三元体系Na+（Mg2+），Ca2+∥Cl--H2O 278.2 K稳定相平衡研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0074

摘要/Abstract

摘要：

含钠镁钙水盐体系的多温相平衡研究，可为含钙镁盐湖资源的持续开发提供数据支撑。因此，采用等温溶解法开展了两个三元体系Na⁺，Ca²⁺∥Cl^--H₂O和Mg²⁺，Ca²⁺∥Cl^--H₂O在278.2 K下的相平衡研究，测定了溶解度、折射率和密度，并绘制了相应的相图。结果表明，三元体系Na⁺，Ca²⁺∥Cl^--H₂O和Mg²⁺，Ca²⁺∥Cl^--H₂O在278.2 K时均为简单体系，无复盐或固溶体生成。三元体系Na⁺，Ca²⁺∥Cl^--H₂O在278.2 K时的氯化钠结晶区远大于氯化钙，对比该体系273.2、278.2、298.2、348.2 K多温相图可知，随温度升高，氯化钠结晶区增大，氯化钙结晶形式由CaCl₂·6H₂O转变为CaCl₂·2H₂O。三元体系Mg²⁺，Ca²⁺∥Cl^--H₂O在278.2 K时的MgCl₂·6H₂O结晶区大于CaCl₂·6H₂O，对比该体系273.2、278.2、303.2、308.2、348.2、383.2 K多温相图发现：303.2、308.2、348.2、383.2 K时体系中形成复盐2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O，且其结晶区随温度升高而增大；383.2 K时体系中同时存在两种复盐2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O和MgCl₂·2CaCl₂·6H₂O。

关键词: 相平衡, 相图, 溶解度, 水合盐

Abstract:

Study on the multitemperature phase equilibria of water-salt system containing sodium，magnesium and calcium can provide data support for the sustainable development of salt lakes containing magnesium and calcium.Therefore，the phase equilibria of two aqueous ternary system of Na⁺，Ca²⁺∥Cl^--H₂O and Mg²⁺，Ca²⁺∥Cl^--H₂O at 278.2 K were investigated by the isothermal dissolution method，the solubility，refractive index and density of these two systems were determined，the corresponding phase diagrams were constructed based on the experimental data.The results showed that Na⁺，Ca²⁺∥Cl^--H₂O and Mg²⁺，Ca²⁺∥Cl^--H₂O were both belong to simple system without double salts or solid solution formed at 278.2 K.The crystallization regions of NaCl was much larger than CaCl₂·6H₂O in the system Na⁺，Ca²⁺∥Cl^--H₂O at 278.2 K，comparing the phase diagrams of the system at 273.2，278.2，298.2，348.2 K，it could be seen that with the increase of temperature，the crystallization area of NaCl was increased，and the crystal form of CaCl₂ was changed from CaCl₂·6H₂O to CaCl₂·2H₂O.The crystallization region of MgCl₂·6H₂O was larger than CaCl₂·6H₂O in the system Mg²⁺，Ca²⁺∥Cl^--H₂O at 278.2 K，comparing the phase diagrams of the system at 273.2，278.2，303.2，308.2，348.2，383.2 K，it was found that the double salt tachyhydrite 2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O was formed at 303.2，308.2，348.2，383.2 K，and its crystallization region was increased with the increase of temperature.There were two double salts of 2CaCl₂·MgCl₂·6H₂O and 2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O formed at 383.2 K.

Key words: phase equilibria, phase diagram, solubility, hydrate salt

中图分类号:

O642.42

冯霞, 于雪峰, 姚智豪, 罗军, 任思颖, 赵志星, 于旭东. 三元体系Na⁺（Mg²⁺），Ca²⁺∥Cl^--H₂O 278.2 K稳定相平衡研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(1): 47-52.

FENG Xia, YU Xuefeng, YAO Zhihao, LUO Jun, REN Siying, ZHAO Zhixing, YU Xudong. Study on phase equilibria of aqueous ternary system of Na⁺（Mg²⁺），Ca²⁺∥Cl^--H₂O at 278.2 K[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2024, 56(1): 47-52.

