四元体系硼酸锂-硼酸钾-硼酸镁-水在308.15 K时固液相平衡研究

doi:10.11962/1006-4990.2019-0402

摘要/Abstract

摘要：

采用等温溶解平衡法研究四元体系硼酸锂-硼酸钾-硼酸镁-水在308.15 K时固液相平衡,测定了体系溶解度和平衡液相的密度、折光率和pH。研究发现：该体系308.15 K时的稳定相图中包含一个共饱点（L+Li₂B₄O₇·3H₂O+K₂B₄O₇·4H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O）,其液相组成：w（Li₂B₄O₇）=3.112%、w（K₂B₄O₇）=16.64%、w（Mg₂B₆O₁₁）=0.101 8%;3个固相结晶区：Li₂B₄O₇·3H₂O、K₂B₄O₇·4H₂O、Mg₂B₆O₁₁·15H₂O,体系无复盐或固溶体生成。溶液中硼酸锂、硼酸钾对多水硼镁石有很强的盐析效应,液相的密度、折光率和pH随溶液中硼酸盐浓度的增加呈规律性变化。

关键词: 固液相平衡, 溶解度, 水盐体系相图, 多水硼镁石

Abstract:

The phase equilibrium of the quaternary system lithium borate-potassium borate-magnesium borate-water was studied at 308.15 K with isothermal solution saturation method.Solubilities,densities,refractive indices and pH of the system were determined.Stability phase diagram of this system contains one invariant point L+Li₂B₄O₇·3H₂O+K₂B₄O₇·4H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O） which liquid compositions were as follows：w（Li₂B₄O₇）=3.11%,w（K₂B₄O₇）=16.64% and w（Mg₂B₆O₁₁）=0.10%; and three crystallization regions corresponding to Li₂B₄O₇·3H₂O,K₂B₄O₇·4H₂O and Mg₂B₆O₁₁·15H₂O,respectively. Neither double salts nor solid solutions formed in this system,and the K₂B₄O₇ and Li₂B₄O₇ in solution both had a strong salting-out effect on inderite.The solution density,refractive index and pH of the quaternary system changes regularly with the increasing of borate concentration.

Key words: solid-liquid phase equilibria, solubility, salt-water system phase diagram, inderite

中图分类号:

TQ128.54

王居奎,董兴锋,赵冬,王士强,郭亚飞,邓天龙. 四元体系硼酸锂-硼酸钾-硼酸镁-水在308.15 K时固液相平衡研究[J]. 无机盐工业, 2020, 52(5): 27-30.

Wang Jukui,Dong Xingfeng,Zhao Dong,Wang Shiqiang,Guo Yafei,Deng Tianlong. Solid-liquid phase equilibria in quaternary system lithium borate-potassium borate-magnesium borate-water at 308.15 K[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2020, 52(5): 27-30.

图/表 7

表1

图1

图2

图3

图4

表2

图5

参考文献 18

[1]	郑绵平, 侯献华 . 青海盐湖资源综合利用与可持续发展战略[J]. 科技导报, 2017,35(12):11-13.
[2]	孟令宗, 邓天龙 . 含硼资源开发的有关相化学研究进展[J]. 世界科技研究与发展, 2008,30(1):16-20.
[3]	高世扬, 许开芬, 李刚 , 等. 盐卤硼酸盐化学V.含硼浓缩盐卤稀释过程中硼酸盐的行为[J]. 化学学报, 1986,44(12):1229-1233.
[4]	孙柏, 宋澎生, 杜宪惠 . 某些镁硼酸盐溶解及相转化的研究[J]. 盐湖研究, 1999,7(2):16-22.
[5]	毕渭滨, 孙柏, 宋彭生 , 等. 三元体系Mg²⁺/SO₄^2-,B₆O₁₀^2--H₂O 25 ℃ 相关系和溶液性质的研究[J]. 盐湖研究, 1997,5(3/4):42-46.
[6]	Meng L Z, Li D . Solid-liquid stable phase equilibrium of the ternary systems MgCl²⁺MgB₆O₁₀+H₂O and MgSO₄+MgB₆O₁₀+H₂O at 308.15 K[J]. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 2014,31(1):251-258.
[7]	Guo Y F, Sun S R, Gao D L , et al. Phase equilibrium and phase diagram of the ternary system（MgCl₂+MgB₂O₄+H₂O） at 288 and 298 K[J]. Acta Geologica Sinica(English Edition), 2014(S1):326-327.
[8]	靳治良, 孙柏, 李刚 , 等. 三元体系K⁺,Mg²⁺/B₄O₇^2--H₂O 25 ℃相关系研究[J]. 盐湖研究, 2004,12(2):22-25.
[9]	景婧, 曾英, 于旭东 , 等. 三元体系K⁺,Mg²⁺∥B₄O₇^2--H₂O 348 K 稳定相平衡研究[J]. 矿物岩石, 2013,33(1):116-120.
[10]	Fu C, Sang S H, Zhou M F , et al. Phase equilibria in the ternary systems Li₂B₄O₇-MgB₄O₇-H₂O and K₂B₄O₇-MgB₄O₇-H₂O at 273 K[J]. Journal of Chemical and Engineering Data, 2016,61:1071-1077.
[11]	Wang H, Li L, Wang M X , et al. Solid-liquid phase equilibrium of the aqueous ternary system（MgSO₄+Mg₂B₆O₁₁+H₂O） at（288.15,298.15,308.15） K[J]. Journal of Chemical & Engineering Data, 2017,62(10):3334-3340.
[12]	杜雪敏, 王士强, 景妍 , 等. Na₂B₄O₇-Mg₂B₆O₁₁-H₂O体系298.15 K时固液相平衡研究[J]. 天津科技大学学报, 2017,32(4):36-40.
[13]	Wang S Q, Du X M, Jing Y , et al. Solid-liquid phase equilibrium in the ternary systems （Li₂B₄O₇+MgB₄O₇+H₂O） and （Na₂B₄O₇+MgB₄O₇+H₂O） at 298.15 K[J]. Journal of Chemical and Engineering Data, 2017,62:253-258.
[14]	景妍, 王士强, 韩徐年 , 等. 三元体系Li₂B₄O₇-Mg₂B₆O₁₁-H₂O在308.15 K时固液相平衡研究[J]. 化学工程, 2016,44(3):36-40.
[15]	李飞, 张思思, 郭亚飞 , 等. 多水硼镁石快速合成方法[J]. 中国科技论文, 2014,9(9):1080-1082.
[16]	邓天龙, 周桓, 陈侠 . 水盐体系相图及应用[M]. 北京: 化学工业出版社, 2013.
[17]	桑世华, 张婷婷, 傅超 , 等. 四元体系Li⁺,K⁺,Mg²⁺/B₄O₇^2--H₂O 273 K相平衡研究[J]. 化工学报, 2017,68(9):3343-3349.
[18]	肖龙军, 桑世华, 赵相颇 . Li₂B₄O₇-K₂B₄O₇-MgB₄O₇-H₂O四元体系288 K相平衡研究[J]. 盐业与化工, 2010,39(1):18-20.

