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电解质水溶液是化学化工、环境化学、生物化学,湿法冶金等领域常见的体系,其相平衡的热力学研究是指导许多工艺过程的理论基础,因而具有重要的意义。 本文对电解质水溶液、活度系数的实验测定、简单三元水盐体系平衡的计算方法、固溶体活度系数的关联以及含有固溶体三元水盐体系相平衡的计算方法等内容进行了研究和讨论。 作者首先建立了测定混合电解质水溶液离子平均活度系数的实验装置并进行了校验。以35℃NaCl-KCl-H2O和25℃KBr-NaBr-H2O体系为研究对象,测定了体系中每种溶质的离子平均活度系数,回归了各体系Pitzer方程中的离子间相互作用系数,并将Pitzer方程与弥散晶格理论的Frank-Thompson公式进行了比较。 为对简单水盐体系的相图进行预测,提出了新的计算简单三元水盐体系相平衡的方法,并给出了该方法的程序和框图。该方法根据平衡时各组分在各相中化学位相等的原理,给定系统总组成和液相的初值,计算出各组分在液相中的活度,然后判断其在各相中的化学位是否相等,从而判断该组分是否达到相平衡。本文以25℃下NaCl-KCl-H2O、NaCl-NH4Cl-H2O、NaNO3-KNO3-H2O体系为研究对象,验证了该方法的可行性,计算结果令人满意。 为了研究含有固溶体三元水盐体系的相平衡,建立了测定水盐体系相平衡数据的实验装置,通过XRD验证了MgCl2-MgBr2-H2O体系中确实生成了固溶体,测定了25℃下MgCl2-MgBr2-H2O体系和(NH4)2SO4-K2SO4-H2O体系的液固平衡数据;采用湿渣法,绘出了这两个体系的相图。 含有固溶体的复杂三元水盐体系相平衡的预测,在实际工业生产中具有重要的意义,但文献报道很少,本文给出了两种解决此类问题的方法:其一,是根据本文提出的计算固溶体活度系数方法,由相平衡的热力学关系式计算相图;其二,是通过本文提出的关联平衡液相组成与固相组成间的经验式,完成相图的计算。本文对25℃下NH4Cl-KCl-H2O、(NH4)2SO4-K2SO4-H2O、MgCl2-MgBr2-H2O、K2SO4-K2CrO4-H2O体系进行研究,预测结果与实验值能较好的吻合。