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水鹽體系相圖及應用

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《水鹽體系相圖及應用》系統地講述了水鹽體系相圖原理及應用。其中，第一章至第六章，系統介紹了二元至五元水鹽體系相圖的結構特徵、繪製方法、分析認識、典型過程的相圖分析、相圖計算，並給出大量生產應用實例。考慮到水鹽體系存在的介穩現象及其規律的特殊性，《水鹽體系相圖及應用》在重點介紹穩定平衡相圖的基礎上，在第七章介紹了介穩相圖及其應用。考慮到在特定生產條件和領域，可能會出現迄今尚未研究和測定的相平衡數據，第八章介紹了水鹽體系穩定溶解平衡和介穩平衡的實驗研究方法。

鑑於熱力學模型計算相平衡數據已成為過程研究與開發的有效工具，第九章介紹了基於電解質溶液理論模型的水鹽體系相圖的計算方法。作為教材，在各章末有習題、書末有習題答案；作為研究與應用的參考書，附錄收列了海水、鹽湖、地下滷水和井礦鹽相關鹽類礦物的物化性質、鹽類礦物光學性質、常見天然鹽及其離子標準化學位、水鹽電解質溶液模型參數和二元至五元海水體系多溫溶解度數據。

基本內容

書名：水鹽體系相圖及應用

作者：鄧天龍 周桓

出版日期：2013年11月1日

語種：簡體中文

ISBN：7122175316

外文名：Salt-Water System Phase Diagrams and Applications

頁數：326頁

開本：16

品牌：化學工業出版社

內容簡介

《水鹽體系相圖及應用》由化學工業出版社出版。

圖書目錄

第一章緒論1

第一節水鹽體系1

一、體系與系統1

二、系統的組成及其表示方法2

第二節相律4

一、相4

二、獨立組分數4

三、自由度7

四、相律7

五、相圖研究中的其他原理和規則10

第三節水鹽體系穩定相圖和介穩相圖11

一、溶解度和穩定相圖11

二、介穩溶解度和介穩相圖13

第四節相圖的產生、作用和學習方法14

一、水鹽體系相圖的研究現狀和發展趨勢14

二、水鹽體系相圖的作用17

三、相圖的學習目的和方法18

習題一19

第二章二元水鹽體系相圖20

第一節相圖表示方法20

一、相律特徵與坐標系20

二、相圖標繪21

第二節簡單二元水鹽體系相圖23

一、點線區的意義23

二、直線規則24

三、槓桿規則24

四、等溫蒸發與冷卻結晶過程分析25

第三節複雜二元水鹽體系相圖28

一、穩定水合物與不穩定水合物28

二、複雜二元相圖的標繪30

三、穩定水合物相圖認識32

四、不穩定水合物的轉溶現象33

五、具有多晶轉變的相圖34

第四節二元水鹽體系相圖物料計算方法36

一、槓桿規則法36

二、未析出組分法37

三、物料平衡法37

第五節二元水鹽體系相圖的應用38

一、海鹽生產的相圖分析38

二、氯化鎂生產的相圖分析39

習題二42

第三章三元水鹽體系相圖45

第一節圖形表示法45

一、相律特徵45

二、圖形表示方法45

三、空間立體圖48

四、立體圖的等溫截面圖49

第二節三元水鹽體系等溫相圖54

一、三元水鹽體系等溫相圖的分類54

二、三元水鹽體系等溫相圖的認識59

三、用鹼性物及酸性物表示的等溫相圖61

第三節直線規則和槓桿規則在等溫相圖中的應用64

一、直線規則和槓桿規則證明65

二、直線規則和槓桿規則的應用65

三、直線規則和槓桿規則引申66

第四節三元體系相圖分析68

一、等溫蒸發過程分析68

二、鹽析過程分析73

三、變溫過程分析74

四、零變點研究75

第五節三元體系相圖的應用77

一、鉀石鹽礦的分離提取77

二、粗光鹵石分解製取氯化鉀79

三、硝酸鈉和硝酸鉀的分離提取84

習題三87

第四章四元水鹽體系相圖90

第一節四元水鹽體系90

