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本文通过对KCl-NH4H2PO4-CO(NH2)2-H2O体系在283.15K下固-液相平衡研究,得出溶解度数据,并绘出相图,为后续的相平衡和共结晶研究,提供了理论基础。KCl-NH4H2PO4-CO(NH2)2-H2O体系是一个五元交互复杂体系,KCl和NH4H2PO4会发生可逆的复分解反应产生NH4Cl和KH2PO4,所以该体系实验所需物料有五种:KCl、NH4H2PO4、NH4Cl、KH2PO4和CO(NH2)2。体系中由于NH4+和K+离子半径相近,两个阳离子分别与Cl-和H2PO4-两阴离子结合,会形成四种固溶体:(K,NH4)H2PO4、(NH4,K)H2PO4、(NH4,K)Cl、(K,NH4)Cl。尿素与NH4Cl反应会形成复盐CO(NH2)2·NH4Cl。Na+,K+//NO3-,H2PO4-,CO(NH2)2-H2O交互体系与KCl-NH4H2PO4-CO(NH2)2-H2O相比,由于K+离子半径大于Na+离子半径,体系虽然为交互体系,但不会有固溶体和水合物形成,属于简单含脲交互体系。KCl-NH4H2PO4-CO(NH2)2-H2O体系由于形成四种固溶体和复盐,绘制相图有一定难度,因此可根据情况相应简化。KCl-NH4H2PO4-CO(NH2)2-H2O体系283.15K相平衡采用等温溶解平衡法研究,即高级体系在次级子体系的共饱和点基础上加入另一物质,在恒温下,经过长时间溶解、搅拌达到固-液相平衡。本体系在283.15K下的相平衡,除五个二元子体系已见报道外,另有8个三元子体系、5个四元子体系和一个总体系,其中,三元子体系:CO(NH2)2-NH4H2PO4-H2O、CO(NH2)2-KCl-H2O、KCl-KH2PO4-H2O、NH4Cl-NH4H2PO4-H2O、NH4Cl-KCl-H2O、NH4H2PO4-KH2PO4-H2O和四元交互子体系:K+,NH4+//Cl-,H2PO4--H2O,本课题组前期已测定。本文对下列七个体系的相平衡进行了研究:三元体系KH2PO4-CO(NH2)2-H2O、CO(NH2)2-NH4Cl-H2O;四元体系:NH4+//Cl-,H2PO4-,CO(NH2)2-H2O、K+//Cl-,H2PO4-,CO(NH2)2-H2O、NH4+,K+//Cl-,CO(NH2)2-H2O、NH4+,K+//H2PO4-,CO(NH2)2-H2O;总体系KCl-NH4H2PO4-CO(NH2)2-H2O,实验测定了它们的溶解度数据,并绘制了相图,研究表明:KH2PO4-CO(NH2)2-H2O体系是一个简单体系,共饱和结晶点只有一个,单变量曲线有两条,有四个区域:不饱和区、尿素结晶区、KH2PO4结晶区、CO(NH2)2和KH2PO4混合结晶区。CO(NH2)2-NH4Cl-H2O三元体系是一个复杂体系,体系平衡固相产生了复盐CO(NH2)2·NH4Cl,结晶区也相对于简单体系多了两个区域。体系有两个共饱和结晶点,两条单变量线,六个区域:不饱和区、尿素结晶区、氯化铵结晶区、CO(NH2)2·NH4Cl和CO(NH2)2混合结晶区、CO(NH2)2·NH4Cl和氯化铵混合结晶区和CO(NH2)2·NH4Cl复盐结晶区。K+//Cl-,H2PO4-,CO(NH2)2-H2O是一个四元简单体系,体系有三个三元子体系,所以单变量曲线有三条,作干盐相图,相图有三个结晶区域:CO(NH2)2结晶区、KH2PO4结晶区和KCl结晶区。NH4+,K+//H2PO4-,CO(NH2)2-H2O体系有三个三元子体系,且平衡固相产生两种固溶体:以NH4H2PO4为主的固溶体(NH4,K)H2PO4和以KH2PO4为主的固溶体(K,NH4)H2PO4。相图有一个共饱和点、三条单变量曲线,三个结晶区域:固溶体(K,NH4)H2PO4结晶区域、固溶体(NH4,K)H2PO4结晶区域和尿素结晶区域。NH4+//Cl-,H2PO4-,CO(NH2)2-H2O体系有三个子体系,由于CO(NH2)2-NH4Cl-H2O子体系有两个共饱和点,所以此体系干盐相图有四条单变量曲线,两个共饱和点、四个结晶区:尿素结晶区、NH4Cl结晶区、NH4H2PO4结晶区和复盐CO(NH2)2·NH4Cl结晶区。NH4+,K+//Cl-,CO(NH2)2-H2O体系平衡固相有复盐和两种固溶体产生,体系干盐相图有三个共饱和点、四条单变量曲线、四个结晶区:尿素结晶区、CO(NH2)2·NH4Cl复盐结晶区、以KCl为主的固溶体(K,NH4)Cl结晶区和以NH4Cl为主的固溶体(NH4,K)Cl结晶区。本文所研究的四个四元子体系中,共饱和点个数共有七个,前期研究的四元NH4+,K+//Cl-,H2PO4--H2O交互体系有两个共饱和点,则五元体系从九个方向加料进行实验。该五元体系中存在复盐CO(NH2)2·NH4Cl、四种部分互溶固溶体:(K,NH4)H2PO4、(NH4,K)H2PO4、(NH4,K)Cl、(K,NH4)Cl。四种离子会产生交互反应,各离子间浓度会互相影响。体系中有九个共饱和结晶点,九条单变量曲线。NH4+-Cl-干盐图,与四元交互体系干盐图类似,但结晶区域更多,结晶区域共有六个:固溶体(K,NH4)Cl结晶区、固溶体(NH4,K)Cl结晶区、固溶体(K,NH4)H2PO4结晶区、固溶体(NH4,K)H2PO4结晶区、尿素结晶区和复盐CO(NH2)2·NH4Cl结晶区。将三种电解质理论模型:Pitzer模型、NRTL模型、Wilson模型运用到多组分固-液相平衡理论研究中。本文对KH2PO4-CO(NH2)2-H2O体系实验溶解度数据运用了三种模型进行模拟。对产生复盐的CO(NH2)2-NH4Cl-H2O和K+//Cl-,H2PO4-,CO(NH2)2-H2O体系的溶解度数据运用Pitzer模型模拟,将实验数据与理论模型关联的数据进行对照,其中三个体系Pitzer模型关联最大相对误差5.77%,最小相对误差0;CO(NH2)2-KH2PO4-H2O体系Wilson模型关联均方差为0.159%,相对平均方差为0.575%,NRTL模型关联均方差为0.136%,均方差为1.58%,结果高度吻合。