水鹽體系相圖及其應(yīng)用2.ppt

第六章 五元水鹽體系相圖,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法 第二節(jié) 交互五元體系相圖的運(yùn)用 第三節(jié) 簡單五元體系相圖,第六章 五元水鹽體系相圖,（1）簡單五元水鹽體系： 具有共同離子的四種鹽和水構(gòu)成的體系。如：Na+，K+，Mg+，Ca+/Cl-H2O體系 Na+/ Cl-，SO42-，HCO3-，CO3-H2O體系 這類體系可認(rèn)為由共同離子的多種無水單鹽和水組成，在單鹽間不存在復(fù)分解反應(yīng)。 （2）具有三個(gè)相互鹽對的五元體系： 由組成三個(gè)交互鹽對的六種鹽和水構(gòu)成的體系。 如： Na+，K+，Mg+ /Cl-，SO42-H2O體系； Na+，NH4+/ Cl-，OH-， HCO3-H2O體系 這類體系的單鹽間存在著一系列復(fù)分解反應(yīng)。,第六章 五元水鹽體系相圖,對五元水鹽體系來說，其組分?jǐn)?shù)C=5。 F=C-P+1 五元水鹽體系而言，相數(shù)最少為1，那么 F=5-1+1=5 說明要完整描述五元體系，必須有五個(gè)參變量，即溫度及四個(gè)組分的濃度。如果將溫度、水分因素略去，自由度仍然有三個(gè)，圖形仍然要占據(jù)三度空間。也就是說，五元體系的等溫干基圖已是立體圖。,第六章 五元水鹽體系相圖,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法 以Na+，K+，Mg+ /Cl-，SO42-H2O體系為例 一、組分間關(guān)系的分析 （1）五種離子以其中一正一負(fù)相組合，能形成六種無水單鹽，即Na2Cl2、Na2SO4、K2Cl2、K2SO4、MgCl2、MgSO4。 （2）在六種單鹽間存在著三個(gè)復(fù)分解交互反應(yīng)，六種鹽中，只有四種是獨(dú)立的。如以Na+，K+，Mg+ /Cl-，SO42-H2O體系為例即 6- 1 6- 2 6- 3,第六章 五元水鹽體系相圖,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法 一、組分間關(guān)系的分析 （3）由于交互反應(yīng)是等當(dāng)量進(jìn)行的，故組成鹽的正、負(fù)離子間也是等當(dāng)量的。 （Na2+Mg+ K2+）的摩爾數(shù)=（Cl2= +SO4=）的摩爾數(shù) 包括六個(gè)二元體系，由六種單鹽分別與水組成，即Na2Cl2H2O、Na2SO4H2O、K2Cl2H2O、K2SO4H2O、MgCl2H2O、MgSO4H2O體系。 包括九個(gè)三元體系，即Na2Cl2Na2SO4H2O、K2Cl2K2SO4H2O、MgCl2MgSO4H2O、Na2Cl2K2Cl2H2O、Na2Cl2MgCl2H2O、K2Cl2MgCl2H2O、 Na2SO4K2SO4H2O、Na2SO4MgSO4H2O、K2SO4MgSO4H2O體系。 包括兩個(gè)簡單四元體系，即Na2Cl2K2Cl2MgCl2H2O、Na2SO4K2SO4MgSO4H2O體系。 包括三個(gè)交互四元體系，即Na+、K+|Cl-、SO4=H2O、Na+、Mg+|Cl-、SO4=H2O、K+、Mg+|Cl-、SO4=H2O體系。,第六章 五元水鹽體系相圖,第一、坐標(biāo)系是按等當(dāng)量的關(guān)系建立的，為此，圖中單價(jià)鹽的分子式是加倍的寫法（當(dāng)然，將兩價(jià)鹽的分子式取半也是可以的）。另外，還規(guī)定了坐標(biāo)系中總鹽量為100摩爾或者說，正離子、負(fù)離子都是100摩爾。,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法 二、等溫立體干基圖 （一）正三角柱等溫干基坐標(biāo)系,二、等溫立體干基圖 （一）正三角柱等溫干基坐標(biāo)系 第二、各個(gè)鹽的位置是按復(fù)分解反應(yīng)關(guān)系（而不是任意）安排的，這樣，正三角柱的各幾何要素恰恰與干基組成情況一一對應(yīng)： （1）六個(gè)頂點(diǎn)，安排了六個(gè)單鹽，表示六個(gè)二元水鹽體系。,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,二、等溫立體干基圖 （一）正三角柱等溫干基坐標(biāo)系 第二、各個(gè)鹽的位置是按復(fù)分解反應(yīng)關(guān)系（而不是任意）安排的，這樣，正三角柱的各幾何要素恰恰與干基組成情況一一對應(yīng)： （2）九條棱線，表示了九個(gè)三元水鹽體系，例如圖中右下邊的棱線是Na2Cl2-Na2SO4-H2O體系。,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,二、等溫立體干基圖 （一）正三角柱等溫干基坐標(biāo)系 第二、各個(gè)鹽的位置是按復(fù)分解反應(yīng)關(guān)系（而不是任意）安排的，這樣，正三角柱的各幾何要素恰恰與干基組成情況一一對應(yīng)： （3）兩個(gè)三角形底面，表示了兩個(gè)簡單四元水鹽體系，前面的是Na2SO4- K2SO4- MgSO4-H2O體系，后面的是Na2Cl2-K2Cl2- MgCl2-H2O體系。