五元体系Cd2+，K+，Na+//SO42-，Cl--H2O的三元及四元子体系298K相平衡研究

论文摘要

采用等温溶解平衡法研究了了五元体系Cd2+, K+, Na+//SO42-, Cl--H2O的子体系298K时的相平衡关系,其中包括3个三元体系：Cd2+//SO42-, Cl--H2O; Cd2+, K+// Cl--H2O; Cd2+,Na+//Cl--H2O;3个四元体系：Cd2+, K+//SO42-, Cl--H2O; Cd2+, K+, Na+ //SO42--H2O及Cd2+//SO42-, Cl-, NO3--H2O。测定了上述各体系298K时平衡液相的溶解度及物化性质（密度、折光率、pH值）。依据实验数据,绘制了各体系的平衡溶解度图、水图及物化性质-组成图。研究发现,三元体系Cd2+//SO42,Cl--H2O在298 K温度下属于简单共饱和型,无复盐或固溶体生成。相图有1个共饱点,2条单变量曲线,2个结晶区。结晶区对应的平衡固相为3CdS04·8H20和CdCl2·H2O, CdCl2·H2O的结晶区小于3CdSO4-8H2O的结晶区。CdCl2与CdSO4互有盐析作用。三元体系Cd2+, K+//Cl--H2O在298K时有复盐Cd3KCl7·4H2O及KCdCl3产生,无固溶体生成。相图由3个无变量点,4条单变量曲线和4个结晶相区组成。4个结晶区分别对应于单盐CdCl2·H2O、KCl及复盐Cd3KCl7·4H2O、KCdCl3的结晶区,结晶区。4个结晶区的大小依次为：KCdCl3>KCl>Cd3KCl7·4H2O>CdCl2-H2O。298K时三元体系Cd2+, Na+//Cl--H2O有复盐Na2CdCl4·3H2O生成。相图含有2个无变量点,3条单变量曲线,3个等温结晶相区组成。结晶相区分别对应于盐CdCl2·5/2H2O, NaCl及复盐Na2CdCl3·3H2O。3个结晶区的大小依次为：NaCl>Na2CdCl4·3H2O>CdCl2·H2O,故各盐的溶解度大小依次为：CdCl2·H2O> Na2CdCl4·3H2O>NaCl。研究表明该体系中氯化镉的溶解度较大,因此镉离子在土壤溶液中迁移性强,增加了对土壤环境污染风险。并且当土壤溶液中Na+,Cd2+与Cl-同时存在,达平衡时,镉盐对钠盐有盐析作用,促进Na+从土壤溶液中析出。四元体系Cd2+//SO42-, Cl-, NO3--H2O 298 K时属于简单共饱和型,体系中无复盐及固溶体生成,其相图含有1个共饱点,3条单变量曲线和3个固相结晶区。结晶区分别对应于盐CdCl2·H2O, CdSO4·H2O和Cd（NO3）2·8H2O。其中硝酸镉的结晶区最小,硫酸镉的结晶区最大。3种盐的溶解度大小依次为：Cd（NO3）2>CdCl2>CdSO4,表明当该体系达固-液相平衡时,土壤溶液中以硝酸盐形式存在的镉的迁移能力较另外两种形式的强,其对土壤环境污染风险较大。研究还发现共存盐Cd（NO3）2、CdCl2对硫酸镉具有盐析作用。交互四元体系Cd2+, K+//SO42-, Cl--H2O在298K时的相图有3个无变量点,7条单变量曲线和5个结晶相区。5个结晶相区分别为：K2SO, KCl, CdCl2·H2O, Cd3KCl7·4H2O,3CdSO48H2O;各盐的结晶区大小依次为：K2SO4> KCl> 3CdSO4·8H2O>Cd3KCl7·4H2O> CdCl2H2O,其溶解度顺序为：K2SO4<KCl< 3CdSO4·8H2O<Cd3KCl7·4H2O<CdCl2H2O。研究表明,该体系中氯化镉盐的溶解度较大,因此镉离子在土壤溶液中迁移性强,增加了对土壤环境污染风险。并且当土壤溶液中Cd2+, K+, Cl与SO42-同时存在,达固液平衡时,镉盐对钾盐有盐析作用,促进K+从土壤溶液中析出。