文档介绍：第一章 铝酸钠溶液
第1节 Na2O-Al2O3-H2O系
∵铝酸钠就是NaAlO2,而:
2NaAlO2 → Na2O·Al2O3
∴铝酸钠溶液的主体就是Na2O-Al2O3-H2O系
Na2O-Al2O3-H2O →2NaOH-Al2O3
我们研究铝酸钠溶液的性质首先要了解Al2O3
在NaOH溶液中的溶解度与碱液浓度和温度的
关系,以及在不同条件下,与溶液达到平衡的
固相组成——Na2O-Al2O3-H2O系平衡状态图。
Na2O-Al2O3-H2O系平衡状态图的绘制就是
通过测定Al2O3在不同浓度NaOH溶液中的
溶解度来完成的。而溶解度的测定有两种
方式:
(1)定温下,将过量的氧化铝或其水合物
加入到一定浓度的氢氧化钠溶液之中,测出
其极限溶解度;
(2)定温下,使过饱和铝酸钠溶液分解,
测出溶液中氧化铝的最低极限值。
理论上说,两种方法所得到的结果应该是一致的,
但实际上做不到。因此,通常是将两种方法联合使
用,取平均值来绘制Na2O-Al2O3-H2O系平衡状态图。
三元系在定温下的相图(平衡状态图)通常采
用等边三角形表示,但是, Na2O-Al2O3-H2O系可以
说是考察Na2O和Al2O3在H2O中的溶解度,所以可以
转化成直角三角形
A
B
C
wtC→
wtC→
wtA→
A
wtC→
wtB→
B
C
一、相律、相图基本知识
及铝酸钠溶液中Na2O与Al2O3的比值
1. 相律
相律——确定多相平衡体系的独立组元
数、相数和外界影响因素个数与体系可独立
变化条件个数的关系: f = C –Φ+ n
C —独立组元数:
C = N- R = N-(N-M)= M
Φ—相数:液态为1相,1种固体为1相
n —外界影响因素个数:通常为T 和p,即 n = 2或1
f —自由度(数): fmin= 0,无变量体系,
f =1,单变量体系, f =2,双变量体系,…,…。
当Φ达到最小( Φ=1)时, f 达到最大值:
fmax= C + n –1
对Na2O-Al2O3-H2O系而言, C = 3,
压强、温度恒定时, n = 0,则: f = 3 –Φ
纯铝酸钠溶液为单相,则 f = 2, Na2O和Al2O3
的浓度可以分别改变而不相互影响;若Na2O或Al2O3
中有1种达到饱和(有固体存在),即Φ=2,则f = 1,
未饱和物种浓度变化将引起饱和物种的饱和浓度发
生变化;若Na2O或Al2O3都达到饱和,即Φ=3,则
f = 0, Na2O或Al2O3的浓度均不能变化。
2. 铝酸钠溶液中Na2O与Al2O3的比值
Na2O-Al2O3-H2O系的Na2O与Al2O3的比值反映
了铝酸钠溶液中氧化铝的饱和程度、溶液的稳定性,
是氧化铝生产中的一项重要技术指标,称为苛性比(值) 。国际上有两种通用的表示方法:
(1)αK :即铝酸钠溶液中苛性Na2O与Al2O3的摩尔比
我国是采用这种表示方法
Na2OC = Na2CO3, Na2OS = Na2SO4
Na2OT = Na2O + Na2OC
(2)A/C:即铝酸钠溶液中Na2O与Al2O3的质量比,Na与Al无论存在形式均化为Na2CO3与Al2O3,并以质量计:
实际生产中,总是αK >1
0 10 20 30 40 50 60
wt(Na2O)→
E (Na2O·Al2O3·)
90 80 70 60 50 40 30 20 10
wt(Al2O3)→
C
D()
T(,三水铝石)
B
H (Na2O·Al2O3)
αK=3
αK=1
二、30℃下的Na2O-Al2O3-H2O系平衡状态图
0B线:三水铝石在氢氧化钠
溶液中的溶解度曲线;
cNaOH↑,三水铝石溶解度↑;
BC线: Na2O·Al2O3·
(水合铝酸钠)在氢氧化钠
溶液中的溶解度曲线;
cNaOH↑,水合铝酸钠溶解度↓;
CD线:NaOH·H2O在铝酸钠溶
液中的溶解度曲线;
C铝酸钠↑,NaOH·H2O溶解度↓
(NaOH·H2O = ·)
Ⅰ区:铝酸钠溶液单相区;
Ⅱ区:三水铝石(Al2O3·3H2O)与
铝酸钠溶液两相区;
Ⅲ区:水合铝酸钠与铝酸钠
溶液两相区;
Ⅳ区:三水铝石、NaOH·H2O
与铝酸钠溶液三相区;
Ⅴ区: Na2O·Al2O3·
铝酸钠溶液、NaOH·H2O
三相区;
氧化铝生产过程就是在Ⅰ、Ⅱ两个区域内穿梭。
E (Na2O·Al2O3·)
0 10 20 30 40 50 60
wt(Na2O)→
90 80 70 60 50