2-1水盐体系相图及其应用
水盐体系相图及其应用参考文档

改变W角
将AB拉向∞
A'
E
B'
A' E B'
A'
E
A' E
A
B
A
B
W
B'
B
W
B' B
图3-4 各种坐标的关系
三、空间立体图
B'
1.三棱柱坐标系立体图
在平面组成坐标 (t;')H M' 的基础上,再把温
E2
度坐标加上去,就 (te')K
E3 W'
E1
组成了三棱柱空间
E
坐标系,如图3-5所
B
H(t")
a%+b%+c%=100% 在三元水盐体系中,仅有两个组分的浓 度是独立变数,另一组分浓度为非独立变数。
二、三元水盐体系组成表示法
1.正三角形(以溶液为基准)
图中M点,通过M点作DE、
FG、HL线分别平行于三角形
C
的三条边。从图中可看出以
H
下的关系: HC=EM=GM=GE=LB= a% GC=DM=HM=HD=AF= b%
b% D
G a%
M E
AD=FM=LM=BE=FL= c% A
这样,可在△ABC任一边上 同时读出系统M(M点)的组成。
B
F
L
C%
图3-1 正三角形坐标
二、三元水盐体系组成表示法
2.直角等腰三角形(以溶液为基准)
这种坐标的读数方 法和正三角形法相同。 由于直角等腰三角形有 斜边,其刻度和直角边 上不同,因此,读数时 可只读直角边上的刻度。 这种坐标可以直接在直 角坐标纸上标绘,十分 方便,而且对于近水点 处的图形适当地放大。 系统M(M点)含B30%, 含A为50%,水则自然为 20%。
水盐体系相图及其应用(苍松书屋)

Na2Cl2 49.34 116.9 0.422 57.89
MgSO4 30.58 120.4 0.254 34.84深层分析
MgCl2 5.09 95.21 0.053 7.27
H2O 14.99 18.02 0.832 114.1
总干盐
0.729
12
第一节 图形表示法
四、干基三角形和干基正方形
E1E——表示A、B盐的两盐共饱曲线;
E2E——表示B、C盐的两盐共饱曲线;
A
E3E——表示A、C盐的两盐共饱曲线;
F=C-P=4-3=1
W
A'
C'
E3
E1 B' E2
E C
B
深层分析
24
第一节 图形表示法
六、等温立体图的解剖
1.简单四元体系立体图的解剖图 3)空间点——三固相共饱溶液
由三条空间曲线交汇而得的 空间点,表示对三个固相共 饱的溶液,简单四元体系中 有一个。 E点——表示A、B、C盐的三盐共饱 A 点。
(3)点的确定 确定系统点在坐标上的位置时,可根据正四面体性质(1)用等高法, 或根据性质(2)用截面法。但最方便的是使用向量和法,如图4-4 中的三个首尾相接的箭头所示。
深层分析
19
第一节 图形表示法
五、等温立体坐标图
2.正四棱锥
(1)组分与几何关系
交互四元体系可用正八面体的一半 表示。锥顶表示水,底面正方形底 四个顶点为AX、BY、AY、BX四种盐。 按干基正方形规定的位置摆放,四 条棱线表示四个二元水盐体系,四 条边线表示四个盐盐二元体系,四 个正三角形表示四个三元水盐体系, 底面正方形表示三元交互盐盐体系, 正四棱锥内部的点才代表真正的四 元水盐体系的点。
第二章 二元水盐体系相图

步骤进行量的计算: • 确定有关物料的系统点、液相点、固相点在相图上的位置; • 通过读取坐标上刻度或量取长度的方法,确定杠杆臂所代表
的物料量的长度; • 根据杠杆规则列出比例式,求出未知量。 • 说明:在杠杆法中,如果系统分为固液两相,则两段杠杆的长
x 12.40 ,解得x 1780(kg) 3210 x 10
未析出组分法解题步骤
故 l MS 根据合比定理有l s MS LM 即 m LS
s LM
s
LM
s LM
综上所述,l : s : m MS : LM : LS
关于低共熔物:具有低共熔点组成的融合体
