-MgCl2-CH3CH2OH-H2O相图都产生一个两盐共饱和点。平衡固相所带结晶水数减少，表明乙醇具有脱水作用。由于乙醇对硫酸镁比乙醇对氯化镁的盐析作用强，使得硫酸镁及其水合物的结晶区大于氯化镁及其水合物的结晶区，同样氯化镁及其水合物的结晶区大于氯化钙及其水合物的结晶区。醇水比为5:5时不饱和液相区最小，为最佳的醇-水体积比。

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引言

第一章 文献综述

1.1 相图的构成、发展及其应用

1.2 钙、镁盐的相平衡研究与发展

1.3 盐及混溶体系的相平衡研究

1.4 钙镁盐的开发状况

1.5 立题依据

1.6 研究内容

第二章 实验方法和手段

2.1 实验药品

2.2 实验仪器

2.3 实验分析方法

2.4 实验方法

第三章 三元体系相平衡研究

3.1三元体系硫酸镁-乙醇-水在313.15 K时的相平衡研究

3.2三元体系氯化镁-乙醇-水在313.15 K时的相平衡研究

3.3三元体系氯化钙-乙醇-水在313.15 K时的相平衡研究

3.4三元体系硫酸镁-氯化镁-水在313.15 K时的相平衡研究

3.5三元体系氯化钙-氯化镁-水在313.15 K时的相平衡研究

3.6三元体系硫酸镁-氯化镁-乙醇在313.15 K时的相平衡研究

3.7三元体系氯化钙-氯化镁-乙醇313.15 K时的相平衡研究

3.8 本章小结

第四章 四元体系相平衡研究

4.1 四元体系硫酸镁-氯化镁-乙醇-水相平衡研究

4.2 四元体系氯化钙-氯化镁-乙醇-水相平衡研究

4.3 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

附录A 矿物盐

附录B 玻璃仪器的校正

附录C 四元体系XRD图谱

个人简历