含镁硼酸盐四元体系固液相平衡与相图研究
本实验采用等温溶解平衡法对四元体系（Mg2+//Cl-,SO42-,borate-H2O）、（Li+,Na+,Mg2+//borate-H2O）和（K+,Mg2+//SO42-,borate-2O）开展研究,用化学方法分析各个离子在平衡液相中的浓度、并测量物化性质,基于所得数据进行相应相图、水图及物化性质-组成图的绘制并且对固相用X射线衍射法进行鉴定。四元体系（Mg2+//Cl-,SO42-,borate-H2O）在273.15 K的稳定相图,包括1个四元共饱点,3条单变量溶解度曲线及3个固相结晶区,没有固溶体生成或复盐生成。平衡固相分别为 MgCl2·6H2O、MgSO4·7H2O、Mg2B6O11·15H2O。Mg2B6O11·15H2O 的结晶区面积最大,溶解度最小。308.15 K时,稳定相图包括3个共饱点,7条单变量曲线及5个固相结晶区,没有固溶体或复盐生成。平衡固相分别为MgSO4·7H2O、MgSO4·6H2O、MgSO4·4H2O、MgCl2.6H2O 和 Mg2B6O11·15H2O。随着温度升高,MgSO4·7H2O和Mg2B6O11·15H2O的结晶区都有不同程度的变小。四元体系（Li+,Na+,Mg2+//borate-H2O）在308.15 K的稳定相图,包括1个四元共饱点,3条单变量溶解度曲线以及3个固相结晶区,没有固溶体及复盐生成,平衡固相分别为 Li2B4O7·3H2O、Na2B4O7·10H2O 和 Mg2B6O11·15H2O。其中 Mg2B6O11·15H2O的溶解度最小,结晶区域最大。其体系的水图随着Z（Li2B407）的增加有着规律性的变化。溶液的密度组成图折光率组成图中,均随着Z（Li2B4O7）的增加呈现出相同的变化规律。交互四元体系（K+,Mg2+//SO42-,borate-H2O）在308.15 K的稳定相图,包括3个共饱点,7条单变量溶解度曲线以及5个固相结晶区,有复盐软钾镁钒（K2SO4·MgSO4-6H2O）。固相分别为 K2SO4·MgSO4·6H2O、MgB4O7·9H2O、K2SO4、MgSO4·7H2O 和 K2B4O7·4H2O。其中 MgB4C7·9H2O 的结晶区域最大,K2B4O7 对MgB407具有很强的盐析作用。硼酸盐体系性质复杂,溶液中存在多种形态的硼酸根离子其体系平衡时间大概需90天左右。实验结果证明章氏硼镁石（MgB4O7·9H2O）可稳定存在于硫酸盐体系中,其他体系中多水硼镁石（Mg2B6O11·15H2O）为稳定固相。
- 作者：
- 董兴锋
- 学位授予单位：
- 天津科技大学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2020年
- 导师姓名：
- 王士强；董兴锋
- 中图分类号：
- O642.42
- 关键词：
- 相平衡；多水硼镁石；章氏硼镁石；结晶区；溶解度
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- 基金项目：
- 导师王士强教授主持的国家自然科学基金（U1507109）%天津自然科学基金（17JCYBJC19500）