• 由几个组分构成的具有一定特征结构的混合物,而且在熔点时 生成了对它所含有在某组成中所有组分都饱和的溶液。
• 低共熔物的熔点在体系的所有融合体中最低。 • 两种物质的混合降低了水的冰点和纯盐的熔点。
横轴为一固定长度,等分成100份 左端点W表示纯水,右端点S表示纯盐
左右端点是体系组成的固定界线,同时反映出 盐和水的组成关系:盐的百分数+水的百分数=100%
1.3 简单二元水盐相图的标绘
依据:相平衡数据
相图的标绘完全符合连续原理和相应原理。步骤如下: ⑴分析相平衡数据:平衡固相与平衡液相一一对应。 ⑵建立坐标系:横轴表组成
杠杆法: 溶液密度为1070kg / m3,故原始溶液为3210kg, 其中含盐321k g,水2889k g。由图中查得低共熔点时 液相含NaCl 22.42%。因此,溶液的浓度增加的倍数为 22.42 /10 1 1.242。 系统原始组成点在冷却至低共熔温度时,是从M点降到 M1点,此时相应液相点移至E点,析出固相点在B点。 按杠杆规则,析出的固相量GB与母液GE量之比为 GB 22.4 10 12.40 GE 10 0 10 设析出的固相量为x,余下的液相量为3210 x,得
水盐体系相图及其应用参考文档

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A'
E
B'
A' E B'
A'
E
A' E
A
B
A
B
W
B'
B
W
B' B
图3-4 各种坐标的关系
三、空间立体图
B'
1.三棱柱坐标系立体图
在平面组成坐标 (t;')H M' 的基础上,再把温
E2
度坐标加上去,就 (te')K
E3 W'
E1
组成了三棱柱空间
E
坐标系,如图3-5所
B
H(t")
图3-5 三元立体图
点。
A' F(t3) D(te) A
第二节 简单三元水盐体系相图
二.三棱柱坐标系立体图
B'
(4)线:三条空间曲线,分别为
A'
三组双固相的共饱溶液线, 其中 E1E是冰加A盐的,
(t;')H M'
E3 W'
F(t3)
E2E是冰加B盐的,
E2
E3E是A盐加B盐的,
(te')K
E1、共E2、饱E点3是,二在元三体元系相中图相中应,的共
第二节 简单三元水盐体系相图
三.多温立体相图在组成面上
的投影图——简称投影图
其特点是:
B
(1)能清楚地看出溶解度曲
b3 b2
线随温度变化的规律;
b1
b0
(2)实际使用上比多温立体
图方便的多;
30.2
15.2
66.6
222
NaCl+
E
KCl
4
15.0
13.85
21.1
19.5
52.0
247
KCl
5
水盐体系相图及其应用优秀课件

A M1
b
50%
M
a
W
M2
(H2O) 30%
B
图3-2 直角等腰三角形坐标
二、三元水盐体系组成表示法
3.其他坐标(以局部物质为基准)
(1)以水为基准 (2)以干盐为基准
B
gB/100gH2O
b
50 2
40 4
30 b‘
W
gH2O/100
gS
500
400 a 300
20 1
a 3
10
M
200 2
100
b% D
G a%
M E
AD=FM=LM=BE=FL= c% A
这样,可在△ABC任一边上 同时读出系统M(M点)的组成。
B
F
L
C%
图3-1 正三角形坐标
二、三元水盐体系组成表示法
2.直角等腰三角形(以溶液为基准)
这种坐标的读数方 法和正三角形法相同。 由于直角等腰三角形有 斜边,其刻度和直角边 上不同,因此,读数时 可只读直角边上的刻度。 这种坐标可以直接在直 角坐标纸上标绘,十分 方便,而且对于近水点 处的图形适当地放大。 系统M(M点)含B30%, 含A为50%,水则自然为 20%。
P=3,C=3,F=C-P=0 B'B点盐—的B溶-H解2O度二;元体系中 A'A点盐—的A溶-H解2度O二;元体系中 P=2,C=2,F=C-P=2-2=0
