1、第二章 鋁酸鈉溶液第第1節(jié)節(jié) Na2O-Al2O3-H2O系系 鋁酸鈉就是鋁酸鈉就是NaAlO2，而：而： 2NaAlO2 Na2OAl2O3 鋁酸鈉溶液的主體就是鋁酸鈉溶液的主體就是Na2O-Al2O3-H2O系系 Na2O-Al2O3-H2O 2NaOH-Al2O3我們研究我們研究鋁酸鈉溶液的性質(zhì)首先要了解鋁酸鈉溶液的性質(zhì)首先要了解Al2O3在在NaOH溶液中的溶解度與堿液濃度和溫度的溶液中的溶解度與堿液濃度和溫度的關(guān)系，以及在不同條件下，與溶液達(dá)到平衡的關(guān)系，以及在不同條件下，與溶液達(dá)到平衡的固相組成固相組成Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖。系平衡狀態(tài)圖。Na2O-Al2O3-H

2、2O系平衡狀態(tài)圖的繪制就是系平衡狀態(tài)圖的繪制就是通過測定通過測定Al2O3在不同濃度在不同濃度NaOH溶液中的溶液中的溶解度來完成的。而溶解度的測定有兩種溶解度來完成的。而溶解度的測定有兩種方式：方式：（1）定溫下，將過量的氧化鋁或其水合物）定溫下，將過量的氧化鋁或其水合物加入到一定濃度的氫氧化鈉溶液之中，測出加入到一定濃度的氫氧化鈉溶液之中，測出其極限溶解度；其極限溶解度；（2）定溫下，使過飽和鋁酸鈉溶液分解，）定溫下，使過飽和鋁酸鈉溶液分解，測出溶液中氧化鋁的最低極限值。測出溶液中氧化鋁的最低極限值。 理論上說，兩種方法所得到的結(jié)果應(yīng)該是一致的，理論上說，兩種方法所得到的結(jié)果應(yīng)該是一致的，

3、但實際上但實際上做不到做不到。因此，通常是將。因此，通常是將兩種方法聯(lián)合使兩種方法聯(lián)合使用，取平均值來繪制用，取平均值來繪制Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖。系平衡狀態(tài)圖。 三元系在定溫下的相圖（平衡狀態(tài)圖）通常采三元系在定溫下的相圖（平衡狀態(tài)圖）通常采用等邊三角形表示，但是，用等邊三角形表示，但是， Na2O-Al2O3-H2O系可以系可以說是考察說是考察Na2O和和Al2O3在在H2O中的溶解度，所以可以中的溶解度，所以可以轉(zhuǎn)化成直角三角形轉(zhuǎn)化成直角三角形ABCwtCwtCwtAAwtCwtBBC 一、相律、相圖基本知識一、相律、相圖基本知識 及鋁酸鈉溶液中及鋁酸鈉溶液中Na2O與

4、與Al2O3的比值的比值1. 相律相律 相律相律確定多相平衡體系的獨(dú)立組元確定多相平衡體系的獨(dú)立組元數(shù)、相數(shù)和外界影響因素個數(shù)與體系可獨(dú)立數(shù)、相數(shù)和外界影響因素個數(shù)與體系可獨(dú)立變化條件個數(shù)的關(guān)系：變化條件個數(shù)的關(guān)系： f = C + nC 獨(dú)立組元數(shù)：獨(dú)立組元數(shù)： C = N- - R = N- -（N- -M）= = M 相數(shù)：液態(tài)為相數(shù)：液態(tài)為1相，相，1種固體為種固體為1相相 n 外界影響因素個數(shù)：通常為外界影響因素個數(shù)：通常為T 和和p，即即 n = 2或或1f 自由度（數(shù)）：自由度（數(shù)）： fmin= 0，無變量體系，無變量體系，f =1，單變量體系，單變量體系， f =2，雙變量體

5、系，雙變量體系，。 當(dāng)當(dāng)達(dá)到最小（達(dá)到最?。?=1）時，）時， f 達(dá)到最大值：達(dá)到最大值： fmax= C + n 1 對對Na2O-Al2O3-H2O系而言，系而言， C = 3，壓強(qiáng)、溫度恒定時，壓強(qiáng)、溫度恒定時， n = 0，則：，則： f = 3 純鋁酸鈉溶液為單相，則純鋁酸鈉溶液為單相，則 f = 2， Na2O和和Al2O3的濃度可以分別改變而不相互影響；若的濃度可以分別改變而不相互影響；若Na2O或或Al2O3中有中有1種達(dá)到飽和（有固體存在），種達(dá)到飽和（有固體存在），即即=2，則則f = 1，未飽和物種濃度變化將引起飽和物種的飽和濃度發(fā)未飽和物種濃度變化將引起飽和物種的飽和