图/表 10

表1

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

图9

参考文献 23

1	张苏江，张琳，姜爱玲，等.中国盐湖资源开发利用现状与发展建议［J］.无机盐工业，2022，54（10）：13-21.
	ZHANG Sujiang， ZHANG Lin， JIANG Ailing，et al.Current situation and development suggestions of development and utilization of salt lake resources in China［J］.Inorganic Chemicals Industry，2022，54（10）：13-21.
2	熊增华，王石军.察尔汗盐湖资源开发利用现状及关键技术进展［J］.化工矿物与加工，2021，50（1）：33-37.
	XIONG Zenghua， WANG Shijun.Status and progress on key technologies for development and utilization of resources in Qarhan salt lake［J］.Industrial Minerals & Processing，2021，50（1）：33- 37.
3	吴朝香.盐湖尾矿高效综合利用产业化关键技术研究［J］.无机盐工业，2019，51（2）：40-41，71.
	WU Zhaoxiang.Research on key technology of industrialization for high efficient comprehensive utilization of salt lake tailings［J］.Inorganic Chemicals Industry，2019，51（2）：40-41，71.
4	段雪，林彦军，项顼，等.青海盐湖镁锂资源综合利用的建议与实践［J］.青海科技，2022，29（3）：4-10.
	DUAN Xue， LIN Yanjun， XIANG Xu，et al.Suggestion and practice on comprehensive utilization of magnesium and lithium resources in Qinghai salt lakes［J］.Qinghai Science and Technology，2022，29（3）：4-10.
5	刘佳，葛飞，钟永恒，等.建设世界级盐湖产业基地的战略思考［J］.无机盐工业，2022，54（10）：30-36.
	LIU Jia， GE Fei， ZHONG Yongheng，et al.Strategic thinking on constructing world-class salt lake industrial base［J］.Inorganic Che-Industry micals，2022，54（10）：30-36.
6	毕秋艳，党力，曹海莲，等.青海盐湖镁资源开发与利用研究进展［J］.盐湖研究，2022，30（1）：101-109.
	BI Qiuyan， DANG Li， CAO Hailian，et al.Development and utilization of magnesium resources in Qinghai salt lakes［J］.Journal of Salt Lake Research，2022，30（1）：101-109.
7	YU Xudong， YAO Zhihao， ZHAO Zhixing，et al.Phase equilibria of aqueous ternary systems Li₂SO₄+Na₂SO₄+H₂O and Na₂SO₄+K₂SO₄+H₂O at 303.2 K［J］.J.Chem.Eng.Data，2023，68（2）：474-482.
8	赵志星，姚智豪，黄琴，等.四元体系Li₂SO₄+Na₂SO₄+K₂SO₄+H₂O298.2 K相平衡研究［J］.盐湖研究，2022，30（4）：41-49.
	ZHAO Zhixing， YAO Zhihao， HUANG Qin，et al.Phase equilibria of aqueous quaternary system Li₂SO₄+Na₂SO₄+K₂SO₄+H₂O at 298.2 K［J］.Journal of Salt Lake Research，2022，30（4）：41-49.
9	成怀刚，程芳琴.水盐体系相分离［M］.北京：冶金工业出版社，2022.
10	WANG Xia， ZHAO Kaiyu， GUO Yafei，et al.Experimental determination and thermodynamic model of solid-liquid equilibria in the ternary system （LiCl+CaCl₂+H₂O） at 273.15 K［J］.Journal of Chemical & Engineering Data，2019，64（1）：249-254.
11	ZENG Dewen， XU Wenfang， VOIGT W，et al.Thermodynamic study of the system（LiCl+CaCl₂+H₂O）［J］.The Journal of Chemical Thermodynamics，2008，40（7）：1157-1165.
12	姚智豪，孟浩，于旭东，等.三元体系KCl+CaCl₂+H₂O在278.2 K及308.2 K下的稳定相平衡研究［J］.矿产保护与利用，2021，41（6）：112-116.