,M1,圖6-1 等溫干基坐標(biāo)系,MgCl2,K2SO4,K2Cl2,Na2SO4,Na2Cl2,70 P 30,Q,R,30,60,10,MgSO4,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,二、等溫立體干基圖 （一）正三角柱等溫干基坐標(biāo)系 第二、各個(gè)鹽的位置是按復(fù)分解反應(yīng)關(guān)系（而不是任意）安排的，這樣，正三角柱的各幾何要素恰恰與干基組成情況一一對應(yīng)： （4）三個(gè)正方形側(cè)面，表示了三個(gè)交互四元水鹽體系，每個(gè)正方形都代表一個(gè)復(fù)分解反應(yīng)，例如下面的正方形代表的是 Na+，Mg+/Cl-、SO4=-H2O體系。,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,二、等溫立體干基圖 （一）正三角柱等溫干基坐標(biāo)系 第三、一個(gè)正三角柱可以分成三個(gè)四面體，如圖6-2所示。每個(gè)四面體的四個(gè)頂點(diǎn)為四種單鹽。在四元體系中已經(jīng)述及，四面體可以代表四個(gè)組分，四面體內(nèi)任意一點(diǎn)都可以表示為由這四個(gè)組分組成的系統(tǒng)。這種關(guān)系恰恰說明了在交互五元體系中作為獨(dú)立的鹽只有四種。,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,二、等溫立體干基圖 （二）等溫立體干基圖剖析 2 線： （2）三鹽共飽線： （三個(gè)單固相飽和溶液幾何體的交線，表示三種固相平衡的溶液，共十條） F=5-4=1 RO1是AM、CM、BM三鹽共飽線； SO2是BN、AN、CN三鹽共飽線； PO1是AM、BM、AN三鹽共飽線； VO3是BM、BN、CM三鹽共飽線。 O3W是BM、BN、AN三鹽共飽線； UO2是BN、CN、CM三鹽共飽線； QO1是QM、CM、AN三鹽共飽線； ZO2是AN、CM、CN三鹽共飽線； O3O2是BN、AN、CM三鹽共飽線； O1O3是BM、CM、AN三鹽共飽線。,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,（二）等溫立體干基圖剖析 4.體： （六個(gè)兩相區(qū)） F=5-2=3 AMHRGQLP是AM鹽的結(jié)晶區(qū)；BMHRJWKVP是BM鹽結(jié)晶區(qū)； CMGQZMUWJR是CM鹽結(jié)晶區(qū)；CNDUMZES是CN鹽結(jié)晶區(qū)； BNDUWKVFS是BN鹽結(jié)晶區(qū)；ANLQZESFVP是AN鹽結(jié)晶區(qū)。,二、等溫立體干基圖,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,（二）等溫立體干基圖剖析 4.體： （六個(gè)兩相區(qū)） F=5-2=3 AMHRGQLP是AM鹽的結(jié)晶區(qū)；BMHRJWKVP是BM鹽結(jié)晶區(qū)； CMGQZMUWJR是CM鹽結(jié)晶區(qū)；CNDUMZZES是CN鹽結(jié)晶區(qū)； BNDUWKVFS是BN鹽結(jié)晶區(qū)； ANLQZESFVP是AN鹽結(jié)晶區(qū)。,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,（三）75時(shí)Na+、K+/Cl-、SO4=、NO3-H2O的五元水鹽體系,三、簡化干基圖 （一）簡化干基圖坐標(biāo) 在等溫立體圖中舍去了溫度和水這兩個(gè)因素（三維），再在干基中舍去某種鹽了（二維）。 六種單鹽中舍掉哪一種？ 根據(jù)系統(tǒng)的情況以及研究對象的特點(diǎn)來決定。 海水及鹵水中含的鹽以Na2Cl2最多，蒸發(fā)時(shí)首先對Na2Cl2飽和，并且此后鹵水始終是對Na2Cl2飽和的，研究苦鹵的綜合利用以及一些鹽礦的形成時(shí)，處于特殊的地位。因此，可以先把Na2Cl2舍去，而后再單獨(dú)考慮它。,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,三、簡化干基圖 （一）簡化干基圖坐標(biāo) 舍去了Na2Cl2，五種離子剩下了K2+、Mg+、SO4=三種?？刹捎谜切巍⒌妊苯侨切蔚缺硎?。 三角形的三個(gè)頂點(diǎn)分別表示K2+、Mg+、SO4=，按等當(dāng)量原則書寫的。 坐標(biāo)的基準(zhǔn)是： K2+Mg+SO4=100摩爾,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,三、簡化干基圖 （一）簡化干基圖坐標(biāo) 系統(tǒng)都可以用J值表示其組成 。,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,J值如何計(jì)算？ 1.某混合鹽的J值（M點(diǎn)） 2.