KCl B
NaCl+KCl+LE
4
KCl+L
3
2 B'6 5
E
L
4
3 2
1
NaCl+LE
A' 1
NaCl A
W
水盐体系相图及其应用课件

溶质
g
(干盐) mol
g/100g干盐(g/100g·S) mol/100mol干盐(J值)
g 溶剂(水)
mol
g/100gH2O(g/100g水) mol/100molH2O
离子之和
mol
mol阴离子/100mol阴离子之和(离子浓度) mol阳离子/100mol阳离子之和(离子浓度)
mol离子/100mol若干离子之和(J‘值)
五.相图理论旳意义
相图理论旳指导意义在于
(1) 能拟定产品生产旳原则性工艺过程及条 件;
(2) 能分析、处理生产工艺中旳问题,对既 有生产可查定其合理性;
(3) 指导改善生产旳方向和途径。
五.相图理论旳意义
相图旳不足
(1)任何一种详细旳相图,都是以科学试验旳 数据为基础作出旳。
(2)相图分析旳结论与实际之间会存在差距。 (3)相图基于热力学原理,只阐明相变过程旳
广义:除涉及水和盐外,还涉及了水与酸或碱构成旳体系, 另外还包具有水和碱性物及酸性物所构成旳体系。
3.合用范围: 水盐体系相图合用于酸碱、化肥、无机盐生产,尤其较早地
应用于以海水、盐湖水、矿盐及多种地下卤水为原料生 产多种盐化工产品旳过程。
二.体系与系统
1.体系与系统区别 体系:指明形成体系旳物质种类数,是一种大约念。
2.基准
在相图中表达措施和基准是亲密有关旳。
溶液、溶质(干盐)、溶剂(水)或离子(阳离子、阴离 子、阴阳离子)之和为基准表达
表1-1 浓度表达措施与基准
基准
组分量旳度 量单位
组分旳构成单位
g 溶液
mol
g/100g总物质(重量百分比,%wt) mol/100mol总物质(摩尔百分比,%mol)
水盐体系相图及应用百度云

水盐体系相图及应用百度云水盐体系相图是描述水和盐溶液在不同温度和浓度条件下相态变化的图表。
水盐体系的相图主要包括盐的溶解度曲线和盐的结晶曲线。
盐的溶解度曲线是描述在特定温度下盐在水中的溶解度随盐的质量分数变化的曲线。
溶解度曲线可以反映盐的溶解度与温度和质量分数之间的关系。
在溶解度曲线上,存在一条最高溶解度的曲线,该曲线划分了溶液和饱和溶液的区域。
当溶质在溶剂中溶解的质量达到最高溶解度时,溶液即为饱和溶液。
通过溶解度曲线,可以确定在特定温度下最大可溶解的盐的质量。
盐的结晶曲线是描述在特定温度下盐溶液中盐的结晶质量分数随时间变化的曲线。
结晶曲线可以反映盐在饱和溶液中的结晶速度与温度和质量分数之间的关系。
在结晶曲线上,存在一条最低质量分数的曲线,该曲线划分了结晶和溶解的区域。
当溶液中溶质的质量分数低于最低结晶质量分数时,溶液会发生结晶现象。
通过结晶曲线,可以确定在特定温度下最低结晶质量分数的盐的质量。
水盐体系相图的应用非常广泛。
以下是一些常见的应用领域:1. 化学工业:水盐体系相图可以用于盐的制备和提纯过程的控制。
通过控制盐的溶解度和结晶性能,可以提高盐的纯度。
2. 医药行业:水盐体系相图可以用于药物的溶解性和结晶性能的预测。
这对于药物的生产和制剂过程非常重要。
3. 环境科学:水盐体系相图可以用于研究海水淡化和盐湖水处理等领域。
通过了解盐的溶解度和结晶性能,可以制定合理的海水淡化方案和盐湖水处理方案。
4. 地质学:水盐体系相图可以用于地下水和盐岩地层中盐的溶解和析出现象的研究。
这对于地下水资源的开发和盐岩地层的稳定性评价非常重要。
总之,水盐体系相图在多个领域中具有重要的应用价值。
通过了解盐的溶解度和结晶性能,可以优化工业生产过程,改善环境治理方案,以及深入研究地质和生物过程。
水盐体系相图及应用下载

水盐体系相图及应用下载
水盐体系相图是描述水和盐溶液在不同条件下相互间的相变和混合行为的图表。
