浅析如何在溶剂萃取机理研究中正确使用斜率法

斜率法是萃取机理研究最为常用的方法之一。尽管其理论基础和使用方法非常简单,但该方法却常常被误用,导致其非但不能有效的确定萃取机理,反而产生了误导性结论。本文以t-BAMBP萃取碱金属离子(K~+、Rb~+、Cs~+)体系为例讨论了常见的错误用法以及造成这类情况的根源问题,之后对其他萃取体系中类似错误用法进行了简要评述,表明斜率法的错误使用主要源于对萃取反应方程式的错误假定及对工作方程推导过程中引入的近似处理理解不当。最后总结了在萃取机理研究中正确使用斜率法的几点注意事项。     

Na+,K+,Rb+,Cs+//SO2-4-H2O体系固液相平衡热力学模拟

锂云母、铯榴石等矿物的硫酸盐焙烧浸出,是从中提取锂铷铯钾等碱金属元素的重要步骤,所得硫酸盐浸出液可近似看作Li⁺,Na⁺,K⁺,Rb⁺,Cs+ // SO₄2--H₂O六元水盐体系;其在浓缩过程呈现复杂的成盐特征,增加了各碱金属元素分离提取的难度,研究其相关水盐体系相图和相平衡性质对理解浸出液中碱金属的分离具有重要的理论指导意义。本文采用Pitzer-Simonson-Clegg超额Gibbs自由能方程和具有内在热力学一致性的CALPHAD方法,构建了Na⁺,K⁺,Rb⁺,Cs⁺//SO₄2--H₂O五元体系的多温固液相平衡热力学模型。借助该模型:1)实现了对Na₂SO₄₊Rb₂SO₄₊H₂O、Na₂SO₄₊Cs₂SO₄₊H₂O和K₂SO₄₊Cs₂SO₄₊H₂O三元体系的多温溶解度等温线的准确描述,并进一步构建了这些体系在240.15~380.15 K温度范围内的多温相图;2)实现了对K₂SO₄+Rb₂SO₄₊H₂O和Rb₂SO₄₊Cs₂SO₄₊H₂O体系中存在的固溶体相—水溶液平衡关系的准确描述,确认了(K,Rb)₂SO₄连续固溶体、以及(Rb,Cs)₂SO₄(α)和(Rb,Cs)₂SO₄(β)间断固溶体存在的合理性;3)预测了上述五元体系中所包含的全部4个四元子体系(Na₂SO₄₊ K₂SO₄₊ Rb₂SO₄+H₂O、Na₂SO₄ + K₂SO₄₊Cs₂SO₄₊ H₂O、Na₂SO₄₊ Rb₂SO₄₊Cs₂SO₄ + H₂O和K₂SO₄₊Rb₂SO₄₊Cs₂SO₄₊ H₂O)的相图,明确了四元相图中固溶体的类型及形成区域。然而,模型预测结果与现有四元体系实验数据间存在普遍的不一致性,尤其是固溶体形成区域,但模型预测结果从非实验角度给出了重要参考,对现有实验提出了挑战,未来对这些体系开展更为精细的实验研究非常必要。     

288.15 K-323.15 K下氯化锂、硫酸锂溶液的密度及摩尔体积研究

用振荡管密度计测定了常压下,温度在288.15-323.15 K范围内不同离子强度的LiCl和 Li₂SO₄溶液的密度,计算了两种锂盐在不同温度下的表观摩尔体积,溶液的浓度范围分别为(0.1~18.9) mol·kg-1及(0.03~3.0)mol·kg-1。用Pitzer离子相互作用模型拟合了LiCl和Li₂SO₄不同温度下的的Pitzer单电解质体积参数,模型的计算值与实验值相吻合良好。     

高碳铬铁EDXRF分析中的制样条件优化

利用能量色散X射线荧光光谱分析技术(EDXRF)检测高碳铬铁,能实现对主次组分的同时测量,且无需对铬铁样品进行化学处理。实验以荧光强度和测试精密度为指标,采用单因素试验考察了粉末压片制样过程中称样量、粘结剂种类与用量、研磨时间、压片压力、保压时间等制样条件对测量结果的影响趋势,并将优化后的条件用于对高碳铬铁的检测。结果表明,使用6 g样品和0.4 g微晶纤维素,研磨时间为3 min,压片压力为40 MPa,保压时间为1 min时制得的样片表面光滑,测定重现性好。精密度和稳定性分析表示,各元素测定结果的相对标准偏差(RSD)均小于0.5%,证明优化制样条件后可以满足利用EDXRF定量分析铬铁主次元素的要求。     

原子吸收光谱法测定卤水中铷的不确定度评定

通过对电离缓冲原子吸收光谱法测定卤水中铷含量的过程进行分析,建立了该法的不确定度评价数学模型,系统分析并计算了各不确定度分量、合并不确定度和扩展不确定度。测定结果显示,卤水样品中铷含量为170±3.2 mg.L-1,由待测溶液浓度引入的不确定度为影响测定结果的最主要因素。     