一、四元水鹽體系的分類90

二、相律特徵90

三、組分間的關係90

四、濃度表達93

五、狀態函數與連續原理95

第二節四元體系的相圖基礎96

一、干基平面相圖96

二、稜錐立體相圖97

三、稜柱立體相圖99

四、等溫立體相圖100

五、等溫立體相圖的投影102

六、多溫相圖105

第三節四元水鹽體系相圖的標繪108

一、相圖標繪的依據108

二、干基三角形相圖和水圖的標繪108

三、干基正方形相圖和水圖的標繪110

第四節四元體系相圖的分析113

一、過程向量法113

二、直線規則與槓桿規則114

三、相圖的認識116

四、等溫蒸發過程分析118

五、多溫過程的相圖分析123

習題四125

第五章四元水鹽體系相圖的應用127

第一節典型工業過程的相圖分析127

一、察爾汗鹽湖滷水灘曬光鹵石127

二、海水製鹽128

三、完全轉換法生產硝酸鉀128

四、部分轉化法生產硫酸鉀131

第二節相圖計算133

一、圖解計算法133

二、解析計算法135

三、物料平衡算法138

第三節光鹵石分解洗滌過程的相圖分析與計算142

一、等溫蒸發的析鹽規律143

二、相圖分析與計算144

第四節轉化生產硫酸鉀的相圖分析與計算151

一、常溫直接轉化151

二、常溫間接轉化153

三、多溫完全轉化156

習題五158

第六章五元水鹽體系相圖162

第一節相律特徵162

第二節組分間的關係和組成表示方法163

一、組分間的關係163

二、組成的表示方法164

第三節交互五元體系圖形表示法166

一、等溫立體干基圖166

二、交互五元體系的立體圖166

三、簡化干基圖169

四、水圖和鈉圖173

五、幾種圖形間的聯繫174

第四節交互五元水鹽體系相圖分析175

一、過程向量法的運用175

二、蒸發析鹽規律分析177

三、相平衡界限點及狀態的確定179

四、量的計算方法185

第五節簡單五元水鹽體系相圖187

一、等溫立體干基圖187

二、簡化圖形188

三、相圖的運用189

第六節五元水鹽體系相圖的應用190

一、蒸發濃縮法從苦鹵中提取氯化鉀190

二、氯化鉀生產中蒸發保溫過程的分析193

三、氯化鉀生產中澄清液冷卻結晶過程的分析197

習題六201

第七章介穩平衡相圖203

第一節介穩相平衡203

一、介穩相平衡203

二、過飽和溶液204

第二節二元和三元體系介穩相圖205

一、二元體系介穩相圖206

二、三元體系介穩相圖207

第三節四元體系介穩相圖208

第四節五元體系介穩相圖210

一、海水體系在25℃的介穩相圖210

二、海水體系在15℃和35℃的介穩相圖212

三、含鋰體系多溫介穩相圖214

第五節非平衡態相圖216

一、硼氧酸鹽體系非平衡態相圖216

二、沸騰蒸發非平衡態相圖216

習題七217

第八章水鹽體系相平衡實驗研究方法218

第一節水鹽體系穩定相平衡218

一、等溫溶解平衡法218

二、變溫法222

第二節水鹽體系介穩相平衡223

一、等溫蒸髮結晶法223

二、實驗研究方法與實驗裝置224

第三節固相鑑定224

一、濕固相法224

二、解析法225

三、晶體光學法226

四、其他方法228

第四節電解質溶液熱力學性質研究方法229

一、等壓法229

二、電勢法231

三、量熱法231

習題八232

第九章水鹽體系電解質溶液理論及應用233

第一節電解質溶液理論發展概況233

一、經典電解質溶液理論233

二、半經驗模型234

三、統計熱力學模型234

第二節Pitzer電解質溶液理論235

一、單組分電解質的Pitzer計算公式236

二、混合電解質的Pitzer計算公式238

三、Pitzer模型的拓展241

第三節電解質Pitzer參數242

一、Pitzer參數242