在水盐体系中,由于水可作为溶剂,可以溶解各种盐类物质。
而不同种类和浓度的盐溶液在温度和压力变化时会发生溶解度、相变、晶体生长等现象,这些现象可以通过相图来展示和解释。
水盐体系相图的主要应用包括以下几个方面:
1. 溶解度研究:水盐体系相图可以直观地显示不同温度和浓度下溶解度的变化规律。
通过相图可以确定在不同条件下某种盐类在水中的溶解度,为溶液的配制提供依据。
2. 结晶过程控制:相图可以分析水盐体系中的结晶行为,并确定结晶温度和浓度的范围。
通过控制温度和浓度,可以实现溶液中盐类的结晶过程,制备纯度较高的盐类晶体产品。
3. 蒸发结晶工艺优化:对于蒸发结晶过程,通过相图可以确定盐溶液的饱和度条件和晶体生长的温度范围,从而优化结晶工艺,提高晶体的产量和质量。
4. 盐类分离与提纯:相图不仅可以分析盐的溶解和结晶行为,还可以指导盐类的分离和提纯过程。
通过调整温度和浓度,可以选择性地溶解或结晶某种盐类,实现盐类的纯化。
5. 结晶过程动力学研究:相图可以提供结晶过程的动力学信息,如结晶速率、晶体生长形态等。
这些动力学参数对于优化结晶工艺、控制产品质量具有重要意义。
综上所述,水盐体系相图是研究水和盐溶液相互间相变和混合行为的重要工具,不仅可以解释水盐体系中的现象和规律,还可以指导实际工艺中的操作和优化。
在水处理、化工、食品加工等领域都有广泛的应用。
2-2水盐体系相图及其应用

图2-16是由三个等温相图重叠起来而得 到的,图中温度T1>T2>T3。
由图2-16中可以看出,对于同一组成点 m在不同温度条件下,可能位于不同的相区 内。当温度为T1时,体系点位于不饱和的单 相区;当温度为T2时,B盐刚饱和,但尚未 析出结晶;当温度降到T3时,体系点m处于B 盐与溶液呈平衡的两相区内,B盐结晶出来。 其析出量为
固体 n( B与C混合物 )量 液相E的量
Em3 m3n
而固相中B盐与C盐量之比为
B晶体量 C晶体量
Cn nB
固体n(B与C混合物)量 液相E的量
Em3 m3n
图2-17 生成一个水合物(只有一个 共饱点)的三元体系恒温相图
当体系蒸发到m4 时,游离水蒸干,只 有B'和C两种盐存在, 再蒸发时B'盐脱水成 为B,当蒸发到m5时 B'完全脱水成为B盐。
图2-17 生成一个水合物(只有一个 共饱点)的三元体系恒温相图
图中的b'点代表B'在水中的溶解
度,c'点代表C盐的溶解度,E点代
表B'和C两种盐的共饱和点,曲线
b'E代表B'盐的溶解度曲线,c'E代表
C盐的溶解度曲线。面积Ab'Ec'代表
不饱和区,B'Eb'代表B'盐的结晶区,
CEc'代表C盐结晶区,CEB'代表B'
三、简单三元水盐体系多温立体相图 四、简单三元体系相变过程的分析 1.直角等腰三角形相图中等温蒸发过程 在无机肥料和无机盐的实际生产过程中,常需 要从饱和了一种盐的三元体系中蒸发掉一部分水, 从而使该种盐更多地沉淀出来。这样的工艺问题是 比较容易解决的,只要对体系进行恒温蒸发即可。 下面用直角等腰三角形表示的恒温相图进行分析。
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BM盐的饱和溶解度曲线,即与
液相呈平衡的固相为BM盐。
a点代表AM-H2O二元体 系中AM盐的溶解度,b点代 表BM-H2O二元体系中BM的
溶解度,c点是ac和bc的交点,
代表AM和BM两种盐共同饱 和时的点(共饱和点),即 与液相呈平衡的固相为AM和 BM两种盐。
面积Aca代表AM盐与其饱 和溶液共存的两相区,面积 Bcb代表BM盐与其饱和溶液共
F =C-P=3-1=2
表示该不饱和区为双变量区。
——END Thank you
(2)独立组分
系统中每一个可以单独分离出来并能在体系外长