	YAO Zhihao， MENG Hao， YU Xudong，et al.Stable phase equili-bria of ternary system KCl+CaCl 2 +H₂O at 278.2 K and 308.2 K［J］.Conservation and Utilization of Mineral Resources，2021，41（6）：112-116.
13	IGELSRUD I， THOMPSON T G.Equilibria in the saturated solutions of salts occurring in sea water.I.The ternary systems MgCl₂-KCl-H₂O，MgCl2-CaCl2-H2O，CaCl2-KCl-H2O and CaCl2-NaCl-H₂O at 0°［J］.Journal of the American Chemical Society，1936，58：318-322.
14	LIGHTFOOT W， PRUTTON C F.Equilibria in saturated solutions；the ternary systems CaCl₂-MgCl₂-H₂O，CaCl₂-KCl-H₂O，and MgCl₂-KCl-H₂O at 35 degrees［J］.Journal of the American Chemical Society，1946，68（6）：1001-1002.
15	LIGHTFOOT W J， PRUTTON C F.Equilibria in saturated salt solutions.Ⅱ.The ternary systems CaCl₂-MgCl₂-H₂O，CaCl₂-KCl-H₂O and MgCl₂-KCl-H₂O at 75°［J］.Journal of the American Chemical Society，2002，69（9）：2098-2100.
16	YANG Jimin， LIU Xiaolin， LIANG Peipei.Solubilities of salts in the ternary systems NaCl+CaCl₂+H₂O and KCl+CaCl₂+H₂O at 75 ℃［J］.Russian Journal of Physical Chemistry A，2011，85（7）：1149-1154.
17	丁秀萍，毕玉敬，时历杰，等.三元体系NaCl-CaCl₂-H₂O 25 ℃相关系研究［J］.盐湖研究，2009，17（3）：40-43.
	DING Xiuping， BI Yujing， SHI Lijie，et al.Solubility in the ternary system NaCl-CaCl₂-H₂O at 25 ℃［J］.Journal of Salt Lake Research，2009，17（3）：40-43.
18	崔瑞芝，李武，董亚萍，等.298 K四元体系LiCl-MgCl₂-CaCl₂-H₂O相平衡实验及溶解度计算［J］.化工学报，2018，69（10）：4148-4155.
	CUI Ruizhi， LI Wu， DONG Yaping，et al.Measurements and calculations of solid-liquid equilibria in quaternary system LiCl-MgCl₂-CaCl₂-H₂O at 298 K［J］.CIESC Journal，2018，69（10）：4148-4155.
19	ASSARSSON G O.Equilibria in aqueous systems containing K⁺，Na⁺，Ca²⁺，Mg²⁺ and Cl^-.Ⅲ.The ternary system CaCl₂-MgCl₂-H₂O［J］.Journal of the American Chemical Society，1950，72（4）：1442-1444.
20	李华山，张游，李飞，等.303.15 K三元体系 CaCl₂-MgCl₂-H₂O相平衡实验及计算［J］.化学工程，2022，50（8）：40-45.
	LI Huashan， ZHANG You， LI Fei，et al.Phase equilibrium experiments and calculations in ternary system CaCl₂-MgCl₂-H₂O at 303.15 K［J］.Chemical Engineering（China），2022，50（8）：40-45.
21	中国科学院青海盐湖研究所分析室.卤水和盐的分析方法［M］.2版.北京：科学出版社，1988.
22	VAN’T HOFF J H， KENRICK F B， SILCOCK H L.Solubilities of inorganic and organic compounds［M］.Oxford：Pergamon Press，1979：196.
23	ZHOU Huan， GU Xiaolong， DAI Yaping，et al.Thermodynamic modeling and phase diagram prediction of salt lake brine systems.I.Aqueous Mg²⁺-Ca²⁺-Cl^- binary and ternary systems［J］.Chinese Journal of Chemical Engineering，2020，28（9）：2391-2408.

