亚熔盐法铬盐清洁生产工艺多元电解质水溶液基础物性研究

【摘要】： 基础物性数据在多元电解质溶液基础研究与化学化工、湿法冶金过程工业设计中具有十分重要的作用。中国科学院过程工程研究所开拓的低温亚熔盐液相氧化法铬盐清洁工艺与集成技术大幅度提高了资源转化率,实现了铬铁矿资源的全组分深度利用,开辟了反应介质内循环和废弃物零排放的生态化工模式,有望成为行业替代绿色技术。对该工艺过程涉及的复杂多元电解质溶液进行系统的基础物性研究,建立完善的基础物性数据库十分必要。本文以工艺过程中最重要的三元水盐体系KOH-K2CrO4-H2O为研究对象,对其密度、运动粘度等基础物性数据进行了研究,研究结果对于亚熔盐非常规介质基础研究与工艺过程优化设计具有重要的参考意义。 本论文在以下几方面取得了创新性进展： (1)系统研究了15℃-60℃、KOH浓度0.5～3 mol·L-1、K2Cr04浓度从0 mol·L-1至近饱和浓度范围内,KOH-K2CrO4-H20三元溶液的密度和粘度的变化规律。研究结果表明：该体系密度随温度升高呈线性降低,随各组分浓度增大呈线性增大；粘度的自然对数随温度升高呈二次曲线规律降低,随组分浓度增大呈线性增大； (2)在实验测定数据的基础上,采用最小二乘法,建立了KOHK2CrO4-H20三元体系密度、粘度与温度的经验关联式,采用关联式预测的结果与实验结果符合较好； (3)选用Pitzer离子相互作用模型,由KOH-H2O、K2CrO4-H2O两个二元电解质溶液的密度回归了两个体系在25℃、30℃、40℃、50℃、60℃下的Pitzer离子相互作用参数,并用这些参数推算了相应温度和浓度范围下KOH-K2CrO4-H2O三元溶液的密度,预测结果与实验结果吻合较好,为更多组分电解质溶液的密度计算提供了参数支持与理论指导； (4)运用Java程序设计语言,建立了不同温度下KOH-K2CrO4-H2O三元电解质溶液的密度、粘度计算工具,方便了工程应用,为多元体系物性数据库的建立打下了良好基础。 【关键词】：亚熔盐 多元电解质溶液 氢氧化钾 铬酸钾 密度 粘度 Pitzer模型
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TF114.5
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 铬盐生产技术发展14-15
• 1.2 亚熔盐法铬盐清洁生产工艺15-16
• 1.3 多元溶液组成分析16-17
• 1.3.1 铬铁矿资源概况及典型组成16
• 1.3.2 多元溶液组成、温度分析16-17
• 1.4 多元物系密度、粘度研究方法概述17-21
• 1.4.1 单因素实验18
• 1.4.2 二次回归正交设计模型18-19
• 1.4.3 经验方程19-21
• 1.5 本文主要研究内容21-24
• 第二章 KOH-K_2CrO_4-H_2O三元体系密度研究24-38
• 2.1 实验研究方法24-25
• 2.1.1 主要试剂及仪器24
• 2.1.2 操作步骤24-25
• 2.1.3 分析方法25
• 2.2 密度测定结果与讨论25-35
• 2.2.1 三元体系密度与温度的关系27-30
• 2.2.2 三元体系密度与KOH浓度的关系30-32
• 2.2.3 三元体系密度与K_2CrO_4浓度的关系32-35
• 2.3 密度经验公式与误差分析35-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第三章 KOH-K_2CrO_4-H_2O三元体系密度Pitzer模型建立38-48
• 3.1 Pitzer模型描述38-41
• 3.1.1 二元体系39-40
• 3.1.2 三元体系40-41
• 3.2 二元体系计算41-45
• 3.2.1 单一电解质密度数据42-44
• 3.2.2 单一电解质参数计算及检验44-45
• 3.3 三元体系密度预测45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 KOH-K_2CrO_4-H_2O三元体系粘度研究48-60
• 4.1 粘度的测定48-49
• 4.2 粘度测定结果与讨论49-57
• 4.2.1 三元体系粘度与温度的关系50-53
• 4.2.2 三元体系粘度与KOH浓度的关系53-55
• 4.2.3 三元体系粘度与K_2CrO_4浓度的关系55-57
• 4.3 粘度经验公式与误差分析57-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第五章 三元体系密度、粘度计算工具的建立60-68
• 5.1 工具使用演示60-61
• 5.2 程序代码61-67
• 5.3 本章小结67-68
• 第六章 结论及今后工作的建议68-70
• 6.1 结论68
• 6.2 今后工作的建议68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-76
• 研究成果及发表的学术论文76-78
• 作者和导师简介78

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