固相的J值 （S點(diǎn)、Kai點(diǎn)、 K2Cl2點(diǎn)）,（1）從100克混合鹽系統(tǒng)出發(fā)，算出各鹽及水的摩爾數(shù)： （2）進(jìn)而求出各個(gè)離子的摩爾數(shù)： （3）計(jì)算出K2+、Mg+、SO4=三種離子摩爾數(shù)之和（簡寫為三離子），作為基準(zhǔn)： （4）按照J(rèn)值含義，計(jì)算出J值：,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,1.某混合鹽的J值 例如，某混合鹽含MgSO422.69、MgCl216.91、K2Cl22.4、Na2Cl219.19、H2O38.81（重量%），則其J值可按下列步驟計(jì)算。,（1）從100克混合鹽系統(tǒng)出發(fā)，算出各鹽及水的摩爾數(shù)：,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,1.某混合鹽的J值 例如，某混合鹽含MgSO422.69、MgCl216.91、K2Cl22.4、Na2Cl219.19、H2O38.81（重量%），則其J值可按下列步驟計(jì)算。,（2）進(jìn)而求出各個(gè)離子的摩爾數(shù)： （3）計(jì)算出K2+、Mg+、SO4=三種離子摩爾數(shù)之和（簡寫為三離子），作為基準(zhǔn)：,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,1.某混合鹽的J值 例如，某混合鹽含MgSO422.69、MgCl216.91、K2Cl22.4、Na2Cl219.19、H2O38.81（重量%），則其J值可按下列步驟計(jì)算。,（4）按照J(rèn)值含義，計(jì)算出J值：,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,1.某混合鹽的J值 例如，某混合鹽含MgSO422.69、MgCl216.91、K2Cl22.4、Na2Cl219.19、H2O38.81（重量%），則其J值可按下列步驟計(jì)算。,例如K2Cl2，1摩爾中含K2+1，Cl2=1，其它離子均為零，所以三離子=1，求得J值為：K2+100、Mg+0、SO4=0，Na2+0、Cl2=100、H2O 0。標(biāo)在坐標(biāo)中就是K2+那個(gè)頂點(diǎn)，說明此頂點(diǎn)實(shí)質(zhì)上代表純K2Cl2。 又如固相MgSO4，其J值為：K2+0、Mg+50、SO4=50，其他為零，標(biāo)在圖中為S點(diǎn)。 再如固相復(fù)鹽Kai（鉀鹽鎂礬KCl MgSO4 3H2O），其J值為K2+ 20、 Mg+ 40、SO4= 40， Na2+ 0、Cl2=20、H2O 120，標(biāo)于圖中Kai點(diǎn)，正在K2Cl2與MgSO4兩點(diǎn)的連線上，符合復(fù)鹽的干基組成關(guān)系。,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,2.固相的J值 （S點(diǎn)、Kai點(diǎn)、 K2Cl2點(diǎn)）,三、簡化干基圖 簡化干基圖坐標(biāo)只表示K2+、Mg+、SO4=三種離子的摩爾百分比例關(guān)系，而不能表示Na2+、Cl2=及水量的多少。 前面講了舍去哪一種鹽與研究體系的特點(diǎn)有關(guān)。例如，舍去MgSO4時(shí)，可以K2+Na2+Cl2=100摩爾作為基準(zhǔn)，那么，相應(yīng)簡化干基圖的三個(gè)頂點(diǎn)分別為K2+、Na2+、Cl2=。,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,三、簡化干基圖 （二）簡化干基圖標(biāo)繪,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,表6-2 Na2+、K2+、Mg+|SO4=、Cl2=H2O體系25數(shù)據(jù)（對Na2Cl2飽和）,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,表6-2 Na2+、K2+、Mg+|SO4=、Cl2=H2O體系25數(shù)據(jù)（對Na2Cl2飽和）,三、簡化干基圖 （二）簡化干基圖標(biāo)繪 在液相欄內(nèi)，只給出了Na2+、K2+、Mg+及H2O的J值，SO4=、Cl2=的未給出J值，但可按J值的含義求出。以B點(diǎn)為例，由于三離子=100，故SO4=的J值應(yīng)為 100-（22.6+55.6）=21.8 又因?yàn)檎x子總和等于負(fù)離子總和，故Cl2=的J值可由正離子總和減去SO4=求得，即 （22.6+55.6+36.2）-21.8=92.6,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,三、簡化干基圖 （二）簡化干基圖標(biāo)繪 五元體系簡化干基圖中連接液相曲線的原則是： 具有三個(gè)共同平衡固相的點(diǎn)可連(三鹽共飽線)。 區(qū)域如何劃分呢？ 具有兩個(gè)（ Na2Cl2 與另一個(gè)鹽）共同平衡固相的點(diǎn)所圍成的區(qū)域即標(biāo)注另一個(gè)鹽的分子式。 簡化干基圖標(biāo)繪是否正確的檢驗(yàn)？ 1檢驗(yàn)圖中區(qū)域的個(gè)數(shù) 一般來說，除Na2Cl2外，出現(xiàn)了多少個(gè)固相，就應(yīng)該有多少個(gè)區(qū)域相對應(yīng)。 