期存在的物质,称之为组分。组分是构成整个体系的化学物质, 物质间如果没有化学反应,则组分数与独立组分数相等,如物质 间有化学反应,则组分数减去独立化学反应数,即得独立组分数, (3)自由度 在体系中不致引起相的数目发生变化的条件下,可
以随意独立变动的可变因素(如温度、压力、浓度等)的数目。
存的两相区,面积AcB代表AM
盐和BM盐都与饱和溶液c共存 的三相区,面积Dacb代表单一 液相的不饱和区。
下面用相律分析相图中各点、线、面的意义。 对于相图中点a和点b:组分数为2,相数为2,由相律 公式知
F-C-P=2-2=0
自由度F为0,表示在一定温度条件下,这样的点为无 变量点,不论改变那个强度变量都会使体系发生相的变化。 对于c点,组分数为3,相数为3,则 F =C-P=3-3=0 也是无变量点。 对于ac和bc线上的任何点,组分数为3,相数为2,则
ac m bc n
2.三元体系直角等腰三角形 表示法 直角等腰三角形表示法如图2-4
所示。这种示法的优点是可
用普通方格纸作图。体系以l00g (或l00mol)为基准。横坐标表 示A盐的质量分数,纵坐标表示B 盐的质量分数,坐标原点为纯 水点。水的含量不能从图上直接读 出来,但显然是已知的了。如图
制和应用上都很不方便。为便于使用往往把温度固定,从而使自
由度减少一个,就可用平面图表示出三元体系的平衡状态,这种 相图就是恒温相图。
1.等边三角形表示洼 用这种表示法时,体系的组 成常用分数或百分数(质量分数、 摩尔分数)来表示。三角形的三 个顶点分别代表三个纯组分点, 每个边代表相应二个组分构成的 二元体系,三角形内各点代表三 元体系。 三元体系等边三角形表示法 具有以下特点。 ① 由图2-1可见,在平行于 任何一边的线上的体系中,其对 应的顶点所代表物质的组成都是 相等的。
中P点,A盐的质量分数为a,B盐
的质量分数为b,则水的质量 分数为100 -(a+b)。
直角等腰三角形相图的特点是:由两种盐组成的二元体系的坐标的比 例,与另外两个二元体系不同;连线规则和杠杆规则仍然适用于这种相图。 3.三元体系直角坐标表示法 直角坐标表示法如图2-5所示, 该表示法所取的基准与前两种不同。 它以l00g或l000g(或l000mol)水 为基准。横坐标表示l00g或l000g (或l000mol)水中A盐的克数(或 物质的量)。纵坐标表示l00g或 l000g(或l000mol)水中B盐的克数 (或物质的量)。
对于三元体系,组分数c=3,由相律公式得到自由度为 F=C-P+2=3+2-P=5-P 如不考虑气相存在时,压力影响因素不计,上式变为
F=4-P
因为自由度不能为负值,而三元体系中相数最少为1,最多 为4,则自由度最小值为零。当P=l时,自由度最大即F=4-1=3。 自由度为3表示必须同时指定三个独立变量才能确定体系的 平衡状态。这三个独立变量即是温度和两种盐的组成。因此要全 面表达该体系相平衡的变化规律,必须用三维坐标的立体图来表 示,三个坐标轴分别表示温度和两种盐的组成。但立体图形在绘
② 由图2-2可见, 通过三角形顶点(如 A点)的直线(如
AE)上所有的点,组
成中其他两组分(未 作直线的两顶点B和 C)的含量之比一定, 称之为等比线。
③适用于连线规则和杠杆规则。 例如,在图2-3上有两个状态 点a和b,分别表示两个不同的体 系。这种体系可以是单相的,也 可以是多相。设体系a的质量为n 个单位,体系b的质量为m个单位。 当将两个体系混合后,求所得到 的新体系的位置。 由连线规则可知,新体系必然 位于a,b连线之间的c点处, 具体位置由杠杆规则来计算确定。 根据杠杆规则:
二、三元体系恒温相图表示方法
对水盐体系来说,一种盐与水组成的体系构成二元体系,如 NaCl-H2O。三元体系是由具有共同阳离子或阴离子的两种盐与水