6、濃度發(fā)生變化；生變化；若若Na2O或或Al2O3都達(dá)到飽和，都達(dá)到飽和，即即=3，則則f = 0， Na2O或或Al2O3的濃度均不能變化。的濃度均不能變化。2. 鋁酸鈉溶液中鋁酸鈉溶液中Na2O與與Al2O3的比值的比值 Na2O-Al2O3-H2O系的系的Na2O與與Al2O3的比值反映的比值反映了了鋁酸鈉溶液中氧化鋁的飽和程度、溶液的穩(wěn)定性，鋁酸鈉溶液中氧化鋁的飽和程度、溶液的穩(wěn)定性，是氧化鋁生產(chǎn)中的一項重要技術(shù)指標(biāo)，稱為苛性比是氧化鋁生產(chǎn)中的一項重要技術(shù)指標(biāo)，稱為苛性比（值）（值） 。國際上有兩種通用的表示方法：。國際上有兩種通用的表示方法：（1 1）K ：即：即鋁酸鈉溶液中苛性鋁酸鈉

7、溶液中苛性Na2O與與Al2O3的摩爾比的摩爾比322OAlONaKnn 我國是采用這種表示方法我國是采用這種表示方法Na2OC = Na2CO3， Na2OS = Na2SO4Na2OT = Na2O + Na2OC（2）A/C：即：即鋁酸鈉溶液中鋁酸鈉溶液中Na2O與與Al2O3的質(zhì)量的質(zhì)量比，比，Na與與Al無論存在形式均化為無論存在形式均化為Na2CO3與與Al2O3，并以質(zhì)量計：并以質(zhì)量計：KCONaOAlCONaOAlCONaOAl9623. 0CA323232323232nnMMWW322323222322OAlONaOAlOAlONaONaOAlONaK6451WWMWMWnn

8、 ./ 實際生產(chǎn)中，總是實際生產(chǎn)中，總是K 13. 相圖相圖 相圖相圖能描述平衡體系的相態(tài)存在條件關(guān)能描述平衡體系的相態(tài)存在條件關(guān)系的幾何圖形。系的幾何圖形。單元系（如水）相圖：單元系（如水）相圖：OCABTp液態(tài)區(qū)液態(tài)區(qū)固態(tài)區(qū)固態(tài)區(qū)氣態(tài)區(qū)氣態(tài)區(qū)OA線：氣線：氣-液平衡線液平衡線OB線：氣線：氣-固平衡線固平衡線OC線：固線：固-液平衡線液平衡線OA線上，線上，T越高，越高，p越高。越高。所以，溶出要高溫必有高壓。所以，溶出要高溫必有高壓。TwtAg AuAgabo固態(tài)區(qū)固態(tài)區(qū)液態(tài)區(qū)液態(tài)區(qū)TAuTAg二元系（二元系（ 如如Au-Ag ）相圖：）相圖：TAuaTAg線：固相線；線：固相線；TAu

9、bTAg線：液相線；線：液相線； aob線：結(jié)線線：結(jié)線 a點：固相點；點：固相點； b點：液相點；點：液相點； o點：體系點；點：體系點；oWWWoboaWW slsl,杠桿規(guī)則：杠桿規(guī)則：三元系相圖：三元系相圖：ABCwtCwtCwtAEege點：點：B物在物在A中溶解達(dá)到飽和，中溶解達(dá)到飽和，f = 0 ；g點：點：C物在物在A中溶解達(dá)到飽和，中溶解達(dá)到飽和，f = 0 ；E點：點： B和和C在溶液中同時達(dá)到飽和，在溶液中同時達(dá)到飽和， f = 0 ；eE線：線：B物在溶液中的溶解度曲線，物在溶液中的溶解度曲線， f = 1 ；gE線：線：C物在溶液中的溶解度曲線，物在溶液中的溶解度曲線

10、， f = 1 ；eEB扇形區(qū)：固體扇形區(qū)：固體B物與溶液共存，物與溶液共存， f = 3- -2=1 ；gEC扇形區(qū)：固體扇形區(qū)：固體C物與溶液共存，物與溶液共存， f = 3- -2=1 ；EBC三角形區(qū)：固體三角形區(qū)：固體B、C與溶液（組成在與溶液（組成在E點）共存，點）共存， f = 3- -3=0 ；AeEg區(qū)：溶液單相區(qū)，區(qū)：溶液單相區(qū)， f = 3- -1 = 2 ；ABCwtCwtCwtAaef定比規(guī)則定比規(guī)則在在Aa線上任意點，線上任意點， B物和物和C物的摩爾比恒定。物的摩爾比恒定。afennnnnn CBCBCB所以，稀釋鋁酸鈉溶液不會改變?nèi)芤旱目列员人?，稀釋鋁酸鈉溶液

11、不會改變?nèi)芤旱目列员? 10 20 30 40 50 60 wt(Na2O)E (Na2OAl2O32.5H2O)90 80 70 60 50 40 30 20 10 wt(Al2O3)CD(53.5)T(65.4,三水鋁石三水鋁石)BH (Na2OAl2O3)K=3K=1 二、二、3030下的下的Na2O-Al2O3-H2O系平衡狀態(tài)圖系平衡狀態(tài)圖0B線：三水鋁石在氫氧化鈉線：三水鋁石在氫氧化鈉 溶液中的溶解度曲線；溶液中的溶解度曲線；cNaOH，三水鋁石溶解度，三水鋁石溶解度；BC線：線： Na2OAl2O32.5H2O (水合鋁酸鈉水合鋁酸鈉)在氫氧化鈉在氫氧化鈉 溶液中的溶解度曲線；溶