2檢驗(yàn)五元等溫零變點(diǎn)引出的線數(shù) 一般來說，由五元等溫零變點(diǎn)應(yīng)引出三條液相線，不應(yīng)多也不應(yīng)少。,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,三、簡化干基圖 （三）簡化干基圖的認(rèn)識(shí) 點(diǎn)：U、V、S、Q、O 、N 、K 、D 、E 、J 、I 、C 、B 、G 線：YV 、XV 、VU 、UE 、US 、ST 、SQ 、QR 、QO 、OP 、ON 、DN 、 NK 、LK 、KJ 、JC 、JI 、JC 、CB 、BI 、IG 、HG 、GF 、CD 、DE 、ZE 面：,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,三、簡化干基圖 （三）簡化干基圖的認(rèn)識(shí) 面：Mg+XVYBis、YVUSTTet、TSQRPen、RQOPHex、POLKNEps、LKHGIJKAst、HGFSO4= Na2SO4、XZEUVXCar、USQONDEKai、 DNJC Leo、CBIJPic、BIGFAGla、 ZEDCBAK2+K2Cl2，共十三個(gè)面都是與Na2Cl2共飽和鹽。,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,三、簡化干基圖 （三）簡化干基圖的認(rèn)識(shí) 共飽點(diǎn)如何判斷？ 相稱點(diǎn)：零變點(diǎn)在三個(gè)固相點(diǎn)構(gòu)成的相應(yīng)三角形內(nèi)，如V點(diǎn)。 非相稱點(diǎn)：零變點(diǎn)在此三角形外，是第一種不相稱零變點(diǎn)，如B點(diǎn)；相應(yīng)三角形已退化為一直線,零變點(diǎn)在此直線之外，是第二種不相稱零變點(diǎn)，如Q點(diǎn)。,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,四、水圖及Na2+圖 水圖和Na2+圖是從H2O及Na2Cl2的J值出發(fā)，對應(yīng)于簡化干基圖建立直角坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)繪的，如圖6-9所示。 水圖的坐標(biāo)單位是： H2O摩/ 100摩（K2+Mg+SO4=） Na2+圖的坐標(biāo)單位是： Na2+摩/ 100摩（K2+Mg+SO4=）,第一節(jié) 交互五元體系圖形表示方法,第二節(jié) 交互五元體系相圖的運(yùn)用,一、過程向量法的運(yùn)用 二、蒸發(fā)析鹽規(guī)律分析 三、相平衡界限點(diǎn)及狀態(tài)的確定,第二節(jié) 交互五元體系相圖的運(yùn)用,一、過程向量法的運(yùn)用 1在液相面上兩固一液時(shí) 當(dāng)在兩固一液平衡狀態(tài)下蒸發(fā)水分時(shí)，簡化干基圖的液相面上應(yīng)有一個(gè)過程向量，它遠(yuǎn)離除Na2Cl2外的一個(gè)固相點(diǎn)，表示蒸發(fā)時(shí)該固相析出的一個(gè)箭頭，表示與Na2Cl2 共析。正因?yàn)槿绱?，與Na2Cl2及另一固相平衡的相面都是共飽面。 例：圖中Na2Cl2、K2Cl2共飽面上的1點(diǎn),第二節(jié) 交互五元體系相圖的運(yùn)用,一、過程向量法的運(yùn)用 2.液相線上三固一液平衡時(shí) 在簡化干基圖的液相線上，按照液相線上兩個(gè)過程向量成立的條件，這兩個(gè)向量必在液相線的兩側(cè)。 例：液相線AB上的2點(diǎn)，平衡固相為Na2Cl2、K2Cl2、Gla。K2Cl2、Gla蒸發(fā)時(shí)都析出，液相沿著和向量的方向朝B運(yùn)動(dòng)。 液相線上的3點(diǎn)，平衡固相為Na2Cl2、K2Cl2、Car。此時(shí)K2Cl2溶解，Car析出。當(dāng)然，Na2Cl2此時(shí)也是析出的。液相沿著和向量的方向朝E點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。,第二節(jié) 交互五元體系相圖的運(yùn)用,一、過程向量法的運(yùn)用 2.液相線上三固一液平衡時(shí) 例：液相線OP上的4點(diǎn) ，平衡固相為Na2Cl2、Eps、Hex，而Eps、Hex的固相點(diǎn)都在（MgSO4nH2O），因此Eps、Hex共析是不可能的，在蒸發(fā)時(shí)應(yīng)是含結(jié)晶水多的Eps脫水變?yōu)楹Y(jié)晶水少的Hex，即Eps溶解，Hex析出。兩個(gè)向量相反，和為零，液相在線上不動(dòng)。Na2Cl2在過程中只能是既不析出也不溶解，保持不參與的狀態(tài)。,第二節(jié) 交互五元體系相圖的運(yùn)用,一、過程向量法的運(yùn)用 3在零變點(diǎn)上四固一液平衡時(shí) 在簡化干基圖的零變點(diǎn)上，應(yīng)有三個(gè)過程向量，其和必為零。 例如:零變E點(diǎn)，平衡固相為K2Cl2、Na2Cl2、Car、Kai，是第一種不相稱零變點(diǎn)，蒸發(fā)時(shí)必然有的固相要溶解。