硫酸钙

第４４卷 第１２期

２０１５年１２月

化工技术与开发

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ

ＶｏＩ．４４ Ｎｏ．１２

Ｄｅｃ．２０１５

硫酸钙在高温盐溶液中的溶解度

朱佳兵，钟辉，刘善东，徐文轩

（成都理工大学材料与化学化工学院，四川成都６１００５９）

摘要：常压盐溶液法制备 型半水石膏中，硫酸钙的溶解度对产物的结构和形貌有重要影响。采用溶解平

衡法测定了不同温度下硫酸钙在不同浓度ＮａＣ１单盐溶液中和ＮａＣ１一Ｎａ ＳＯ 混合盐溶液中的溶解度，并分析了其溶解

度的变化规律，以此作为工艺条件的参考。结果表明，硫酸钙溶解度随着盐浓度的增加先增大后减小，在盐浓度为

１５％左右出现极大值。同离子效应对硫酸钙溶解度的影响大而温度对硫酸钙溶解度的影响较小。

关键词：硫酸钙；高温盐溶液；溶解度

中图分类号：０ ６１４．２３ １ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－９９０５（２０１５）１２－００１３．０２

Ｏ／．型半水石膏因其性能优良而广泛应用于新

型建筑材料工业、陶瓷工业、精密仪器模具工业。常

压盐溶液法是将二水石膏配制成盐溶液体系，在常

压下转化生成 型半水石膏。硫酸钙溶解度对产

物的形貌有重要影响，从而影响产物的性能。采用

常压盐溶液法制备 型半水石膏会导致液相中硫

酸钙溶解度的变化Ｈ】。常压盐溶液法制备 型半

水石膏工艺中，反应温度在８５℃以上，虽然前人对

硫酸钙在盐溶液中的溶解度已经做了大量工作［２】，

但硫酸钙在８５℃以上的溶解度报道较少。本研究

利用溶解平衡法测定不同温度下硫酸钙在不同浓

度ＮａＣ１一Ｎａ２ＳＯ 一Ｈ Ｏ体系中的溶解度，掌握原料二

水石膏晶体转化过程中液相硫酸钙溶解度的变化规

律，有助于优化 型半水石膏生产过程的工艺条

件。

１ 实验部分

１．１实验药品与仪器

药品：二水硫酸钙（ＡＲ），氯化钠（ＡＲ），硫酸钠

（ＡＲ），乙二胺四乙酸二钠（ＡＲ），氢氧化钠（ＡＲ）；去离

子水等。

仪器：电热恒温水浴锅，电子天平，滴定装置等。

１．２实验方法

首先配制不同浓度的ＮａＣ１一Ｎａ ＳＯ 盐溶液，然

后向其中加人过量的二水硫酸钙，密封并置于恒温

收稿日期：２０１５．１０．１６

水浴锅中。分别设定不同的水浴温度，保温１２ｈ，

期间不断摇动，使硫酸钙在溶液中达到溶解平衡。

然后在该温度下保温静置０．５ｈ左右，取上清液，用

０．４５ ｍ的水系膜过滤，用标定好的ＥＤＴＡ溶液滴

定滤液中的ｃａ （重复滴定３次取平均值），计算得

到硫酸钙（以二水硫酸钙计）的溶解度。

２ 结果与讨论

２．１硫酸钙在ＮａＣ１溶液中的溶解度变化

测定了不同温度和不同ＮａＣ１浓度盐溶液条件

下的硫酸钙溶解度，结果如图１所示。

●

堪

缝

镒

堰

５．Ｏ

０ ５ １０ ｌ５ ２Ｏ ２５ ３０

ＮａＣ１浓度／％

图１ ＮａＣＩ浓度对硫酸钙溶解度的影响

由图１可知，硫酸钙溶解度随着ＮａＣ１浓度的

增大，先增大后小幅度减小，在ＮａＣ１浓度为１５％

左右出现极大值，约为７．１５ｇ・Ｌ～。温度对硫酸钙

溶解度的影响并不明显。ＮａＣ１是一种强对称电解

１４ 化工技术与开发 第４４卷

质，在ＮａＣ１溶液中，硫酸钙的溶解行为可以用德

拜一休克尔理论推导。低浓度下，离子强度随着盐

浓度增大而增大，活度系数随之减小，因此硫酸钙

溶解度增大。高浓度下，硫酸钙形成离子对，短程静

电相互作用增强，活度系数随之增大，导致硫酸钙溶

解度降低’ 。由于温度对ＮａＣ１溶液活度系数影响

较小，所以温度对硫酸钙溶解度的影响不明显Ｈ１。

２．２硫酸钙在混合盐溶液中溶解度的变化

测定了不同温度和不同混合盐浓度条件下的

硫酸钙溶解度，混合盐为ＮａＣ１和Ｎａ ｓ０ ，质量比为

４：１，测定结果如图２所示。

●

瞄

缝

６．Ｏ

５．６

５－２

４．８

４＿４

４．０

０ ５ ｌ０ １５ ２０ ２５ ３０

混合盐浓度／％

图２ 混合盐浓度对硫酸钙溶解度的影响

由图２可知，硫酸钙溶解度随着混合盐浓度的

增大先增大后减小，在混合盐浓度为１５％左右出

现极大值，约为５．５５ｇ・Ｌ～。由图３可知，硫酸钙在

ＮａＣ１溶液中的溶解度大于相同浓度的混合盐溶液。

在混合盐溶液中，既存在盐效应又存在ｓ０ 一的同

离子效应，硫酸钙的溶解度是两者综合作用的结果，

随着ＳＯ ～浓度增大，同离子效应显著增强。

＿

建

甾

增

５ １０ １５ ２Ｕ ２５

盐浓度，％

图３不同体系盐溶液对硫酸钙溶解度的影响

３结论

１）在ＮａＣ１溶液中，硫酸钙溶解度随ＮａＣ１浓度

增加先增加后降低，在ＮａＣ１浓度为１５％左右出现

极大值，约为７．１５ｇ・Ｌ～。

２）在ＮａＣ１一Ｎａ ＳＯ 混合盐溶液中，硫酸钙的溶

解度趋势与在ＮａＣ１单盐溶液中相同，随着ＳＯ 一浓

度增大，同离子效应显著增强。

３）温度对硫酸钙溶解度的影响较小。

参考文献：

［１］何伟，吴晓琴，刘芳．硫酸钙在Ｃａ—Ｍｇ—Ｋ—ＣＩ—Ｈ：Ｏ体

系转化过程中溶解度研究［Ｊ］．环境科学与技术，２０１０，

３３（５）：３５—３８．

