三元体系KCl-K2B4O7-H2O在318.15 K下热力学活度系数及相平衡实验和预测

作者：桑世华^*; 刘佳; 杨晓军; 冯振华; 谭啸天; 岑雨秋; 唐彬彬

来源：化工学报, 2023, 74(10): 4051-4062.

• 活度系数
• Pitzer模型
• 电动势法
• 相平衡
• 四硼酸钾

四川盆地地下卤水含有丰富的液态钾硼资源,针对该卤水体系开展相应热力学性质和相平衡的研究,是揭示地下卤水中硼钾富集规律和资源开发所必需的关键性基础工作。含硼钾的KCl-K2B4O7-H2O三元体系是该卤水重要的子体系。应用离子选择性电极测量无液接电池K-ISE|KCl (m1),K2B4O7 (m2)|Cl-ISE的电动势,体系中混合溶液总离子强度为0.01～1.00 mol·kg-1,K2B4O7离子强度分数yb分别为0.8、0.6、0.4、0.2和0。利用测定的电动势值和Nernst方程计算出混合溶液KCl-K2B4O7-H2O中KCl的平均活度系数,然后应用多元线性回归和非线性规划求解拟合出318.15 K下K2B4O7的Pitzer模型单盐参数β((0))、β((1))、CΦ以及混合离子作用参数θ(Cl,B4O5(OH)4)和φ(K,Cl,B4O5(OH)4)。并利用拟合的Pitzer模型参数计算出混合溶液中K2B4O7的平均活度系数、渗透系数、水活度和超额Gibbs自由能。采用等温溶解平衡法开展了318.15 K下三元体系KCl-K2B4O7-H2O相平衡的实验研究,结果表明该体系相图由一个共饱点,两个固相结晶区(KCl和K2B4O7·4H2O),两条等温溶解度曲线组成。应用拟合的离子作用参数和Pitzer模型,对该三元体系相平衡进行了理论预测,预测值和实验值较为吻合。研究结果可为该地下卤水中硼钾资源的开发利用提供理论依据。

• 单位
  四川省地质矿产勘查开发局成都综合岩矿测试中心; 成都理工大学; 国土资源部; 化学化工学院