K+//Cl-,H2PO4-,(NH2)2CO-H2O和NH4+,K+//Cl-,(NH2)2CO-H2O体系在353.15K下相平衡研究

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多元系固-液相平衡是研究物质结晶过程的基础,为了给五元体系NH4+,K+//Cl-,H2PO4-,(NH2)2CO-H2O的固-液相平衡研究以及共结晶过程研究提供理论基础,本论文采用等温溶解平衡法对353.15 K条件下五元体系NH4+,K+//Cl-,H2PO4-,(NH2)2CO-H2O中的4个三元体系和3个四元体系进行了固-液相平衡研究,具体开展了以下工作:(1)采用等温溶解平衡法研究了3个三元子体系KCl-KH2PO4-H2O、KCl-(NH2)2CO-H2O、KH2PO4-(NH2)2CO-H2O及四元体系K+//Cl-,H2PO4-,(NH2)2CO-H2O在353.15 K条件下的固-液相平衡关系,通过湿渣法与X射线衍射相结合的方法鉴定了平衡固体组成,绘制了3个三元子体系的平衡相图以及四元体系在353.15 K下的平衡相图和水图。研究结果表明:三元体系KCl-KH2PO4-H2O在353.15 K下为简单共饱和型,且无固溶体和复盐形成。该体系相图有1个共饱和点、2条单变量曲线、4个区域(分别为不饱和区,KCl结晶区,KH2PO4结晶区,KH2PO4与KCl的共结晶区),其中KH2PO4的结晶区面积远远大于KCl的结晶区面积。KCl对KH2PO4有强烈的盐析作用,KH2PO4对KCl有微弱的盐析作用。该体系共饱和点对应的平衡固相为KH2PO4与KCl的混合物。研究结果表明:三元体系KCl-(NH2)2CO-H2O在353.15 K下为简单共饱和型,无固溶体和复盐形成。该体系相图有1个共饱和点、2条单变量曲线、4个区域(分别为不饱和区,KCl结晶区,(NH2)2CO结晶区,(NH2)2CO与KCl的共结晶区),其中KCl的结晶区大于尿素的结晶区。(NH2)2CO对KCl有一定的盐溶作用,KCl对(NH2)2CO也有一定的盐溶作用。该体系共饱和点对应的平衡固相为(NH2)2CO与KCl的混合物。研究结果表明:三元体系KH2PO4-(NH2)2CO-H2O在353.15 K下为简单共饱和型,无固溶体和复盐形成。该体系的相图有1个共饱和点、2条单变量曲线、4个区域(分别为不饱和区,KH2PO4结晶区,(NH2)2CO结晶区,(NH2)2CO与KH2PO4的共结晶区),其中KH2PO4的结晶区大于(NH2)2CO的结晶区。KH2PO4对(NH2)2CO有一定的盐析作用,(NH2)2CO对KH2PO4有较强的盐溶作用。该体系共饱和点对应的平衡固相为(NH2)2CO与KH2PO4的混合物。研究结果表明:四元体系K+//Cl-,H2PO4-,(NH2)2CO-H2O在353.15 K下为简单共饱和型,该体系的相图有1个共饱和点(对应的平衡固相为(NH2)2CO、KCl和KH2PO4三者的混合物)、3条单变量曲线、3个结晶区(分别为KH2PO4结晶区,(NH2)2CO结晶区,KCl结晶区),结晶区大小顺序为:KCl结晶区>KH2PO4结晶区>CO(NH2)2结晶区,该四元体系CO(NH2)2的溶解度最大,KH2PO4的溶解度次之,KCl的溶解度最小。(2)采用等温溶解平衡法研究三元体系KH2PO4-NH4H2PO4-H2O及交互四元体系NH4+,K+//Cl-,H2PO4--H2O在353.15 K下固-液相平衡关系。根据溶解度数据绘制了在353.15 K下三元体系的平衡相图以及四元体系的平衡相图和水图。研究结果表明:在353.15 K下三元体系KH2PO4-NH4H2PO4-H2O形成了两种固溶体,该体系相图由1个共饱和点,2条单变量曲线和6个相区构成。两条单变量曲线分别为KH2PO4的溶解度曲线和NH4H2PO4的溶解度曲线;六个相区分别为:KH2PO4结晶区、NH4H2PO4结晶区、(K,NH4)H2PO4固溶体结晶区、(NH4,K)H2PO4固溶体结晶区、两种固溶体的共结晶区以及不饱和区。研究结果表明:353.15 K时交互四元体系K+,NH4+//Cl-,H2PO4-?H2O的相图包括2个共饱和点,5条单变量曲线及4个结晶区,结晶区大小表现为:(NH4,K)H2PO4固溶体结晶区面积最大,(NH4,K)Cl固溶体结晶区面积最小,该体系中(NH4,K)Cl固溶体溶解度最大,(NH4,K)H2PO4固溶体溶解度最小。(3)采用等温溶解平衡法对四元体系NH4+,K+//Cl-,CO(NH2)2-H2O在353.15 K下进行固-液相平衡研究。根据溶解度数据绘制了四元体系在353.15 K下的平衡相图和水图。研究结果表明:该四元体系NH4+,K+//Cl-,CO(NH2)2-H2O为含有复盐和固溶体的体系,体系中CO(NH2)2和NH4Cl形成了CO(NH2)2?NH4Cl复盐,NH4Cl与KCl形成了两种固溶体(K,NH4)Cl和(NH4,K)Cl,该四元体系相图有3个共饱和点,6条单变量曲线,4个结晶区(分别为CO(NH2)2结晶区、以KCl为主的(K,NH4)Cl固溶体结晶区、以NH4Cl为主的(NH4,K)Cl固溶体结晶区、CO(NH2)2·NH4Cl复盐和(K,NH4)Cl固溶体的共结晶区),结晶区大小顺序为:(K,NH4)Cl固溶体结晶区>(NH4,K)Cl固溶体结晶区>CO(NH2)2结晶区>CO(NH2)2·NH4Cl复盐和(K,NH4)Cl固溶体的共结晶区。
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