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铯盐—混合溶剂体系平衡溶解度及其相关系研究

翟全国  
【摘要】:本论文由综述和研究报告两部分组成,第一部分为综述部分,第二部分为研究报告,研究报告由十部分组成。 综述部分简要介绍了铷、铯及其化合物的存在,提取,分离分析和应用等相关基础知识,重点对无机盐一混合溶剂体系,尤其是碱金属、碱土金属盐—混合溶剂体系的研究进行了较为全面的概括和总结。开展这类体系的溶解度,物理化学及相关系的研究,不仅可以为溶液化学提供基础热力学数据,而且有可能为寻找设计盐类分离纯化的新方法提供依据。 我们采用半微量相平衡测定装置以及相应的取样技术,研究了0℃—50℃的Cs_2SO_4—ROH(R=CH_(3~-),C_2H_(5~-),n-C_3H_(7~-),i-C_3H_(7~-))—H_2O及Cs_2CO_3—ROH(R=CH_(3~-),C_2H_(5~-),n-C_3H_(7~-),i-C_3H_(7~-))—H_2O三元体系的相平衡情况,实验结果表明,除Cs_2SO_4—CH_3OH—H_2O和Cs_2CO_3—CH_3OH—H_2O体系没有发生分层现象外,其它体系均出现分层,而且随温度的升高和脂肪醇中碳原子个数的增加,分层区域增大。用Schreinmaker“湿渣结线法”和热重分析同时对平衡固相进行分析,发现在实验研究温度范围内,硫酸铯体系的平衡固相均为无水盐,而碳酸铯体系的平衡固相有两种,一种是无水碳酸铯,另一种是Cs_2CO_3·3.5H_2O。在硫酸铯体系的完整相图中,观察到五个相区,分别为L,L+L,L+S(两个)和L+L+S相区,即非饱和的单液相区,非饱和的双液相区,饱和的单液相区和饱和的双液相区。而在碳酸铯体系的相图中,由于多存在一种固相,所以多观察到一个相区,即L+S+S相区。我们同时研究了-10℃,10℃,30℃和50℃四个温度下CsNO_3—C_2H_5OH—H_2O三元体系的相平衡情况,在该体系的研究过程中,没有观察到分层现象,体系的相图为一单枝溶解曲线,随着乙醇含量的增加,CsNO_3的溶解度显著降低,平衡固相为无水盐。 在25℃,35℃和45℃三个温度下Cs_2SO_4—PEG—H_2O三元体系的研究过程中,同样观察到分层现象,双液相区随温度的升高和聚乙二醇分子量的增加(1 000,4000,1 0000)均有所扩大,在该体系的等温相图中存在六个相区,分别为L,L+L,L+S(两个)和L+L+S和L+S+S相区(一 种固相为无水硫酸艳, 用五参数方程y二 另一种为聚乙二醇)。 a+b xo·5+ex+dxZ 十 对所有分层体系的双液线实验 e万’ 数据进行了拟合,用Othmer一Tobias方程和Baneroft’s方程对所有分层体系 的结线实验数据进行了关联,结果较为满意。同时测定了液相的密度和折 光率等物理化学性质数据,我们也对以上体系产生分层现象的机理做了尝 试性的解释。


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