過程向量分析結(jié)果如圖所示，表明K2Cl2溶解，Car、Kai析出，過程向量和為零，液相在E點(diǎn)不動(dòng)。Na2Cl2在過程中依然是析出的，其道理亦可從立體干基圖說明。,第二節(jié) 交互五元體系相圖的運(yùn)用,一、過程向量法的運(yùn)用 3在零變點(diǎn)上四固一液平衡時(shí) 例如:零變點(diǎn)O點(diǎn)，平衡固相為Na2Cl2、Eps、Hex、Kai是第二種不相稱零變點(diǎn)，蒸發(fā)時(shí)必有固相溶解。由于Eps、Hex的過程向量在一直線上，方向相反，已使向量和為零，其他向量即為多余。故此時(shí)發(fā)生的過程應(yīng)是Eps脫水變?yōu)镠ex，而Kai 、Na2Cl2不參與。Kai不參與的道理從簡化干基圖上便可說明，Na2Cl2不參與的道理和4點(diǎn)一樣，可從立體干基圖得到解釋。,第二節(jié) 交互五元體系相圖的運(yùn)用,一、過程向量法的運(yùn)用 3在零變點(diǎn)上四固一液平衡時(shí) 例如:V點(diǎn)，蒸發(fā)時(shí)平衡的四個(gè)固相Na2Cl2、Tet、Car、Bis共同析出。,第二節(jié) 交互五元體系相圖的運(yùn)用,二、蒸發(fā)析鹽規(guī)律分析,例6-1 試分析圖6-16中未飽和溶液系統(tǒng)M在25等溫蒸發(fā)過程前五個(gè)階段的析鹽規(guī)律。給定蒸發(fā)時(shí)溶液首先對Na2Cl2飽和。,第二節(jié) 交互五元體系相圖的運(yùn)用,二、蒸發(fā)析鹽規(guī)律分析,例6-1 第五階段:是Na2Cl2、K2Cl2、Pic共析，而上階段析出的Gla溶解。液相點(diǎn)在B不動(dòng)，總固相由S向T運(yùn)動(dòng)。T是（K2Cl2）、（Pic）連線上的一點(diǎn)，說明此時(shí)Gla已溶完。,S,T,第二節(jié) 交互五元體系相圖的運(yùn)用,二、蒸發(fā)析鹽規(guī)律分析,例 6-2某苦鹵J值為K2+4.52、Mg+75.80、Na2+24.58、SO4=19.68、H2O1467。試用25簡化干基圖分析其常溫蒸發(fā)析鹽規(guī)律。,二、蒸發(fā)析鹽規(guī)律分析,例 6-2 第一階段第七階段,二、蒸發(fā)析鹽規(guī)律分析,例 6-2 第八階段第十二階段,二、蒸發(fā)析鹽規(guī)律分析,例 6-2:整個(gè)蒸發(fā)過程歸納如表?？煞譃樗膫€(gè)大階段：氯化鈉析出，氯化鈉和水合硫酸鎂共析，氯化鈉、水合硫酸鎂以及鉀鹽共析,氯化鈉、水合硫酸鎂、鉀鹽以及六水氯化鎂共析。,第二節(jié) 交互五元體系相圖的運(yùn)用,三、相平衡界限點(diǎn)及狀態(tài)的確定,系統(tǒng)的狀態(tài)與其簡化干基組成、水量和Na2+量三方面因素有關(guān)。因此，需要綜合運(yùn)用簡化干基圖、 Na2+圖、水圖進(jìn)行分析。 系統(tǒng)狀態(tài)的確定又與蒸發(fā)過程密切相關(guān)，我們是通過研究一定簡化干基組成的系統(tǒng)，在等溫蒸發(fā)過程中其含水量、含Na2+量界限點(diǎn)的確定問題。,三、相平衡界限點(diǎn)及狀態(tài)的確定,（一）蒸發(fā)時(shí)氯化鈉首先析出的情況 系統(tǒng)的狀態(tài)與其簡化干基組成、水量和Na2+量三方面因素有關(guān)。因此，需要綜合運(yùn)用簡化干基圖、 Na2+圖、水圖進(jìn)行分析。 系統(tǒng)狀態(tài)的確定又與蒸發(fā)過程密切相關(guān)，我們是通過研究一定簡化干基組成的系統(tǒng)，在等溫蒸發(fā)過程中其含水量、含Na2+量界限點(diǎn)的確定問題。,三、相平衡界限點(diǎn)及狀態(tài)的確定,第一階段：無固相析出，系統(tǒng)即液相，直到對Na2Cl2飽和。 界限點(diǎn)確定：Mx由蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。 簡化干基圖系統(tǒng)點(diǎn)M不動(dòng)，液相點(diǎn)仍與系統(tǒng)點(diǎn)重合，固相點(diǎn)無。 水圖系統(tǒng)從M到Mx ， 到達(dá)Mx時(shí)Na2Cl2飽和，液相點(diǎn)仍與系統(tǒng)點(diǎn)重合，固相無。 Na2+圖系統(tǒng)點(diǎn)M”不動(dòng)，液相點(diǎn)仍與系統(tǒng)點(diǎn)重合，固相無。,（一）蒸發(fā)時(shí)氯化鈉首先析出的情況,第二階段：是Na2Cl2析出直到對K2Cl2飽和。 界限點(diǎn)確定（1）先在簡化干基圖上過第二個(gè)析出的固相點(diǎn)（K2Cl2）和系統(tǒng)M連直線，交共飽面的邊緣于L，（2）再在水圖、Na2+圖上由過L豎直線和BA、B”A”相交找到L、L”; （3）最后在水圖上連K、L，Na2+圖上連K”、L”，分別交系統(tǒng)豎直線于M1及P，即為所求界限點(diǎn)。 水圖：系統(tǒng)點(diǎn)從MX到M1 ，液相點(diǎn)與系統(tǒng)點(diǎn)重合； Na2+圖：系統(tǒng)點(diǎn)不動(dòng)，而液相則由于Na2Cl2析出使其中Na2+量減少，應(yīng)從M”向下運(yùn)動(dòng)到P，固相點(diǎn)（ Na2Cl2 ）在Na2+圖的無限遠(yuǎn)方。