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

doi:10.11962/1006-4990.2020-0103

摘要/Abstract

摘要：

采用等温溶解平衡法测定了283.15 K下KCl-NH₄Cl-H₂O和KH₂PO₄-NH₄H₂PO₄-H₂O两个三元体系的溶解度,采用X射线衍射法和湿渣法联合测定平衡固相结构和组成。结果表明,两个体系平衡固相均有部分互溶的固溶体产生,两个相图分别包含一个共饱和点、两条单变量曲线和6个区域。采用Pitzer模型关联和计算两个体系的溶解度数据,结果表明,KCl-NH₄Cl-H₂O体系的最大相对误差为3.096 9%,最小相对误差为0.038 3%,KH₂PO₄-NH₄H₂PO₄-H₂O体系的最大相对误差为5.935 6%,最小相对误差为0.069 8%,模型计算值与实验值基本一致。

关键词: 相平衡, 溶解度, Pitzer模型, 固溶体

Abstract:

The solubility of ternary systems KCl-NH₄Cl-H₂O and KH₂PO₄-NH₄H₂PO₄-H₂O were determined by isothermal dissolution equilibrium method at 283.15 K.The structure and composition of the equilibrium solid phase were determined by the combination of X-ray diffraction and Schreinemakers′ wet residue method.Results showed that the equilibrium solid pha-se of two systems had solid solutions of partially miscible,which respectively contained one co-saturation crystallization point,two univariate curves and six zones.The solubility data of the two systems were correlated and calculated by Pitzer model.Results showed that the maximum relative error and the minimum relative error of calculated data of KCl-NH₄Cl-H₂O ternary system were 3.096 9% and 0.038 3% resepectively,and the maximum relative error and the minimum relative error of calculated data of KH₂PO₄-NH₄H₂PO₄-H₂O ternary system were 5.935 6% and 0.069 8% resepectively.The calculated value of Pitzer model was basically consistent with the experimental value.

Key words: phase equilibrium, solubility, Pitzer model, solid solution

中图分类号:

O642.42

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.

Yang Jiamin,Zhu Jing,Hu Xue,Wu Qiang,Li Tianxiang. Determination and correlation for solid-liquid phase equilibrium of ternary KCl-NH₄Cl-H₂O and KH₂PO₄-NH₄H₂PO₄-H₂O systems at 283.15 K[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2021, 53(1): 30-35.

图/表 12

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参考文献 21

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物质	文献值	实验值	物质	文献值	实验值
KCl	31.2	31.04	KH₂PO₄	18.3	18.30
NH₄Cl	33.3	32.77	NH₄H₂PO₄	28.0	28.22

序号	液相组成/%				湿固相/%		平衡固相
	实验值		Pitzer计算值		湿固相/%
	w （KCl）	w （NH₄Cl）	w （KCl）	w （NH₄Cl）	w （KCl）	w （NH₄Cl）
1,a	23.69	0.00	23.67	0.00	—	—	KCl
2	22.46	1.67	22.36	1.77	91.19	1.17	（K,NH₄）Cl
3	20.28	4.54	20.19	4.63	90.09	1.72	（K,NH₄）Cl
4	16.81	8.65	17.04	8.42	88.56	3.18	（K,NH₄）Cl
5	15.32	11.13	15.05	11.40	85.59	5.52	（K,NH₄）Cl
6	13.90	13.48	13.81	13.57	81.03	7.94	（K,NH₄）Cl
7	13.12	15.56	13.07	15.61	79.08	8.36	（K,NH₄）Cl
8	11.77	17.96	11.95	17.78	78.03	10.63	（K,NH₄）Cl
9,b	11.54	18.63	11.42	18.75	63.01	19.44	（K,NH₄）Cl+（NH₄,K）Cl
10	11.48	19.29	11.48	19.29	13.10	64.69	（NH₄,K）Cl
11	6.65	21.59	6.61	21.63	5.63	75.04	（NH₄,K）Cl
12	2.33	23.80	2.38	23.75	3.97	72.98	（NH₄,K）Cl
13,d	0.00	24.68	0.00	24.67	—	—	NH₄Cl

序号	液相组成/%				湿固相/%		平衡固相
	实验值		Pitzer计算值		湿固相/%
	w（NH₄H₂PO₄）	w（KH₂PO₄）	w（NH₄H₂PO₄）	w（KH₂PO₄）	w（NH₄H₂PO₄）	w（KH₂PO₄）
1,a₁	22.01	0.00	22.02	0.00	—	—	NH₄H₂PO₄
2	20.92	4.07	20.68	4.31	87.93	1.68	（NH₄,K）H₂PO₄
3	19.28	6.80	19.51	6.57	79.82	4.25	（NH₄,K）H₂PO₄
4	17.37	8.89	17.39	8.87	70.91	5.40	（NH₄,K）H₂PO₄
5	16.68	9.66	16.97	9.37	69.08	6.88	（NH₄,K）H₂PO₄
6,b₁	15.32	10.43	15.11	10.64	60.98	12.65	（NH₄,K）H₂PO₄+（K,NH₄）H₂PO₄
7	15.33	10.44	15.16	10.61	9.75	60.34	（K,NH₄）H₂PO₄
8	13.35	11.24	13.43	11.16	8.16	68.12	（K,NH₄）H₂PO₄
9	11.50	11.78	11.74	11.54	5.31	79.25	（K,NH₄）H₂PO₄
10	8.34	12.41	8.31	12.44	4.22	74.62	（K,NH₄）H₂PO₄
11	2.36	13.47	2.37	13.46	1.91	74.31	（K,NH₄）H₂PO₄
12,d₁	0.00	15.47	0.00	15.46	—	—	KH₂PO₄