序号	液相组成w_b/%				干盐指数J_b /（g/100 g 干盐）			密度ρ/ （g·cm^-3）	折光率 n_D	pH	平衡固相
序号	Li₂B₄O₇	K₂B₄O₇	MgB₄O₇	H₂O	Li₂B₄O₇	K₂B₄O₇	H₂O	密度ρ/ （g·cm^-3）	折光率 n_D	pH	平衡固相
1,A	2.090	14.640	0.000	83.27	12.490	87.51	497.7	1.142 4	1.358 4	9.941	Li₂B₄O₇·3H₂O+K₂B₄O₇·4H₂O
2	2.122	13.580	0.011 23	84.29	13.510	86.42	536.4	1.145 8	1.359 4	9.932	Li₂B₄O₇·3H₂O+K₂B₄O₇·4H₂O
3	2.131	13.110	0.042 15	84.72	13.940	85.78	554.3	1.149 6	1.359 8	9.925	Li₂B₄O₇·3H₂O+K₂B₄O₇·4H₂O
4	2.150	12.900	0.051 27	84.90	14.240	85.42	562.2	1.152 1	1.360 1	9.882	Li₂B₄O₇·3H₂O+K₂B₄O₇·4H₂O
5,B	0.000	17.330	0.070 46	82.60	0.000	99.60	474.7	1.148 0	1.358 5	10.184	K₂B₄O₇·4H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O
6	1.083	17.930	0.060 38	80.93	5.678	94.01	424.3	1.151 8	1.359 2	10.030	K₂B₄O₇·4H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O
7	2.072	18.600	0.070 22	79.26	9.989	89.67	382.1	1.154 1	1.359 9	9.960	K₂B₄O₇·4H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O
8	2.114	18.500	0.070 48	79.32	10.220	89.44	383.5	1.155 2	1.360 1	9.974	K₂B₄O₇·4H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O
9	2.223	16.980	0.080 14	80.72	11.530	88.06	418.6	1.155 9	1.360 3	9.950	K₂B₄O₇·4H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O
10,C	3.732	0.000	0.040 24	96.23	98.930	0.00	2 551.0	1.038 6	1.347 9	9.160	Li₂B₄O₇·4H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O
11	4.761	2.103	0.066 15	93.07	68.700	30.35	1 343.0	1.057 3	1.349 4	9.320	Li₂B₄O₇·3H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O
12	6.020	6.432	0.108 70	87.44	47.930	51.21	696.1	1.082 7	1.350 3	9.428	Li₂B₄O₇·3H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O
13	5.273	7.552	0.111 20	87.07	40.760	58.38	673.0	1.091 2	1.350 5	9.460	Li₂B₄O₇·3H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O
14	4.031	9.404	0.110 70	86.45	29.760	69.42	638.2	1.102 4	1.352 1	9.584	Li₂B₄O₇·3H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O
15	3.414	10.250	0.103 70	86.23	24.800	74.45	626.3	1.113 6	1.353 9	9.660	Li₂B₄O₇·3H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O
16,E	3.112	16.640	0.101 80	80.15	15.680	83.81	403.7	1.156 1	1.360 7	9.840	Li₂B₄O₇·3H₂O+K₂B₄O₇·4H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O

温度/K	液相组成/%			平衡固相
温度/K	w（Li₂B₄O₇）	w（K₂B₄O₇）	w（MgB₄O₇）	平衡固相
273.15^[11]	1.49	10.28	0.14	Li₂B₄O₇·3H₂O+K₂B₄O₇·4H₂O+MgB₄O₇·9H₂O
288.15^[12]	1.64	10.15	0.31	Li₂B₄O₇·3H₂O+K₂B₄O₇·4H₂O+MgB₄O₇·9H₂O
308.15	3.11	16.64	0.10	Li₂B₄O₇·3H₂O+K₂B₄O₇·4H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O

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