,（一）蒸發(fā)時(shí)氯化鈉首先析出的情況,三、相平衡界限點(diǎn)及狀態(tài)的確定,第三階段：是Na2Cl2和K2Cl2共析。 界限點(diǎn)確定由L（K2Cl2）連線與M豎直線相交與M2點(diǎn)，是含水量界限點(diǎn)。 簡化干基圖系統(tǒng)點(diǎn)不變，液相點(diǎn)從M到L，固相點(diǎn)（K2Cl2）。 水圖系統(tǒng)點(diǎn)從M1到M2，液相點(diǎn)從M1到L，固相點(diǎn)在（K2Cl2）。 Na2+圖系統(tǒng)點(diǎn)不動(dòng)，液相點(diǎn)從到P到L”，固相點(diǎn)從Na2Cl2（）到N。,（一）蒸發(fā)時(shí)氯化鈉首先析出的情況,三、相平衡界限點(diǎn)及狀態(tài)的確定,第四階段：是Na2Cl2、K2Cl2 和Gla三種共析。 界限點(diǎn)確定由BS連線與M豎直線相交與M3點(diǎn)，是含水量界限點(diǎn)。 簡化干基圖系統(tǒng)點(diǎn)不變，液相點(diǎn)從L到B，固相點(diǎn)從（K2Cl2）到S。 水圖系統(tǒng)點(diǎn)從M2到M3，液相點(diǎn)從L到B，固相點(diǎn)從（K2Cl2）到S。 Na2+圖系統(tǒng)點(diǎn)M”不動(dòng)，液相點(diǎn)從到L”到B”，固相點(diǎn)從N到S”。,（一）蒸發(fā)時(shí)氯化鈉首先析出的情況,三、相平衡界限點(diǎn)及狀態(tài)的確定,第五階段：是Na2Cl2、K2Cl2 、Pie析出，Gla溶解。,（一）蒸發(fā)時(shí)氯化鈉首先析出的情況,三、相平衡界限點(diǎn)及狀態(tài)的確定,第五階段：是Na2Cl2、K2Cl2 、Pie析出，Gla溶解。 界限點(diǎn)確定由BT連線與M豎直線相交與M4點(diǎn)，是含水量界限點(diǎn)。 簡化干基圖系統(tǒng)點(diǎn)不變，液相點(diǎn)B不動(dòng)，固相點(diǎn)從S到T。 水圖系統(tǒng)點(diǎn)從M3到M4，液相點(diǎn)B不動(dòng)，固相點(diǎn)從S到T。 Na2+圖系統(tǒng)點(diǎn)M”不動(dòng)，液相點(diǎn)B”不動(dòng)，固相點(diǎn)從S”到T”。,（一）蒸發(fā)時(shí)氯化鈉首先析出的情況,三、相平衡界限點(diǎn)及狀態(tài)的確定,（一）蒸發(fā)時(shí)氯化鈉首先析出的情況,三、相平衡界限點(diǎn)及狀態(tài)的確定,對于干基組成為M（M”）的系統(tǒng)來說，含水量不同時(shí)，將處于不同的相平衡狀態(tài)。 含水量在 Mx以上，為未飽和溶液一相； MxM1之間，為Na2Cl2固相與液相共存； M1M2之間，為K2Cl2、Na2Cl2兩固相與液相共存； M2M3之間，為K2Cl2、Na2Cl2、Gla三固相與液相共存； M3M4之間，為K2Cl2、Na2Cl2、Gla、Pic四固相與液相共存。,（一）蒸發(fā)時(shí)氯化鈉首先析出的情況,四. 量的計(jì)算方法,例6-3某苦鹵含K2Cl222.05、MgCl2161.43、MgSO471.17、Na2Cl2135.48、H2O872.42（克/升），試計(jì)算該鹵水在100等溫蒸發(fā)至光鹵石析出前的蒸發(fā)水量及固相析出量。 解： 以1升苦鹵為基準(zhǔn)，基準(zhǔn)定為1升，那么這個(gè)基準(zhǔn)也就相當(dāng)于K2+、Mg+、SO4=三離子之和3.026摩爾 。 圖6-22為體系100相圖（局部）?？帑u在簡化干基圖中為M點(diǎn)，處于Na2Cl2、Loe共飽面區(qū)域內(nèi)，在水圖、Na2+圖中分別為M、M”點(diǎn) 。,（Loe）,M,L,Car,B,與含鈉量97.9相交,圖6-22為體系100相圖（局部）?？帑u在簡化干基圖中為M點(diǎn)，處于Na2Cl2、Loe共飽面區(qū)域內(nèi)，在水圖、Na2+圖中分別為M、M”點(diǎn) 。 該苦鹵等溫蒸發(fā)過程分析（略）結(jié)果表明，在光鹵石析出前，固相只有Na2Cl2和Kie析出，過程中Loe雖然析出過，但后來又溶完了。與Na2Cl2、Kie平衡的液相為L（L、L”），水圖上相應(yīng)的系統(tǒng)點(diǎn)為Me。,0,40,30,20,10,1400,1200,800,400,0,Mg+,圖6-22 Na2+、K2+、Mg+|SO4=、Cl2=H2O體系100相圖局部（對Na2Cl2飽和）,Na2+,H2O,SO4=,K2+,E”,E,A”,B”,D”,L”,D,L,A,S”,S,S,（Kie）,A,E,M,Loe,Q,B,D,H,C（Car）,Bis,Me（558）,（3.7）,Kie,M,（Loe）,M,L,Car,B,以含鈉量97.9相交,圖6-22為體系100相圖（局部）?？帑u在簡化干基圖中為點(diǎn)，處于Na2Cl2、Loe共飽面區(qū)域內(nèi)，在水圖、Na2+圖中分別為M、M”點(diǎn) 。 該苦鹵等溫蒸發(fā)過程分析（略）結(jié)果表明，在光鹵石析出前，固相只有Na2Cl2和Kie過程中Loe雖然析出過，但后來又溶完了。