【２］Ｗｏｌｌｍａｎｎ Ｇ，Ｖｏｉｇｔ Ｗ．Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｇｙｐｓｕｍ ｉｎ ＭＳＯ４

Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ（Ｍ＝Ｍｇ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ）ａｔ ２９８．１５ Ｋ ａｎｄ

３１３．１５ Ｋ［Ｊ］．Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｄａｔａ，２００８，５３（６）：１３７５—１３８０．

【３】尹忠，等．硫酸钙在盐酸和氯化钠水溶液中的溶解度［Ｊｌ】．

油田化学，１９９４，１１（４）：３４５—３４７．

［４］黄子卿．电解质溶液理论导论【Ｍ］．北京：科学出版社，

】９８３．】】８．２３５．

Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｃｉｕｍ Ｓｕｌｆａｔｅ ｉｎ Ｈｏｔ Ｓａｌｔ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ

ＺＨＵ Ｊｉａ—ｂｉｎｇ，ＺＨＯＮＧ Ｈｕｉ，ＬＩＵ Ｓｈａｎ—ｄｏｎｇ，ＸＵ Ｗｅｎ－ｘｕａｎ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００５９，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｌｃｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ ｄｅｈｙｄｒａｔｅ ｃｏｕｌｄ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｔｏ ｃａｌｃｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ ｈｅｍｉｈｙｄｒａｔｅ ｉｎ ｓａｌｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｔ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ．

Ｉｔｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｗｅｒｅ ｐｒｏｆｏｕｎｄｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ．Ｔｈｅ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ ｉｎ

ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＮａＣｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ＮａＣＩ—Ｎａ，ＳＯｄ ｍｉｘｅｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｂａｌａｎｃｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｌａｗ ｏｆ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｉｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ

ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｉｒｓｔｌｙ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｌｔ．Ｔｈｅ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｖ

ａｐｐｅａｒｅｄ ａ ｍａｘｉｍｕｍ ｖａｌｕｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｌｔ ｗａｓ ｌ ５％．Ｔｈｅ ｓａｎｌｅ ｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｈａｄ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｈｏｗｅｖｅｒ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ

ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ｓｍａｌ１．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｌｃｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ；ｈｏｔ ｓａｌｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ；ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ

５ Ｏ ５ Ｏ ５ Ｏ ５ Ｄ

７ ６ ６ ５ ５ ４ ４