锂钙硼酸盐水溶液体系热力学性质及离子相互作用研究

• 作 者: 曹丽娜
• 出 处: 天津科技大学
• 发表日期: 2017年01期
• 关键词: 钙硼酸盐 合成 表观摩尔体积 固体比热 离子相互作用

锂钙硼酸盐因其优良特性具有广泛用途。硼酸盐作为化工原料广泛应用于生产生活的各个领域,如玻璃、阻燃剂、钢铁、油漆、陶瓷等行业,其单晶还可以作为非线性光学材料和高性能记录储存材料。本论文开展了不同形态钙硼酸盐的合成、表征及其相化学性质和热化学性质研究,可为我国含硼卤水资源的综合利用提供重要的热力学基础数据。本文以优级纯的四硼酸锂为原料根据文献报道的重结晶方法得到高纯的四硼酸锂;以氢氧化钠、氧化钙、硼砂、二水合氯化钙以及二次去离子水为原料,成功合成了高纯度的 CaB₂O₄·6H₂O、Ca₂B₆O₁₁·9H₂O 和 CaB₆O₁₀·5H₂O,并采用 X-ray 粉晶衍射、TG-DSC以及化学分析方法对硼酸盐产品进行了鉴定与表征。针对 Li₂B₄O₇·3H₂O、CaB₂CO₄·6H₂O、Ca₂B₆O₁₁·9H₂O 和 CaB₆O₁₀·5H₂O 四种硼酸盐系统地开展了相转化及其固体热力学性质的研究。首先,利用等温溶解平衡法,对Ca₂B₆O₁₁-H₂O和CaB₆O₁₀-H₂O体系在323.15 K下的相转化实验进行了研究,发现两种硼酸盐在该温度下30d内均未发生转化。其次,利用差示量热扫描法对四种硼酸盐进行了固体比热测定,研究发现测定值与拟合值吻合较好,且比热都随着温度的增加而增大。采用U型振荡管—精密密度法,系统地测定了四种硼酸盐水溶液体系(Li₂B₄O₇-H20、CaB₂O₄-H₂O、Ca₂B₆O₁₁-H₂O 和 CaB₆O₁₀-H₂O)在不同浓度、283.15 K～363.15 K温度范围的高精度密度,获得了相应的表观摩尔体积,并结合Pitzer电解质溶液离子相互模型相,首次拟合获得 Li₂B₄O₇·3H₂O、CaB₂O₄·6H₂O、Ca₂B₆O₁₁·9H₂O、CaB₆O₁₀-5H₂O的Pitzer单盐参数及其多温关联式。