與Na2Cl2、Kie，衡的液相為L（L、L”），水圖上相應(yīng)的系統(tǒng)點(diǎn)為Me。,0,40,30,20,10,1400,1200,800,400,0,Mg+,圖6-22 Na2+、K2+、Mg+|SO4=、Cl2=H2O體系100相圖局部（對Na2Cl2飽和）,Na2+,H2O,SO4=,K2+,E”,E,A”,B”,D”,L”,D,L,A,S”,S,S,（Kie）,A,E,M,Loe,Q,B,D,H,C（Car）,Bis,Me（558）,（3.7）,Kie,M,（Loe）,M,L,Car,B,以含鈉量97.9相交,圖6-22為體系100相圖（局部）。苦鹵在簡化干基圖中為點(diǎn)，處于Na2Cl2、Loe共飽面區(qū)域內(nèi)，在水圖、Na2+圖中分別為M、M”點(diǎn) 。 該苦鹵等溫蒸發(fā)過程分析（略）結(jié)果表明，在光鹵石析出前，固相只有Na2Cl2和Kie過程中Loe雖然析出過，但后來又溶完了。與Na2Cl2、Kie平衡的液相為L（L、L”），水圖上相應(yīng)的系統(tǒng)點(diǎn)為Me。,0,40,30,20,10,1400,1200,800,400,0,Mg+,圖6-22 Na2+、K2+、Mg+|SO4=、Cl2=H2O體系100相圖局部（對Na2Cl2飽和）,Na2+,H2O,SO4=,K2+,E”,E,A”,B”,D”,L”,D,L,A,S”,S,S,（Kie）,A,E,M,Loe,Q,B,D,H,C（Car）,Bis,Me（558）,（3.7）,Kie,M,（一）用杠桿規(guī)則法計(jì)算 1.析出的固相和液相的三離子量 在簡化干基圖上，杠桿臂代表相應(yīng)物料中三種離子的摩爾數(shù)。 系統(tǒng)點(diǎn)為M，固相點(diǎn)為S，液相點(diǎn)為L。因此，當(dāng)設(shè)析出固相中三離子總量為s摩爾，液相中三離子總量為1摩爾時(shí)，根據(jù)杠桿規(guī)則有 故可算出S=1.113，l=1.914。 s是總固相中三離子的量，而總固相由Na2Cl2及Kie（MgSO4H2O）組成，全部的三離子都含在Kie中，也就是析出的Kie中三離子量為1.113摩爾。如果要換算成相應(yīng)的克數(shù)，則需乘以一個(gè)換算系數(shù)MC 某固相的克數(shù)=該固相的MC該固相三離子摩爾數(shù),（Loe）,M,L,Car,B,0,40,30,20,10,1400,1200,800,400,0,Mg+,圖6-22 Na2+、K2+、Mg+|SO4=、Cl2=H2O體系100相圖局部（對Na2Cl2飽和）,Na2+,H2O,SO4=,K2+,E”,E,A”,B”,D”,L”,D,L,A,S”,S,S,（Kie）,A,E,M,Loe,Q,B,D,H,C（Car）,Bis,Me（558）,（3.7）,Kie,M,以含鈉量97.9相交,（一）用杠桿規(guī)則法計(jì)算 2. MC求取 固相的MC數(shù)值是根據(jù)其J值計(jì)算的，相當(dāng)于每一摩爾三離子的該固相具有的克數(shù)。 例如，MgSO4H2O的J值為：Mg+50、SO4=50、H2O50 ，其他離子為零，按MC的含義可得 式中24.31、96.06、18.0分別為Mg+、SO4=、H2O的摩爾質(zhì)量。 于是，析出Kie的重量為 69.191.113=77.0（克）,（Loe）,M,L,Car,B,0,40,30,20,10,1400,1200,800,400,0,Mg+,圖6-22 Na2+、K2+、Mg+|SO4=、Cl2=H2O體系100相圖局部（對Na2Cl2飽和）,Na2+,H2O,SO4=,K2+,E”,E,A”,B”,D”,L”,D,L,A,S”,S,S,（Kie）,A,E,M,Loe,Q,B,D,H,C（Car）,Bis,Me（558）,（3.7）,Kie,M,以含鈉量97.9相交,3.析出的Na2Cl2量 （1）通過母液L中留存的Na2Cl2量間接求取，即 Na2Cl2析出量y=系統(tǒng)中Na2Cl2量1.159-液相中Na2Cl2量Z 而液相中Na2+的J值可由圖中L”點(diǎn)讀得為3.7， 故 （摩爾） 得 y=1.159-0.071=1.09（摩爾） 相當(dāng)于 116.91.09=127（克） (2)析出的Na2Cl2量也可以通過Na2+圖上固相點(diǎn)的讀數(shù)計(jì)算。圖中L”、M”連線與S”豎直線的交點(diǎn)即為總固相點(diǎn)，其J值為97.9，因此， （摩爾） 與上面計(jì)算結(jié)果相同。,（Loe）,M,L,Car,B,0,40,30,20,10,1400,1200,800,400,0,Mg+,圖6-22 Na2+、K2+、Mg+|SO4=、Cl2=H2O體系100相圖局部（對Na2Cl2飽和）,Na2+,H2O,SO4=,K2+,E”,E,A”,B”,D”,L”,D,L,A,S”,S,S,（Kie）,A,E,M,Loe,Q,B,D,H,C（Car）,Bis,Me（558）,（3.7）,Kie,M,與含鈉量97.9相交,4. 蒸發(fā)水量 蒸發(fā)水量可通過水圖上Me點(diǎn)的讀數(shù)計(jì)算，即系統(tǒng)蒸發(fā)水量 系統(tǒng)三離子量讀得Me含水量為558，故 （摩爾） 相當(dāng)于568克。