构成的体系。NaCl-KCl-H2O,Na2SO4-(NH4)2SO4-H2O等。在
三元体系中,除两种盐本身外,还可能生成各种水合物盐,也可 能生成各种复盐,因此三元体系要比二元体系复杂得多。 此外还有另外一类三元体系,构成体系的不是两种盐,而是 由 一种碱性物和一种酸性物与水组成的三元体系,如重过磷酸钙生 产,在不考虑磷矿石中的杂质时,可表示为CaO-P2O5-H2O体系, 尿素和碳酸氢铵反应体系可表示为NH3-CO2-H2O体系等。
F=C-P=3-2=1
表示可以自由改变一个强度变量(组成)而不会引起 相的变化。
对于两相区Aca和Bcb组分数为3,相数为2,则 F=C-P-=3-2=1
表示两相区为单变量体系。
对于三相区AcB,组分数为3,相数为3,则 F=C-P=3-3=0
表示三相区为无变量区。因此,一定温度条件下在三
相区内进行的各种过程,液相c的组成总是保持不变。 对于不饱和区Dacb,组分数为3,相数为1,则
工艺条件。
相图是平衡体系各相的组成与条件的关系图,是 以实验测定出来的溶解度数据为基础绘制的图形。 在工业生产上以及在自然界中遇到的水盐体系, 往往不只是一种盐在水中的溶解问题,而总是在水中 同时溶解着几种盐。要处理这类多组分盐水体系,就 需要使用盐水体系相图。
在水盐体系相图研究中经常用来表示溶液组成的方 法有以下几种。 ① l00g溶液中各组分的克数或称质量分数; ② 100g或l000g溶剂(H2O)中含有某一溶质的克数; ③ 每l000g溶剂中含有的某一溶质的物质的量; ④ 100mol干盐含有菜一物质的物质的量。
第二节
简单三元水盐体系相图
一、相图的绘制
要绘制某体系的相图,首
先由文献中查得该体系各组分 的溶解度数据,其次选定合适
的相图表示方法,将这些溶解
度数据标绘在相图上,然后把 每种盐的溶解度数据代表点连 成曲线,就得到了溶解度曲线 或饱和曲线。 如图2-7所示为等边三角形 表示的简单三元水盐体系相图。
图2-8为直角等腰三角形表示
第二章 用
水盐体系相图及其应
在尿素合成过程中,由于二氧化碳转化率不高, 未反应的氨和二氧化碳以及未转化的氨基甲酸铵必
须从液相中分离出来,以氨基甲酸铵水溶液的形式
重新返回合成系统循环使用。为此就必须利用
盐水体系相图分析生产过程中的各种溶液析出氨基
甲酸铵、碳酸盐和尿素结晶体的可能性,分析固液
以及气液相间的平衡等问题,在此基础上拟定生产
第一节
三元体系及其表示法
一、相律
相律是表示平衡体系中,相的数目与其独立
组分数和自由度之间关系的定律,相律的数学
表达式为
F=C-P+2 式中 F-自由度; C-独立组分数; P-相数。
相律中的几个基本概念如下。
(1)相
体系中具有相同物理性质和化学性质的任何一个均匀部
分称之为相。相与相之间有明显的分界面。假如整个体系都是均 一的物质就是单相。
当溶液中该盐的浓度不再变化时,溶液与固体盐之间达到了
液固平衡,这种溶液就是该温度下的饱和溶液。饱和溶液的浓度
就是在指定温度下该物质的溶解度。溶液的浓度低于饱和值时叫 做不饱和溶液。再向其中加入溶质时要继续溶解,溶液的浓度要
增加。溶液的浓度高于饱和值时,称为过饱和溶液。过饱和溶液
是不稳定的,如果向溶液中再投入溶质的晶体(或称之为晶种), 则所有过剩的溶质都将沉淀出来,溶液的浓度将减少,直到达到 该温度下的饱和值时为止。过饱和溶液虽然是不稳定的,但在一 定情况下确能较长时间存在,把这种状态称为介稳平衡或称之为 介稳状态。
的简单三元水盐体系相图。
二、相图中点、线、面的意义
图2-7和图2-8中ac和bc是
由一定温下的实验数据绘出的 两条溶解度曲线。相图中A、B、
D三个顶点分别代表盐AM、
BM和H2O纯组分点,曲线ac 代表有BM盐存在的条件下AM
盐的饱和溶解度曲线,即与液
相呈平衡的固相为AM盐,曲线 bc代表有AM盐存在的条件下