三元体系Na2SO4+Rb2SO4（Cs2SO4）+H2O 323.2 K固液相平衡研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2025-0045

摘要/Abstract

摘要：

为获取钠铷、钠铯共存硫酸盐体系中各盐的结晶规律，采用等温溶解平衡法开展Na₂SO₄+Rb₂SO₄+H₂O和Na₂SO₄+Cs₂SO₄+H₂O三元体系323.2 K相平衡实验研究，测定其平衡液相组成及密度，联用Schreinemaker湿渣法和X射线粉晶衍射法确定平衡固相的组成。结果表明，323.2 K下，二者皆为简单体系，对应的相图均由1个三元共饱点、2条单变量曲线和2个单盐结晶相区组成。对比三元体系Na₂SO₄+Rb₂SO₄+H₂O和Na₂SO₄+Cs₂SO₄+H₂O在298.2 K和323.2 K时的多温相图发现：随温度升高，三元体系Na₂SO₄+Rb₂SO₄+H₂O相图中Rb₂SO₄的结晶相区面积减小，硫酸钠结晶形式由Na₂SO₄·10H₂O（298.2 K）转变为Na₂SO₄（323.2 K）；三元体系Na₂SO₄+Cs₂SO₄+H₂O中，298.2 K时硫酸钠结晶形式为Na₂SO₄·10H₂O和Na₂SO₄，323.2 K时仅存在Na₂SO₄结晶形式，Cs₂SO₄的结晶相区面积基本不变；Na₂SO₄在钠铯体系中的结晶区面积较钠铷体系大，表明Cs⁺对硫酸钠溶解的抑制作用更强。

关键词: 相平衡, 硫酸铷, 硫酸铯, 碱金属元素

Abstract:

In order to obtain the crystallization rules of various salts in the coexisting sulfate systems of sodium-rubidium and sodium-cesium，the phase equilibrium of the ternary systems of Na₂SO₄+Rb₂SO₄+H₂O and Na₂SO₄+Cs₂SO₄+H₂O were carried out by using the isothermal dissolution equilibrium method at 323.2 K.The liquid phase composition and densities at the equilibrium were measured，and the composition of the equilibrium solid phase was determined by using the Schreinemaker wet residue method and X-ray diffraction method.The results showed that both systems were simple type at 323.2 K，and it could be seen from the corresponding phase diagrams that they each contained one ternary eutectic point，two univariant curves，and two single-salt crystallization regions.By comparing the multi-temperature phase diagrams of the ternary systems of Na₂SO₄+Rb₂SO₄+H₂O and Na₂SO₄+Cs₂SO₄+H₂O at 298.2 K and 323.2 K，it was found that with the increase of temperature，the area of the crystallization phase region of Rb₂SO₄ in the phase diagram of the ternary system of Na₂SO₄+Rb₂SO₄+H₂O was decreased，and the crystallization form of sodium sulfate was changed from Na₂SO₄·10H₂O（298.2 K） to Na₂SO₄（323.2 K）.The crystalline forms of sodium sulfate were Na₂SO₄·10H₂O and Na₂SO₄ for the ternary system of Na₂SO₄+Cs₂SO₄+H₂O at 298.2 K.Only the anhydrous Na₂SO₄ crystalline form existed at 323.2 K，and the area of the crystallization phase region of Cs₂SO₄ remained basically unchanged.The Na₂SO₄ crystallization zone in the cesium system was larger than that in the rubidium system，indicating stronger solubility inhibition by Cs⁺.

Key words: phase equilibria, rubidium sulphate, cesium sulphate, alkaline metal element

中图分类号:

TQ125.14

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序号	密度/ （g∙cm^-3）	平衡液相组成/%		湿渣固相组成/%		平衡固相
序号	密度/ （g∙cm^-3）	w （Rb₂SO₄）	w （Na₂SO₄）	w （Rb₂SO₄）	w （Na₂SO₄）	平衡固相
1，A	1.270 8	0.00	31.80	—	—	Na₂SO₄
2	1.313 7	2.48	33.02	0.18	97.61	Na₂SO₄
3	1.335 0	4.51	32.62	0.33	99.04	Na₂SO₄
4	1.362 7	7.57	31.67	0.53	98.28	Na₂SO₄
5	1.412 9	15.06	27.78	0.92	97.39	Na₂SO₄
6	1.484 4	22.92	24.74	0.85	95.44	Na₂SO₄
7	1.512 0	25.17	24.47	1.48	95.70	Na₂SO₄
8，E	1.588 3	30.96	22.42	47.82	52.91	Na₂SO₄+ Rb₂SO₄
9	1.536 4	33.76	18.26	97.77	1.16	Rb₂SO₄
10	1.503 3	35.79	13.00	98.92	0.78	Rb₂SO₄
11	1.470 7	37.73	10.47	96.39	0.84	Rb₂SO₄
12	1.444 2	38.61	6.70	96.01	0.60	Rb₂SO₄
13	1.432 3	39.53	3.66	97.77	0.26	Rb₂SO₄
14，B	1.415 9	38.72	0.00	—	—	Rb₂SO₄

序号	密度/ （g∙cm^-3）	平衡液相组成/%		湿渣固相组成/%		平衡固相
序号	密度/ （g∙cm^-3）	w （Cs₂SO₄）	w （Na₂SO₄）	w （Cs₂SO₄）	w （Na₂SO₄）	平衡固相
1，D	1.270 8	0.00	31.80	—	—	Na₂SO₄
2	1.312 0	3.19	30.97	0.24	97.85	Na₂SO₄
3	1.335 2	5.27	30.63	0.17	98.47	Na₂SO₄
4	1.360 5	12.92	27.98	0.77	96.19	Na₂SO₄
5	1.456 4	17.83	25.99	2.35	91.82	Na₂SO₄
6	1.602 9	27.26	22.05	1.56	96.41	Na₂SO₄
7	1.506 2	21.03	24.65	1.99	91.47	Na₂SO₄
8	1.659 0	37.05	18.01	8.23	82.69	Na₂SO₄
9	1.688 9	42.13	15.47	4.32	92.57	Na₂SO₄
10	1.731 1	49.46	13.30	4.24	91.05	Na₂SO₄
11，F	2.020 2	51.57	12.64	45.57	35.74	Na₂SO₄+ Cs₂SO₄
12	2.025 8	52.72	10.33	91.25	2.08	Cs₂SO₄
13	2.029 0	56.02	5.64	89.01	1.85	Cs₂SO₄
14	2.030 3	58.63	2.88	87.31	0.75	Cs₂SO₄
15	2.034 6	60.80	1.36	80.72	0.58	Cs₂SO₄
16	2.040 4	62.57	0.64	91.56	0.02	Cs₂SO₄
17，C	2.051 6	66.45	0.00	—	—	Cs₂SO₄

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三元体系Na₂SO₄+Rb₂SO₄（Cs₂SO₄）+H₂O 323.2 K固液相平衡研究

Study on solid-liquid phase equilibria of ternary systems of Na₂SO₄+Rb₂SO₄（Cs₂SO₄）+H₂O at 323.2 K

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