,（Loe）,M,L,Car,B,0,40,30,20,10,1400,1200,800,400,0,Mg+,圖6-22 Na2+、K2+、Mg+|SO4=、Cl2=H2O體系100相圖局部（對Na2Cl2飽和）,Na2+,H2O,SO4=,K2+,E”,E,A”,B”,D”,L”,D,L,A,S”,S,S,（Kie）,A,E,M,Loe,Q,B,D,H,C（Car）,Bis,Me（558）,（3.7）,Kie,M,以含鈉量97.9相交,（二）用物料平衡法計(jì)算 鹵水蒸發(fā)后得到總固相和液相，過程用符號(hào)表示為 M-W Na2Cl2+Kie+L 由數(shù)據(jù)表或圖查得有關(guān)物料J值為：,（Loe）,M,L,Car,B,0,40,30,20,10,1400,1200,800,400,0,Mg+,圖6-22 Na2+、K2+、Mg+|SO4=、Cl2=H2O體系100相圖局部（對Na2Cl2飽和）,Na2+,H2O,SO4=,K2+,E”,E,A”,B”,D”,L”,D,L,A,S”,S,S,（Kie）,A,E,M,Loe,Q,B,D,H,C（Car）,Bis,Me（558）,（3.7）,Kie,M,以含鈉量97.9相交,（二）用物料平衡法計(jì)算 設(shè)S為析出固相（Kie）中三離子量，y為析出Na2Cl2的量，w為蒸發(fā)水量，l為液相中三離子量（單位均為摩爾），則根據(jù)過程情況可列出物料平衡方程式如下：,（Loe）,M,L,Car,B,0,40,30,20,10,1400,1200,800,400,0,Mg+,圖6-22 Na2+、K2+、Mg+|SO4=、Cl2=H2O體系100相圖局部（對Na2Cl2飽和）,Na2+,H2O,SO4=,K2+,E”,E,A”,B”,D”,L”,D,L,A,S”,S,S,（Kie）,A,E,M,Loe,Q,B,D,H,C（Car）,Bis,Me（558）,（3.7）,Kie,M,以含鈉量97.9相交,解方程得l=1.92，s=1.11，y=1.09，W=31.8。 兩種方法所得結(jié)果稍有出入，這是由于作圖，讀數(shù)以及運(yùn)算的誤差造成的。,一、等溫立體干基圖 一個(gè)簡單五元體系包括下列較少組分的體系。 四個(gè)二元體系，即NaCl-H2O，KCl- H2O，MgCl2-H2O，CaCl2-H2O體系。 六個(gè)三元體系，即NaCl-KCl-H2O，NaCl-MgCl2-H2O，NaCl-CaCl2-H2O， KCl-MgCl2-H2O，KCl- CaCl2-H2O ，MgCl2-CaCl2-H2O體系。 四個(gè)簡單四元體系，即NaCl-KCl-MgCl2-H2O，NaCl-KCl-MgCl2-H2O，NaCl-MgCl2-CaCl2-H2O，KCl-MgCl2-CaCl2-H2O體系。,第三節(jié) 簡單五元體系相圖,一、等溫立體干基圖 簡單五元體系的等溫干基圖是正四面體表示的，它能反映體系的組成關(guān)系，如圖6-23所示。 正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)表示四種無水單鹽，也就是四個(gè)二元體系。六條邊線表示六個(gè)三元體系。四個(gè)正三角形面表示四個(gè)簡單四元體系。 正四面體坐標(biāo)使用的組成表示方式，可以是重量%，也可以是摩爾%，并且有 NaCl%+KCl%+MgCl2%+CaCl2%=100%,第三節(jié) 簡單五元體系相圖,一、等溫立體干基圖 體：有四個(gè)分別是四種鹽的結(jié)晶體 AGHKJLF是A鹽結(jié)晶區(qū) 面：兩鹽共飽面有五個(gè) 交面FGEL是與A、B兩鹽的共飽面 線：三鹽共飽線四條 GE線是與A、B、C三鹽共飽線。 點(diǎn)：四鹽共飽點(diǎn)一個(gè) E點(diǎn)是A、B、C、D四種鹽共飽點(diǎn)，它是等溫零變點(diǎn)。,第三節(jié) 簡單五元體系相圖,二、簡化圖形 （一）簡化干基圖及水圖、鹽圖 為了使立體圖平面化，還需要舍去一種鹽。對于NaCl-KCl-MgCl2-CaCl2-H2O體系，當(dāng)所研究的系統(tǒng)涉及對NaCl飽和時(shí)，則可將NaCl舍去。 舍去NaCl后，余下KCl、MgCl2、CaCl2三種鹽，于是形成的簡化干基圖坐標(biāo)如圖中的正三角形所示，不言而喻，其基準(zhǔn)為 KCl+MgCl2+CaCl2=100（單位） 這個(gè)單位可以是克、摩爾。因此，這一簡化干基組成表示方式就是相對于KCl+MgCl2+CaCl2=100克的各鹽及水的克數(shù)，為方便起見，記為符號(hào)Z。顯然，這種簡化干基圖上只能反映出系統(tǒng)中KCl、MgCl2、CaCl2之間的百分比例關(guān)系，系統(tǒng)標(biāo)繪時(shí)也只根據(jù)這三個(gè)鹽的Z值進(jìn)行即可。,第三節(jié) 簡單五元體系相圖,三、相圖運(yùn)用 例6-4某鹽水含NaCl127.、KCl4.8、MgCl223.1、CaCl23.4、H2O946.8（克/升），試用25相圖分析該鹽水等溫蒸發(fā)過程，并計(jì)算在含鈣固相析出之前的蒸發(fā)水量及固相析出量。,第三節(jié) 簡單五元體系相圖,C（CaCl2）,A（KCl）,（MgCl2）B,圖6-28 Na2+、K2+、Mg+、Ca+| Cl2=H2O體系25相圖 （對NaCl飽和）,CaCl26H