序号	密度/ （g·cm^-3）	折射率	平衡液相组成/%		平衡固相组成/%		平衡固相
			Na⁺，Ca²⁺∥Cl^--H₂O
			w （NaCl）	w （CaCl₂）	w （NaCl）	w （CaCl₂）
1，B	1.194 1	1.381 9	26.30	0.00	—	—	NaCl
2	1.195 0	1.382 7	26.26	0.40	66.09	0.32	NaCl
3	1.204 8	1.383 9	25.03	1.79	99.67	0.25	NaCl
4	1.202 7	1.385 0	23.11	3.47	97.27	0.38	NaCl
5	1.210 5	1.389 1	20.48	7.14	94.25	1.09	NaCl
6	1.219 4	1.391 2	16.88	10.72	48.71	6.56	NaCl
7	1.221 3	1.395 2	13.99	13.75	41.03	9.50	NaCl
8	1.244 1	1.398 2	11.55	17.50	95.05	1.71	NaCl
9	1.254 8	1.404 5	8.21	20.60	63.08	8.55	NaCl
10	1.264 5	1.404 8	6.96	22.34	61.52	9.40	NaCl
11	1.264 0	1.408 6	5.70	23.72	91.35	2.98	NaCl
12	1.280 7	1.409 9	4.17	26.93	92.87	2.67	NaCl
13	1.297 2	1.415 3	2.23	29.66	73.64	7.40	NaCl
14	1.320 5	1.425 0	1.63	32.18	81.52	6.02	NaCl
15	1.333 0	1.428 2	1.25	34.16	57.44	14.88	NaCl
16	1.348 9	1.434 3	0.90	36.14	51.48	16.53	NaCl
17，E	1.371 7	1.439 8	0.76	37.66	10.44	43.11	NaCl+CaCl₂· 6H₂O
18，A	1.358 2	1.439 1	0.00	38.36	—	—	CaCl₂· 6H₂O
			Mg²⁺，Ca²⁺∥Cl^--H₂O
			w （CaCl₂）	w （MgCl₂）	w （CaCl₂）	w （MgCl₂）
1，C	1.319 3	1.430 8	0.00	34.21	—	—	MgCl₂· 6H₂O
2	1.314 8	1.432 6	2.02	33.19	1.93	35.10	MgCl₂· 6H₂O
3	1.325 0	1.433 1	4.00	31.68	3.97	34.86	MgCl₂· 6H₂O
4	1.325 0	1.434 4	6.53	29.57	4.84	34.95	MgCl₂· 6H₂O
5	1.340 7	1.436 2	8.40	28.59	7.03	34.46	MgCl₂· 6H₂O
6	1.353 6	1.438 7	11.57	25.11	3.56	41.88	MgCl₂· 6H₂O
7	1.357 1	1.439 9	13.72	23.53	1.33	46.45	MgCl₂· 6H₂O
8	1.366 6	1.443 0	20.67	18.13	8.74	34.31	MgCl₂· 6H₂O
9	1.367 1	1.443 9	22.48	16.97	16.92	26.08	MgCl₂· 6H₂O
10	1.375 5	1.445 8	24.58	15.35	10.87	34.87	MgCl₂· 6H₂O
11	1.383 2	1.447 1	27.81	13.30	20.16	23.76	MgCl₂· 6H₂O
12，F	1.398 2	1.449 0	33.75	10.26	35.76	22.66	MgCl₂· 6H₂O+CaCl₂· 6H₂O
13	1.388 2	1.447 1	34.83	4.65	40.12	3.99	CaCl₂· 6H₂O
14	1.384 1	1.440 0	35.41	2.69	46.90	1.00	CaCl₂· 6H₂O
15	1.372 1	1.440 2	36.57	1.05	46.85	0.64	CaCl₂· 6H₂O
16	1.367 2	1.440 3	38.30	0.10	42.47	0.08	CaCl₂· 6H₂O
17，D	1.366 8	1.439 2	38.32	0.00	—	—	CaCl₂· 6H₂O

