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盐科学与化工
Journal of Salt Science and Chemical Industry
第47卷第4期
2018年4月硼酸体系相平衡研究
刘伟，张琦，柴澍靖，吴丹，蔡荣华，王玉琪，黄西平
(国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，天津300192)
摘要：文章研究了特定体系下，采用萃取工艺时，原料液的p H值、温度和镁离子浓
度对硼酸体系分配系数的影响，并应用络合萃取过程原理和盐析理论解释了分配系数的变化
原因，为工业化应用提供了参考。
关键词"硼；盐析；异辛醇
中图分类号:T Q128 + .1 文献标识码:A文章编号:2096 -3408(2018)04 -0018 -03
Rearch on Pha EquilibriumoO Boric Acid Solution
拼魔方的教程LIUW ei，Z H A N G'i，CHAI Shu -jin g，WUDan，CAI Rong-hua，
WANG Yu - qi，HUANG Xi - ping
(Institute of Tianjin Seawater Desalination and Multipurpo Utilization，State Oceanic
Administration，Tianjin300192，China)
Abstract: It studied the influence of the p H，temperature a n d concentration of m a g n e s i u m
ion o n the distribution coefficient of boric acid s y s t e m w h e n i t applied extraction method. T h e m e c h
a n i s m of complexation extraction process a n d theory of salting out w ere ud to explain the reason of
the distribution coefficient c h a n g e s，w h i c h provided the referencc for the industrial application.
Key words：b o r o n；salting o ut；isooctyl alcohol
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1前言
随着硼资源的大量消耗，高品位硼酸盐的储量 曰益减少，世界各国十分重视含硼水溶液的开发。我国西部盐湖卤水中蕴藏着丰富的硼，工业上可采 用酸化法、沉淀法、分级结晶法和溶剂萃取法等从含 硼卤水中提取硼[1]。
采用萃取法回收利用和纯化硼酸及其盐，在盐 湖卤水的硼提取中有广阔的应用前景。近年来有大 量研究工作集中于萃取剂和稀释剂的选择等方面[2]。异辛醇是萃取硼酸的常用络合剂之一，它具 有在水中溶解度小、对硼选择性高等优点。同时，在 在络合萃取过程中，为促进有机相与水相快速分层、
收稿日期$2018 -01 -29
基金项目：课题受中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目：树脂法脱除提溴母液中硼过程机理研究（T- J B Y W F-2008 - G12)和 燃煤电厂脱汞用溴化钙制备新工艺研发（T- J B Y W F- 2015 - T05#项目的资助
作者简介：刘伟（1981—），男，高工，主要从事海水化学资源利用研究。
通讯作者：黄西平，022 - 87898172
2)以制得的氢溴酸与氢氧化钙反应，合成的溴 化钙产品，溴化钙浓度为10. 19%，硫酸根含量为 0•02_，氯离子含量为0•09_。
3) 后续可以进一步优化蒸馏工艺，通过分级冷 凝，提高氢溴酸的浓度，分离氢溴酸中夹带的硫酸根
及氯离子等杂质。
[参考文献]
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《盐科学与化工》），1995,24(6):22-23.
(编辑：夏万顺）
刘伟，等：硼酸体系相平衡研究
19化和 ，绝
数金属
为单价 ，这些
高
双锥接口（取 和截取锥，1级
) 质谱
系统。 接
，在
透镜(2级
）的场作用下
并
杆
分离系统(3级 ）。
极杆质量分析器后，根据质量/电荷比的不同依次分
开。
检测器
检测，产生的
经过
测定系统检出。
2.2.2硫酸根、镁离子测定
硫
含量测定依据《中华人民共和国国家标
准一制盐工 试验方法：硫 的测定》（GB/T 13025.8 -91)和《中华人民共和国国家 标准——
工业无水硫
》（GB/T 6009 - 2003 )。
镁 EDTA
定法。
像模像样
2.3 实验步骤