298K时四元体系Na+, K+, Cd2+//SO42--H2O为复杂共饱和型,有复盐Na2SO4-3K2SO4生成,其相图含有5条单变量曲线,2个共饱点和4个结晶区。4个结晶区分别对应于盐K2SO4、Na2SO4·3K2SO4、Na2SO4·10H2O和CdSO4·H2O。各盐结晶区大小依次为：K2SO4>Na2SO4·10H2O>Na2SO4·3K2SO4>CdSO4·H2O,其溶解度顺序为：CdSO4·H2O>Na2SO4·3K2SO4>Na2SO4·10H2O>K2SO4。实验结果表明该体系中硫酸镉的溶解度较大,因此镉离子在土壤溶液中迁移性比较强,增加了对土壤环境污染风险。当土壤溶液中Na+, K+, Cd2+与SO42-同时存在,达固-液相平衡时,CdSO4对K2SO4、Na2SO4有增溶作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 前言
• 1.2 立题依据
• 1.3 研究现状
• 1.3.1 土壤环境中镉的来源
• 1.3.2 土壤镉污染研究现状
• 1.3.3 土壤镉的生物有效性及毒性研究现状
• 1.3.4 稳定相平衡研究现状
• 1.3.5 环境中含镉体系热力学相平衡研究现状
• 1.4 研究内容及方案
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 1.5 课题来源
• 1.6 预期研究成果
• 1.7 创新之处
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验试剂
• 2.2 实验设备和仪器
• 2.3 实验方法
• 2.4 分析方法
• 2.4.1 平衡液相组成的测定方法
• 2.4.2 平衡液相物化性质测定方法
• 2.4.3 平衡固相分析方法
• 第3章 三元子体系298K时相平衡研究
• 3.1 实验研究现状
• 2+//SO₄^2-,Cl^--H₂O 298K下等温相平衡的研究'>3.2 三元体系Cd²⁺//SO₄^2-,Cl^--H₂O 298K下等温相平衡的研究
• 3.2.1 等温相平衡的实验研究结果
• 3.2.2 相图的绘制与分析
• 2+,K⁺//Cl^--H₂O 298K时相平衡研究'>3.3 三元体系Cd²⁺,K⁺//Cl^--H₂O 298K时相平衡研究
• 3.3.1 实验结果
• 3.3.2 相图的绘制与分析
• 2+,Na⁺//Cl^--H₂O 298K时相平衡研究'>3.4 三元体系Cd²⁺,Na⁺//Cl^--H₂O 298K时相平衡研究
• 3.4.1 实验结果
• 3.4.2 相图的绘制与分析
• 3.5 小结
• 第4章 四元体系298 K稳定相平衡的研究
• 4.1 实验研究现状
• 2+//Cl^-,SO₄^2-,NO₃^-H₂O 298K下相平衡的研究'>4.2 四元体系Cd²⁺//Cl^-,SO₄^2-,NO₃^-H₂O 298K下相平衡的研究
• 4.2.1 实验结果
• 4.2.2 相图的绘制与分析
• +,Cd²⁺//SO₄^2--H₂O 298K下相平衡的研究'>4.3 四元体系Na+,K⁺,Cd²⁺//SO₄^2--H₂O 298K下相平衡的研究
• 4.3.1 实验结果
• 4.3.2 相图的绘制与分析
• +,Cd²⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O 298K时稳定相平衡研究'>4.4 交互四元体系K⁺,Cd²⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O 298K时稳定相平衡研究
• 4.4.1 实验结果
• 4.4.2 相图的绘制与分析
• 4.5 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果
• 附录 部分固相的X射线-粉晶衍射图