[1]	杨游胜, 姚智豪, 赵志星, 冯霞, 曾英, 于旭东. 富锂硫酸盐型盐湖卤水蒸发实验研究进展[J]. 无机盐工业, 2024, 56(4): 1-7.
[2]	王彦飞, 杨超凡, 曹迪, 许史杰. 多温下三元体系Li⁺，Na⁺∥Cl^--H₂O固液相平衡研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(1): 33-39.
[3]	巩学敏, 张荣瑜, 李娜, 郝雅楠, 张千. 海水体系碳酸钠水合物结晶形成过程研究及应用[J]. 无机盐工业, 2023, 55(3): 55-59.
[4]	闫芳宁,郭锦春,黄雪莉,周婷婷,王雪莹,罗清龙,邹雪净. 258.15 K下五元体系Li⁺，Na⁺，Mg²⁺//SO₄^2-，Cl^--H₂O相平衡研究[J]. 无机盐工业, 2023, 55(2): 61-66.
[5]	邓文清,朱静,樊小娟,陈艳,李天祥. 313.15 K下三元体系KH₂PO₄-（NH₂）₂CO-H₂O相平衡研究[J]. 无机盐工业, 2023, 55(1): 100-105.
[6]	陈帅,杨博,陈念粗,罗军,任思颖,曾英,于旭东. 三元体系NH₄Cl+MgCl₂+H₂O 323.2 K相平衡研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(4): 100-103.
[7]	卢子钰,柳召刚,吴锦绣,胡艳宏,刘兴宇. 三元体系Na₂CO₃-NaF-H₂O 298.15 K和318.15 K相平衡研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(3): 66-70.
[8]	樊小娟,朱静,邓文清,陈艳,李天祥. 交互四元体系K⁺,NH₄⁺//Cl^-,H₂PO₄^--H₂O 在313.15 K时相平衡研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(10): 102-108.
[9]	马玉军,王晓,李淑雅,张付康,李娟. 四元体系NaCl+NaBO₂+Na₂CO₃+H₂O 298.15 K 相平衡研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(10): 42-46.
[10]	张焕焕,程卓,汤秀华,张峰榛. 磷酸二氢钾在乙腈-水溶剂中溶解度的测定与关联[J]. 无机盐工业, 2022, 54(1): 83-85.
[11]	刘治国,张娜,陈川,徐显朕. 水盐体系汽液平衡的热力学模型研究[J]. 无机盐工业, 2021, 53(8): 55-59.
[12]	王斌,邓小川,史一飞,董超超,樊发英,朱朝梁,樊洁. 碳酸锂在水和NaCl-KCl溶液体系中溶解度的在线测定[J]. 无机盐工业, 2021, 53(7): 73-79.
[13]	陈云飞,毛丽莉,刘丹,王海增. 六水氯化镁在六种多元醇中溶解度的测定和关联[J]. 无机盐工业, 2021, 53(12): 85-90.
[14]	靳芳,李洪普,常东海. 柴达木盆地南翼山背斜构造区卤水自然蒸发实验[J]. 无机盐工业, 2021, 53(11): 86-90.
[15]	杨家敏,朱静,胡雪,吴强,李天祥. 283.15 K下三元KCl-NH₄Cl-H₂O和KH₂PO₄-NH₄H₂PO₄-H₂O体系固-液相平衡测定与关联[J]. 无机盐工业, 2021, 53(1): 30-35.

首页

全国无机盐信息中心

中国化工学会

无机酸碱盐专业委员会

三元体系Na⁺（Mg²⁺），Ca²⁺∥Cl^--H₂O 278.2 K稳定相平衡研究

Study on phase equilibria of aqueous ternary system of Na⁺（Mg²⁺），Ca²⁺∥Cl^--H₂O at 278.2 K

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 10

参考文献 23

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0

首 页