二、Pitzer參數的獲得242

第四節水鹽體系固液平衡246

一、鹽的溶解平衡常數246

二、水鹽體系中鹽溶解度的理論計算248

第五節Pitzer電解質溶液理論進行水鹽體系計算程序251

習題九264

習題參考答案265

附錄276

附錄一礦物鹽中英文名稱、縮寫符號和密度276

附錄二相圖計算常用數據278

附錄三水合鹽與復鹽的組成279

附錄四化合物與離子間的換算關係282

附錄五常見天然鹽類及其離子的標準化學位283

附錄六常見電解質Pitzer參數284

附錄七鹽類礦物光性鑑定表288

附錄八海水體系穩定相平衡數據291

參考文獻324

序言

水鹽體系相圖是研究、表達和應用鹽類在水中溶解度及固液相平衡規律的一門學科，是無機化工的重要理論基礎。水鹽體系相圖是表達水鹽體系中相的數目、種類、組成、存在條件和各相關係的幾何圖形，可預測體系中鹽類的析出、溶解等相轉化規律，探索化工生產過程，確定最佳生產條件、制定最優工藝流程、獲得最佳產率等，可廣泛應用於以海水、鹽湖滷水、礦鹽及地下滷水為原料生產系列鹽化工產品及其過程，也被廣泛應用于海洋化學、環境化學和地球化學等學科領域。

20世紀50年代，天津科技大學（原天津輕工業學院）開始收集整理資料開設水鹽體系相圖課程，先後形成了系列講義和教材。近年來，隨着電解質溶液熱力學理論的發展、科學研究的不斷深入、圖形軟件工具和計算機的廣泛應用，以及相圖應用領域的不斷擴展，水鹽相圖的研究與應用呈現了新的特色。為了傳承經典，引入新的概念和最新成果，編寫了本書。

本書系統地講述了水鹽體系相圖原理及應用。其中，第一章至第六章，系統介紹了二元至五元水鹽體系相圖的結構特徵、繪製方法、分析認識、典型過程的相圖分析、相圖計算，並給出大量生產應用實例。考慮到水鹽體系存在的介穩現象及其規律的特殊性，本書在重點介紹穩定平衡相圖的基礎上，在第七章介紹了介穩相圖及其應用。考慮到在特定生產條件和領域，可能會出現迄今尚未研究和測定的相平衡數據，本書第八章介紹了水鹽體系穩定溶解平衡和介穩平衡的實驗研究方法。鑑於熱力學模型計算相平衡數據已成為過程研究與開發的有效工具，本書第九章介紹了基於電解質溶液理論模型的水鹽體系相圖的計算方法。作為教材，本書在各章末有習題、書末有習題答案；作為研究與應用的參考書，本書附錄收列了海水、鹽湖、地下滷水和井礦鹽相關鹽類礦物的物化性質、鹽類礦物光學性質、常見天然鹽及其離子標準化學位、水鹽電解質溶液模型參數和二元至五元海水體系多溫溶解度數據。

本書的編寫得到了教育部教師出版專項基金的資助，同時得到了全國高校教材學術着作出版審定委員會、化學工業出版社和天津科技大學等單位領導給予的大力支持、關心和指導。本書由中國地質科學院礦產資源利用研究所中國工程院鄭綿平院士、中國科學院青海鹽湖研究所宋彭生研究員和天津科技大學王學魁教授審閱，並提出了許多寶貴意見。此外，袁建軍教授、沙作良教授、唐娜教授、陳麗芳教授、姚燕研究員、房春暉研究員、房艷研究員、孫柏研究員、高章洪研究員和閻樹旺教授等給予了編者熱忱的幫助；魏浩教授、劉文嶺教授、焦志勇教授、劉憲斌教授、王昶教授等給予了大力支持。在本書的編寫過程中，還參考和引用了輕化工、鹽化工、無機化工和鹽湖化學相關的教材、專着和文獻資料內容，在此一併表示衷心的感謝。

本書由鄧天龍、周桓、陳俠主編。參加本書編寫的有：鄧天龍（第一章），陳俠、郭亞飛（第二章），鄧天龍、余曉平、胡小進（第三章），周桓（第四章、第五章），王彥飛（第六章），王士強、郭亞飛（第七章），王士強、鄧天龍（第八章、第九章），高道林、郭亞飛、胡小進（習題、習題參考答案、附錄和相圖繪製），全書由鄧天龍統稿。

本書可作為化學工程與工藝、應用化學、海洋科學、環境科學與工程、地球化學等本科專業教材，也可作為化學工程、化學工藝、海洋化學、物理化學專業研究生和科技人員的參考書和工具書。

限於編者水平有限，缺點和錯誤在所難免，誠懇歡迎讀者批評指正。

編者2013年3月