五元体系Li+，Na+，Cs+(Rb+)，Mg2+//Cl——H2O及其部分子体系298.2K、323.2K介稳相平衡研究

摘要

四川盆地深层地下卤水资源储量巨大，富含Li+、Rb+、Cs+等稀有贵重元素，具有很高的开发价值。此类卤水中多种碱（土）金属元素处于共存状态，离子间相互作用关系复杂，使得有益元素的提取分离困难。因此，有必要对我国典型深层地下卤水体系进行相平衡研究。本文针对我国典型深层地下卤水的组成特点，采用等温蒸发法开展了五元体系Li+，Na+，Cs+(Rb+)，Mg2+//Cl--H2O及其部分子体系298.2K、323.2K介稳相平衡研究，测定了研究体系平衡溶解度数据及平衡液相的密度、折光率等物化性质数据，绘制了相应的介稳相图（空间立体图和平面投影图）、多温相图、水图、密度-组成图和折光率-组成图。
　　四元体系Li+，Na+，Cs+//Cl--H2O在298.2K和323.2K时均属于简单四元体系，无复盐或固溶体形成。LiCl对NaCl和CsCl有盐析作用。对比该四元体系298.2K、323.2K介稳相图和溶解度数据发现:相图构型基本一致;NaCl和LiCl溶解度随温度升高变化不大，而CsCl溶解度明显增大。可以利用上述盐类之间的相互作用，采用热溶-冷结晶法制备CsCl。
　　四元体系Na+，Cs+，Mg2+//Cl--H2O在323.2K下为复杂四元体系，有复盐Cs-Car(CsCl·MgCl2·6H2O)生成。MgCl2对NaCl表现有盐析作用。对比该四元体系298.2K、323.2K介稳相图，各盐的结晶形式和共饱点类型并未发生改变，随着体系温度的逐渐升高，CsCl盐和CsCl·MgCl2·6H2O盐的析出相区面积均减小。因此，可以通过改变温度实现该体系CsCl和CsCl·MgCl2·6H2O的析出。
　　五元体系Li+，Na+，Cs+，Mg2+//Cl--H2O298.2K和323.2K介稳相图均由3个五元共饱点、6个析出相区和10条单变量曲线构成。有复盐Li-Car(LiCl·MgCl2·7H2O)和CsCl·MgCl2·6H2O生成。LiCl对CsCl和MgCl2表现有盐析作用。比较该五元体系在298.2K和323.2K下的介稳相图发现:在不同温度下，各盐的结晶形式均没有发生变化，但各盐析出相区的面积发生了明显变化。根据相图研究结果，获得LiCl·MgCl2·7H2O和CsCl·MgCl2·6H2O的溶解度大小关系，并将其与Christov等已有研究结果进行比较，结果相一致。
　　五元体系Li+，Na+，Rb+，Mg2+//Cl--H2O298.2K和323.2K介稳相图均由3个五元共饱点、6个析出相区和10条单变量曲线构成。LiCl对RbCl和MgCl2表现有盐析作用。该五元体系在298.2K和323.2K下的介稳相图对比结果显示:随着体系温度的逐渐升高，RbCl的析出相区面积减小、Rb-Car(RbCl·MgCl2·6H2O)的析出相区面积增大。表明该体系在NaCl饱和下，高温有利于贵金属盐类(RbCl)在溶液中富集。
　　综合本论文研究结果可知，碱（土）金属氯化物水盐体系离子间相互作用复杂，相互之间易形成多种光卤石型复盐。NaCl的析出相区较大，LiCl、MgCl2·6H2O析出相区较小，上述氯化物盐的析出特性和结晶规律，丰富了水盐体系热力学数据，为含碱（土）金属氯化物卤水体系下共存盐类的分离提纯工艺的制定提供了科学依据。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．2．1 水盐体系相平衡研究简介

1．2．2 含LiCl体系研究现状

1．2．3 含RbCl体系研究现状

1．2．4 含CsCl体系研究现状

1．2．5 含MgCl2体系研究现状

1．2．6 研究现状小结

1．3 研究内容

1．4 课题来源

第2章 实验部分

2．1 实验试剂

2．2 实验仪器

2．3 实验研究方法

2．3．1 实验方法

2．3．2 物化性质测定方法

2．3．3 液相组成分析方法(中国科学院青海盐湖研究所分析室，1988；叶秀深等，2009)

2．3．4 平衡固相分析方法

第3章 四元体系Li+，Na+，Cs+／／Cl--H2O 298．2 K、323．2 K介稳相平衡研究

3．1 实验研究现状

3．2 四元体系Li+，Na+，Cs+／／Cl--H2O 298．2 K介稳相平衡实验结里

3．3 四元体系Li+，Na+，Cs+／／Cl--H2O 323．2 K介稳相平衡实验结果

3．4 四元体系Li+，Na+，Cs+／／Cl--H2O 298．2 K、323．2 K介稳体系对比

3．5 小结

第4章 四元体系Na+，Cs+，M92+／／Cl--H2O 323．2 K介稳相平衡研究

4．1 实验研究现状

4．2 四元体系Na+，Cs+，M92+／／Cl--H2O 323．2 K介稳相平衡实验二馇日里术

4．3 四元体系Na+，Cs+，M92+／／Cl--H2O 298．2 K、323．2 K介稳体系对比

4．4 小结

第5章 五元体系Li+，Na+，Cs+，M92+／／Cl--H2O 298．2 K、323．2 K介稳相平衡研究

5．1 实验研究现状

5．2 五元体系Li+，Na+，Cs+，M92+／／Cl--H2O 298．2 K介稳相平衡实验结果

5．3 五元体系Li+，Na+，Cs+，M92+／／Cl--H2O 323．2 K介稳相平衡实验结果

5．4 小结

第6章 五元体系Li+，Na+，Rb+，M92+／／Cl--H2O 298．2 K、323．2 K介稳相平衡研究

6．1 实验研究现状

6．2 五元体系Li+，Na+，Rb+，M92+／／Cl--H2O 298．2 K介稳相平衡实验结果

6．3 五元体系Li+，Na+，Rb+，M92+／／Cl--H2O 323．2 K介稳相平衡实验结果

6．4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果