鹽湖鹵水兌鹵過程中pH值變化規(guī)律

候文閣 侯彬彬 楊尚明 高敏 王明珍

摘要：實(shí)驗(yàn)測(cè)定了某鹽湖鹵水（原料鹵水）與利用鹽湖鹵水酸化沉淀法制備硼酸后的尾液（沉硼尾液）兌鹵過程中pH值，確定了最佳混合條件為攪拌30min，攪拌速度為150r/min，混合溫度為常溫。結(jié)果發(fā)現(xiàn)兌鹵過程中隨著原料鹵水的增加，兌鹵液的pH值先變化較大后又趨于穩(wěn)定的變化規(guī)律。鹵水兌鹵過程中pH值變化規(guī)律對(duì)鹽湖資源綜合利用及開發(fā)研究具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：鹵水;兌鹵過程;pH值;規(guī)律

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引言

目前鹽湖鹵水制備碳酸鋰的工藝中，使用膜分離法是最經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的提鋰方法。但由于硼雜質(zhì)的存在，在膜分離的過程中易結(jié)鹽，影響膜分離的效果。鹵水pH變化時(shí)體系酸堿變化的數(shù)字表現(xiàn)，其根源是酸堿平衡移動(dòng)，但由鹽湖鹵水的特性決定，其酸堿度與普通水溶液在混合過程中存在著差異。沉硼尾液與原料鹵水以不同比例兌鹵后，兌鹵液組分中的陰陽離子濃度會(huì)發(fā)生變化。由于沉硼尾液的pH值為1.36，而原料鹵水的pH值為4.48，在沉硼尾液量不變的時(shí)候，增加原料鹵水的量，pH會(huì)上升。此項(xiàng)研究對(duì)于鹽湖鹵水pH研究具有指導(dǎo)性意義。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)原理

在利用鹽湖鹵水生產(chǎn)碳酸鋰過程中，最為關(guān)鍵的因素是物料中的鋰含量。鋰含量較高時(shí)則消耗的物料較少且具有較高的轉(zhuǎn)化率。鹽湖鹵水中的鋰含量較低時(shí)會(huì)較低鋰鎂分離效能，影響產(chǎn)率。而沉硼尾液與原料鹵水兌鹵過程中鋰含量基本保持不變，同時(shí)降低其中硼含量，增加鋰鎂分離設(shè)備的安全性能。

1.2鹽湖鹵水鹽酸酸化沉淀法制備硼酸

向原料鹵水中逐漸加入工業(yè)鹽酸，邊加邊攪拌，反應(yīng)溫度為常溫，攪拌速度為200r/min，滴加速度為1mL/min，用PHBJ-260便攜式pH計(jì)檢測(cè)溶液的pH值，當(dāng)溶液的pH值在1.0-1.5之間時(shí)，停止加酸，反應(yīng)結(jié)束。然后再充分?jǐn)嚢?5min，使得反應(yīng)完全。對(duì)反應(yīng)液進(jìn)行固液分離，得到的液相即為沉硼尾液，得到的固相即為硼酸。檢測(cè)原料鹵水和沉硼尾液中各組分含量。

1.3確定原料鹵水與沉硼尾液兌鹵時(shí)的混合條件

常溫下，分別以100r/min、150r/min、200r/min、250r/min的攪拌速度，攪拌15min，觀察兌鹵后pH穩(wěn)定的速度。結(jié)果顯示提高攪拌速度可縮短混合兌鹵趨于穩(wěn)定的時(shí)間，但攪拌速度在150r/min以上后變化不大，因此兌鹵混合攪拌時(shí)間選擇為150r/min。

1.4原料鹵水與沉硼尾液以不同比例兌鹵對(duì)溶液pH值影響

固定沉硼尾液量，以1：20、1：10、3：20、1：5、1：4、3：10、7：20、2：5、9：20、1：2、11：20、3：5、13：20、7：10、3：4、4：5、17：20、9：10、19：20、1：1（原料鹵水與沉硼尾液體積比）的