测定母液中硼酸浓度$，量取100 mL 的母液和 100 mL 有机相（50_
+ 50_磺化煤油），合
于恒温加热 搅拌器上，恒温搅拌一定时间料至分 中，待两相分层清，取下层水
相分析，准确测定水相中的硼酸浓度$，有机相中
硼
据物料守
减法求得。分配系数D
计算公式为:" = (C -C 1)/C 1。
3 结果与
3. 1 pH 值对分配系数的影响
调节原料 同
，以（0_
+(0%磺
化煤油为萃取剂，在2( l 下测定原料液的分配系
数，如图1。
1.0
p H 值
=1
分配系数随p H 的变化情况
Fig. 1 Partition coefficient changes witli p H
从图1
看出，随pH 值的增大，分配系数逐
降低。这是因为该
取过程是关键是硼酸和
的酯化 。pH 1~3时，硼几乎全
部以B (0H )3的分 式
，酯化
发生。随着pH
的升高，B (0H )3
化为
加 质传质速率， 需要加 来调
取剂的
、密和 等参数。 对作为
的
、
、基
、萘、煤相关研究，磺化煤油作为 ，且其
浓度为50_ ，萃取果
。
硼
取
主要
清槽、萃取、离心
取机等。
取程的工业化
程中，首先
是要研究含硼酸原料液的相平衡关系，在分配系数 的基础上计算有机相和水相间的理论相比和萃取级 数。
于盐析作用的影响，含硼原料液中其
对硼的分配系数
定的影响[3-4]。
期工作基础上[5-7]， 50%
为、50_化煤油为
组
取剂，对 取硼 程中的相平衡关系
研究。
2
、设备及
2.1 实验原料、药品及仪器
实验原料为某含硼原料液，其中硼酸含量
1.5%，硫酸根含量50 g/L 。
实验所用主要 $
(分纯，
市博化工 产）；化煤油（一级，
地上跑的鱼
迅速789化工试
）；硼
（分纯，
市
精细化
工研究所生产）。
实验所用主要仪器：分析天平（AL 204，Mettler toledo )；分液漏斗（1 000 mL ，津腾仪器）；恒温加热 电磁搅拌器(79-3型，上 乐仪器
）。
2.2 分析方法 2.2.1硼酸的测定
硼酸是 ，不能直接 定，通“露一 定法”分硼的含量，其原理
是：
加
（甘露或 ），
较强的
，
标准
定。
实验 等 发射光谱法（简称ICP )来测定水中硼的含量。所用IC P 为美国热电
(ICAP 6500 )产品，
低检测
$
249.77 m /L ，检测标准按照《生活饮用水标准检验 方法一一金属指标》（GB /T 5705. 6 - 2006)，检测报 告受CM A 、CNAS 及ilac - MRA 认证认可。
电感耦合等离子体发射光谱法（简称ICP )利用 各种物质 发射时，发射出的特征谱线 与素
的原理，因
其它物质的
，
准确度、精 高。 分 程为：样系统被送进ICP 源中，并在高温管中蒸发、离解、
原
20
盐科学与化工
第47卷第4期
2018年4月
[B (OH )4]_的式，
与
的硼
"
因此分配系数降低。 ，从图1中可以看出将原料液p H 调 2的 ， 较 分配系数较高。
3.2温度值对分配系数的影响
调节原料液pH 值为2，考察不同温度对分配系 数的影响，见图2。从图2 看出，随温度的升 高，分配系数 降低，但 言变化。这是因为，该 为吸热 ，温
高时，平
数随之增大。 ，硼 的水解速率大于，速率，导致
硼
降低，硼 相的
质速率反而减小，所
，分配系数降低。
1.0
0 20 40 60 80 100
镁离子浓度/(g.L-1)
图3
分配系数随镁离子浓度的变化情况
Fig. 3 Partition coefficient changes witli magnesium ion concentration
4
结
对该体系料液，pH 调 2，温取时分
配系数最高。 方
，根据后续工
情况，可
加
定量的镁 来提高硼的分配系数，当
加入镁
为60 g /L 时，分配系数可接近2。
上，实验研究了硼 系的相平衡关系，讨论
特定萃取 系下，pH 、温 盐 对硼酸分配系数的影响，为硼 取的工业化 提
考。
[参考文献]
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[7]
，张德友，方.盐湖卤水萃取提硼工
研究概述[J] •盐科学与化工，2017,46(3#:5 -7.
(编辑
：夏万顺）
〇20 30 40 50
温度/!
图 2!分
的 化情况
Fi g. 2 P artitio n coefficie n t c h a nges wit h te m p erat u r e
3.3 盆分对分配系数的影响
为 高分配系数，降低萃取过程成本，实验向
原料液中加 同 的镁 。图3是pH 为2、温 25 1 下，镁
对分配系数的影
响。从中 看出，随 中镁 的增加，分配系数
。 从 取 程分 ， 于镁
水分子的
，水相中溶解硼酸的水分子
减少，相当于提高了水相中硼酸的
，因
，在浓的作用下，更的硼 水相和
相
'
到
相中，从而提高了分配系数。
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