单盐参数	β^（0）	β^（1）	C^Φ
KCl	0.039 659	0.196 135	0.006 803
KH₂PO₄	-0.076 87	-0.147 1	0.015 165
NH₄Cl	0.051 032	0.172 93	-0.006 16
NH₄H₂PO₄	-0.072 67	-0.449 8	0.010 95

序号	固溶体中NH₄Cl的物质的量分数/%	液相组成						活度积
		实验值/（mol·kg^-1）		Pitzer模型计算值/（mol·kg^-1）		相对误差/%		实验值	Pitzer模型计算值	相对误差/%
		m	m	m	m	m	m	实验值	Pitzer模型计算值	相对误差/%
1,a	0	4.164 2	4.164 2	4.164 2	4.164 2	0	0	7.708 6	7.708 6	0
2	1.756 8	3.970 9	4.382 4	3.953 1	4.364 6	0.449 9	0.407 7	6.732 0	6.970 3	3.540 1
3	2.591 9	3.618 4	4.747 4	3.603 2	4.732 2	0.419 7	0.319 9	6.723 0	7.086 9	5.413 0
4	4.766 0	3.025 0	5.194 5	3.065 7	5.235 1	1.343 0	0.782 1	6.545 4	6.804 7	3.960 4
5	8.247 3	2.794 0	5.623 1	2.745 5	5.574 5	1.737 1	0.863 2	6.597 9	6.580 2	0.268 3
6	12.015 8	2.567 5	6.037 8	2.550 5	6.020 8	0.662 0	0.281 5	7.354 8	6.929 1	5.788 1
7	12.841 7	2.467 6	6.546 3	2.457 7	6.536 4	0.402 9	0.151 9	7.673 8	7.751 4	1.012 0
8	15.956 9	2.246 8	7.0250	2.281 4	7.059 5	1.539 1	0.492 2	8.363 5	8.277 0	1.034 0
9,b	30.069 6	2.216 7	7.204 4	2.193 7	7.181 4	1.037 9	0.319 4	9.010 8	8.519 5	5.452 4
10	87.313 5	2.224 3	7.433 5	2.225 2	7.410 3	0.038 3	0.312 3	10.621 0	10.444 0	1.666 1
11	94.891 8	1.243 1	6.867 7	1.236 0	6.860 7	0.569 9	0.103 2	8.675 9	9.054 9	4.368 4
12	96.243 5	0.423 1	6.446 4	0.432 5	6.455 8	3.096 9	0.202 9	8.206 2	8.089 8	1.418 8
13,d	100	0	6.225 1	0	6.225 1	0	0	14.154 0	14.154 0	0

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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

Determination and correlation for solid-liquid phase equilibrium of ternary KCl-NH₄Cl-H₂O and KH₂PO₄-NH₄H₂PO₄-H₂O systems at 283.15 K

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序号	固溶体中NH₄Cl的物质的量分数/%	液相组成						活度积
		实验值/（mol·kg^-1）		Pitzer模型计算值/（mol·kg^-1）		相对误差/%		实验值	Pitzer模型计算值	相对误差/%
		m	m	m	m	m	m	实验值	Pitzer模型计算值	相对误差/%
1,a₁	100	0	2.453 4	0	2.453 4	0	0	0.3864	0.386 4	0
2	86.082 9	0.398 7	2.823 3	0.422 4	2.846 9	5.935 6	0.838 2	0.322 8	0.325 0	0.678 2
3	77.334 2	0.676 0	2.943 4	0.652 9	2.920 4	3.405 8	0.782 1	0.299 8	0.300 3	0.176 6
4	70.160 4	0.885 9	2.933 7	0.883 8	2.931 6	0.231 0	0.069 8	0.287 3	0.287 7	0.125 0
5	67.510 1	0.963 6	2.932 2	0.935 1	2.903 7	2.965 4	0.974 6	0.281 5	0.281 9	0.165 8
6,b₁	63.867 2	1.032 2	2.825 9	1.052 6	2.846 3	1.972 2	0.720 4	0.272 7	0.274 4	0.616 6
7	63.860 2	1.033 5	2.828 8	1.050 0	2.845 4	1.604 4	0.586 2	0.273 0	0.274 3	0.485 5
8	58.835 5	1.095 2	2.634 3	1.087 8	2.626 8	0.684 1	0.284 4	0.232 4	0.238 9	2.783 3
9	54.018 2	1.128 3	2.431 4	1.104 8	2.407 9	2.077 3	0.964 0	0.223 7	0.221 9	0.776 9
10	44.712 2	1.150 7	2.065 5	1.153 9	2.068 7	0.278 2	0.155 0	0.198 2	0.198 3	0.032 8
11	17.412 5	1.175 9	1.419 7	1.174 7	1.418 5	0.103 0	0.085 3	0.176 2	0.176 2	0.006 2
12	0	1.344 8	1.344 8	1.344 8	1.344 8	0	0	0.256 6	0.256 6	0
13,d₁	100	0	2.453 4	0	2.453 4	0	0	0.386 4	0.386 4	0

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