氯化钠氯化钙水体系相图及其应用.doc

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1、氯化钠氯化钙水体系相图及其应用识码:A文章编号:10064gO0(2000)03一3502NaCICaClz一0三元体系相图是研究氨碱法制碱废清液综台利用的重要理论工具,在利用废清液滩晒制盐(NaC1),蒸发生产六水氯化钙的工艺设计中,人们不仅要了解废清液蒸发浓缩过程中盐类的析盐规律,而且要清楚其体积的变化,因此.系统研究并补充只反映溶解度变化规律相图上的密度数据有着实际意义.Kumar.及Oakes曾分别测定过NaC1一CaC1,一H三元体系25时的密度数据,并用Pitzer电解质溶液理论有关溶液表观摩尔体积与浓度的关系及他们的实测数据研究了该体系的Pitzer体积参数.我们通过计算对他们的

2、模型及参数进行了验证,选用了Oakes提供的模型及Pitzer体积参数.用计算机研究了NaC1一CaC1:一H0三元体系25未饱和区的等密度线,结台以前我们已建立的用Pitzer理论计算多元水盐体系相平衡数据的计算方法.实现了废清液25蒸发浓缩过程中盐类析出规律及体积变化的计算机模拟,为废清液滩晒制盐提供了基础性数据.1计算方法1,1溶解度的计算方法Pitzer建立了电解质溶液中离子活度系数及渗透系数与浓度的关系,本文选用Harvies和Weare改进后的Pitzer模型.首先用单盐的溶解度数据计算盐类的平衡常数,然后再用于计算NaC1一CaCI:一0体系25ac的相平衡数据,具体计算方法见文

3、献.计算结果与实测结果列于表l,可见吻台良好表INaCICaCI一H10体系25相平衡数据平衡固相fNac【M+cl.60c60C.aCl:/%,:.:4490望lNaCl(ca1),%26.4521.76171612798.815.45291l300480I70.160密(.),g.-11985I20931.22101.234,】.2520】275I1306313706I3957l4435】4454】.44451.2密度的计算方法分别对Kumar及Oakes提出的模型及Pitzer体积参数进行了计算验证,发现Oakes的模型计算精度较高,用Oakes模型计算结果与实测结果的比较见图l,图2,

4、Oakes模型计算密度值与实测值的最大误差小于9OO10一,达到了比重瓶的测量精度,因此,我们选用Oakes模型计算密度.溶液密度按下式计算:d=(1000+mtrxMx),cJO00/do+m)(1其中:d.为纯水密度;为盐的分子量.目32/(m】n2,63宝31一最大正;c最小负:总平均田1计算值与Cakes圈2计算值Kumaz测定位比较定值比较作者茼舟:苑庄忠,男.”岁,山衷轻工业学院化工系副教授.已发表论文二十泉篇完成多项科研项目.36IIORGANICCHEMICAINDUSTRY无机盐工业2Oo005,32(3)为表观摩尔体积,c/tool;m为重摩尔浓度,moUkg.2等密度线2

5、.1计算原理对于NaC1一CaC1:一H:O三元体系NaC1饱和线上的组成,可由前面介绍的溶解度计算方法计算出来,然后计算出对应的密度,列于表1中.由公式推导可知,d=f(m,m),在一定的d值下,给m:(CaCI的用借助带密度的相图可以研究氨碱法制碱厂排放废清液蒸发浓缩过程中盐类析出规律及体积变化.表3山东海化集团蒸氯废液组成n998年3月)表3列出了山东海化集团制碱厂(原潍坊碱厂)废清液的组成,忽略掉含量少的组分可看成NaC1一CaC1一0体系,设m,m分别为溶液蒸发过程中NaCI和CaCh的重摩尔浓度:1)对NaC1饱和前有m.=Ks?m2式中为废清液中NaCI和CaCI初始浓度之比,为

6、一常数.2)对NaC1饱和时有K以:ml?(J+2m:)?h+?ya式中,为相平衡常数,y+和y.一分别为Na和cl的活度系数,它们是m.和m:的函数,其函数关系由Pitzer活度系数方程决定.3)对NaCI刚好饱和时的点应符合:r-s2lK:m(m.+2m).+-ya一依据上面的关系及表3中的数据,在计算机上(或用带等密度线的相图)可以计算出废清液蒸发过程液相组成及密度的变化,见表4.类似表4中的数据对于研究清液蒸发过程中盐类析出规律,体积变化及指导废清液晒盐与盐田设计有着重要意义.表6苑庆忠,刘金惠.无机盐工业.1998,30j3【:7】PitzerKSJPhChem,1973.77:268.8PabaleRT,PitrKShetEvityCoeffteenleinEIySohtion【MIadEdBoston:GRCPress,Chapter199l7:9HaiesEcweJHGehEmieaetCosm,himieaAcla,l980,44:981.【0JKe1GsJChem.EngData.I975.20:97.f收稿日期:1999+l1-27)