比例將原料鹵水與沉硼尾液進(jìn)行混合兌鹵，在常溫下攪拌15min，攪拌速度150r/min（下同），檢測(cè)溶液的pH值。按照1：1兌鹵比例兌鹵后的兌鹵液檢測(cè)其中各組分含量。

1.5二次水與沉硼尾液以不同比例兌鹵對(duì)溶液pH值影響

固定沉硼尾液量，以1：20、1：10、3：20、1：5、1：4、3：10、7：20、2：5、9：20、1：2、11：20、3：5、13：20、7：10、3：4、4：5、17：20、9：10、19：20、1：1（二次水與沉硼尾液體積比）的比例將二次水與沉硼尾液進(jìn)行混合（按1.4中混合條件進(jìn)行），檢測(cè)溶液的pH值。

1.6二次水與原料鹵水以不同比例兌鹵對(duì)溶液pH值影響

固定二次水量，以1：20、1：10、3：20、1：5、1：4、3：10、7：20、2：5、9：20、1：2、11：20、3：5、13：20、7：10、3：4、4：5、17：20、9：10、19：20、1：1（原料鹵水與二次水體積比）的比例將二次水與沉硼尾液進(jìn)行混合（按1.4中混合條件進(jìn)行），檢測(cè)溶液的pH值。

2結(jié)果與討論

2.1沉硼尾液與原料鹵水以及各兌鹵液的檢測(cè)分析數(shù)據(jù)

沉硼尾液與原料鹵水、兌鹵液中各組分的檢測(cè)分析結(jié)果如下：

從表中可以看出兌鹵液各組分含量接近于原料鹵水與沉硼尾液平均含量，而溶液的pH不是成比例的，也不是簡(jiǎn)單的對(duì)數(shù)關(guān)系，理論上計(jì)算（忽略體積變化），混合液的pH值應(yīng)為1.66，而實(shí)際pH值為4.39，差別較大。

2.2沉硼尾液與原料鹵水不同比例下兌鹵后液體的pH值變化

沉硼尾液與原料鹵水以不同比例下兌鹵后兌鹵液的pH值對(duì)照表和變化趨勢(shì)，沉硼尾液與原料鹵水以不同比例兌鹵后，兌鹵液pH值的變化先是明顯上升（從20：1至5：2），而后變化逐漸趨于平緩，整個(gè)過程中兌鹵液的pH值均不是成比例變化且與兌鹵前兩原料的pH值沒有呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

2.3沉硼尾液與二次水不同比例下兌鹵后液體的pH值變化

沉硼尾液與二次水以不同比例下混合后兌鹵液的pH值對(duì)照表和變化趨勢(shì)，沉硼尾液與二次水以不同比例兌鹵后，兌鹵液pH值的變化先是明顯上降（從20：1至4：1），而后變化逐漸趨于平緩，整個(gè)過程中兌鹵液的pH值均不是成比例變化且與兌鹵前兩原料的pH值沒有呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

2.4原料鹵水與二次水不同比例下兌鹵后液體的pH值變化

二次水與原料鹵水以不同比例下兌鹵后兌鹵液的pH值對(duì)照表和變化趨勢(shì)圖，二次水與沉硼尾液以不同比例兌鹵后，兌鹵液pH值的變化先是明顯上升（從20：1至5：2），而后變化逐漸趨于平緩，整個(gè)過程中兌鹵液的pH值均不是成比例變化且與兌鹵前兩原料的pH沒有呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

3結(jié)論

沉硼尾液與原料鹵水在兌鹵時(shí)溶液的pH值不是按比例發(fā)生變化的，而是隨著原料鹵水兌鹵體積的增加，先是明顯上升，然后趨于平緩。兌鹵液pH變化趨勢(shì)對(duì)鋰鎂硼等鹽湖鹵水資源的綜合利用具有一定的指導(dǎo)性意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]WuZhiming，CuiXiangmei，ZhengMiping.AstudyonthechangeofpHvalueintheevaporationprocessofsaltlakebrineevaporation[A]，JournalofInorganicChemistry，2011，28（2）：297-301;

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