Na+,K+,Mg2+,Ca2+//Cl-,SO42——H2O六元体系中杂卤石形成条件的再认识

研究海水体系(即Na⁺,K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺∥Cl^-,$SO_{4}^{2-}$-H₂O六元体系)中杂卤石的形成条件不仅有助于理解海相蒸发盐成因,对开发杂卤石钾资源利用技术也具有重要的指导作用。但杂卤石以及其他含有硫酸钙矿物(如二水石膏、半水石膏、无水石膏、钾石膏、多钙钾石膏、钙芒硝和水钙芒硝)的相平衡,无论是在实验研究方面还是在热力学模拟方面都仍然存在很多争议。由于缺乏杂卤石在复杂水溶液体系中可靠的相平衡数据,使人们对认识杂卤石成因和利用杂卤石钾资源带来巨大障碍。本工作对海水体系中杂卤石的形成条件进行了热力学模拟和实验研究。超过一年的长时间固液平衡实验表明25 ℃下Na⁺,K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺∥Cl^-,$SO_{4}^{2-}$-H₂O六元体系中杂卤石的形成区域极为可观,且较前人实验结果均大数倍;同时证实了热力学模型预测结果的可靠性。这些结果为讨论盐矿床中杂卤石的形成条件提供了物理化学依据。25 ℃下可靠的热力学信息表明:杂卤石与其他盐类矿物的共生情况丰富多样,并且与前人看法不同,杂卤石的形成并不需要极高的钾、镁浓度。这给以杂卤石为指示寻找可溶性固体钾盐带来了挑战,但却指示了以杂卤石为线索更容易找到钾、镁盐未饱和的富钾卤水。     

离子色谱法测定高盐卤水中铷、铯离子

铷、铯及其化合物是重要的先进能源材料。我国盐湖和深部卤水中蕴藏丰富的铷、铯资源。铷、铯离子含量的准确快速测定对于其资源开发具有重要意义。本研究建立了离子色谱法测定高盐卤水中 Rb+Cs+离子的方法。选用 Metrosep C6-150柱( 150 mm × 4 mm)为分离柱,以 5 mmol·L-1羟基乙叉二膦酸( HEDP)和 15 %乙腈、的混和溶液为流动相,流速 0.9 mL·min-1柱温 35 ℃,进样量 20 μL,卤水样品中 Rb+、Cs+离子与 Li+、Na+、K+、Mg2 +、Ca2 +、Sr2 +等常见共存离子在 8 min内有效分离,。Rb+Cs+质量浓度在 1～500 mg·L-1范围内,相关系数均大于 0.999 9,方法检出限为 0.19 mg·L-1和 0.36 mg·L-1,定量限分别为 0.6、2 mg·L-1和 1.21 mg·L-1,加标回收率为 99.43 %～102.03 %。本方法样品处理简便、准确度高、线性范围宽,适用于卤水中微量和常量铷、铯离子的快速准确测定。     

北京地区典型土壤剖面分子标志物分布特征

对北京地区具代表性的环境功能区土壤剖面中的藿烷、甾烷、芳香甾烷类分子标志物含量及组成变化进行了分析。在10个土壤剖面中都检测到了不同浓度的藿烷与甾烷系列化合物,其中水稻田（B9）和城区绿地（B7）这些化合物的含量最高,在农田（B6、B9）和城区绿地（B7）表层土壤中还检测到了少量的三芳甾烷。土壤剖面中藿烷和甾烷含量随深度的增大而降低,在表层30 cm深度范围内的变化较大,30 cm以下其含量波动甚微,但不同深度土层中藿烷和甾烷化合物的指纹特征相近。表明表层土壤均不同程度受到了化石燃料及其衍生物的影响,并且土壤剖面不同深度土壤中藿烷和甾烷具有相关性,受石油类燃烧污染源的影响较大,煤燃烧污染影响的比重相对较小,而且深部土壤的藿烷与甾烷主要来源于表层土壤。     

ICP-AES测定微量碘进样装置的设计及应用

针对电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)直接测定碘灵敏度低、检出限高的问题,本文设计了一种用于微量碘测定的ICP-AES进样装置。采用该装置可大幅降低ICP-AES对碘的检出限,同时降低了卤水中常见共存离子对碘测定的干扰。采用该装置3 min可完成一次测定,方法线性范围为1.65～10 000μg·L~(-1)。将建立的方法用于实际卤水(包括南翼山油田水和达州深部地下卤水)中微量碘的测定,加标回收率为96%～104%,测定的RSD小于2%。     

298.15K下KCl-RbCl-H2O体系热力学性质的等压研究

用等压法测定了298.15 K下氯化物型含铷卤水的三元子体系KCl-Rb Cl-H2O的等压平衡浓度,混合溶液的离子强度范围从0.5 mol·kg-1到4.9 mol·kg-1。由实验结果计算了混合溶液的渗透系数、水活度,根据Pitzer离子相互作用模型对实验结果进行参数化研究,拟合得到了描述KCl-Rb Cl-H2O混合溶液中离子间相互作用的Pitzer混合参数。用Pitzer模型计算的混合溶液的渗透系数、水活度与实验结果相一致。