12、液中的溶解度曲線；cNaOH，水合鋁酸鈉溶解度，水合鋁酸鈉溶解度；CD線：線：NaOHH2O在鋁酸鈉溶在鋁酸鈉溶 液中的溶解度曲線；液中的溶解度曲線；C鋁酸鈉鋁酸鈉，NaOHH2O溶解度溶解度 (NaOHH2O = 0.5Na2O1.5H2O)區(qū)：鋁酸鈉溶液單相區(qū)；區(qū)：鋁酸鈉溶液單相區(qū)；區(qū)：三水鋁石區(qū)：三水鋁石(Al2O33H2O)與與 鋁酸鈉溶液兩相區(qū)；鋁酸鈉溶液兩相區(qū)；區(qū)：水合鋁酸鈉與鋁酸鈉區(qū)：水合鋁酸鈉與鋁酸鈉 溶液兩相區(qū)；溶液兩相區(qū)；區(qū)：三水鋁石、區(qū)：三水鋁石、NaOHH2O 與鋁酸鈉溶液三相區(qū)；與鋁酸鈉溶液三相區(qū)；區(qū)：區(qū)： Na2OAl2O32.5H2O與與 鋁酸鈉溶液、鋁酸鈉溶液、

13、NaOHH2O 三相區(qū)；三相區(qū)；氧化鋁生產(chǎn)過程就是在氧化鋁生產(chǎn)過程就是在、兩個區(qū)域內(nèi)穿梭。兩個區(qū)域內(nèi)穿梭。E (Na2OAl2O32.5H2O)0 10 20 30 40 50 60 wt(Na2O)90 80 70 60 50 40 30 20 10 wt(Al2O3)CD(NaOHH2O)T(65.4,三水鋁石三水鋁石)BH (Na2OAl2O3)K=1K=3TYYy 鋁酸鈉溶液鋁酸鈉溶液三水鋁石三水鋁石WWTY越短，三水鋁石越短，三水鋁石（固相）越多；（固相）越多；因此，溶出時因此，溶出時Y點越點越靠近靠近y點，溶出量越點，溶出量越大；種分時，大；種分時， Y點越點越遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離y點，析出量

14、越點，析出量越大。大。E (Na2OAl2O32.5H2O)0 10 20 30 40 50 60 wt(Na2O)90 80 70 60 50 40 30 20 10 wt(Al2O3)CD(53.5)T(65.4,三水鋁石三水鋁石)BH (Na2OAl2O3)K=1K=3Yy 三、各種溫度下的三、各種溫度下的Na2O-Al2O3-H2O系系各溫度下的溶解度曲線相似，各溫度下的溶解度曲線相似，即，即，Al2O3的溶解度隨堿濃度增的溶解度隨堿濃度增加，先快速增大，達(dá)到極值，加，先快速增大，達(dá)到極值，然后隨堿濃度增加，快速減?。蝗缓箅S堿濃度增加，快速減??；隨溫度增大，溶解度曲線變隨溫度增大，溶解

15、度曲線變緩，因而擴(kuò)大了鋁酸鈉溶液的緩，因而擴(kuò)大了鋁酸鈉溶液的單相區(qū)；單相區(qū)；拜爾法生產(chǎn)氧化鋁過程中，拜爾法生產(chǎn)氧化鋁過程中，鋁土礦的溶出就需要高溫，而鋁土礦的溶出就需要高溫，而種分就不需要高溫。種分就不需要高溫。 Na2O-Al2O3-H2O系中系中Na鹽雜質(zhì)的存在將影響鹽雜質(zhì)的存在將影響Al2O3在鋁酸鈉溶液中的溶解度，一般是使在鋁酸鈉溶液中的溶解度，一般是使Al2O3在鋁酸鈉在鋁酸鈉溶液中的溶解度溶液中的溶解度，因此含，因此含Na鹽雜質(zhì)的鋁酸鈉溶液鹽雜質(zhì)的鋁酸鈉溶液的的K比純鋁酸鈉溶液中的低。比純鋁酸鈉溶液中的低。四、四、K2O-Al2O3-H2O系系 氧化鋁在氧化鋁在KOH溶液中的溶解度

16、小于在溶液中的溶解度小于在NaOH溶溶液中的溶解度。液中的溶解度。 鉀的作為雜質(zhì)存在時，對鋁土礦的溶出影響不鉀的作為雜質(zhì)存在時，對鋁土礦的溶出影響不大，但對鋁酸鈉溶液分解產(chǎn)生氫氧化鋁的過程有些大，但對鋁酸鈉溶液分解產(chǎn)生氫氧化鋁的過程有些影響，主要對結(jié)晶形態(tài)有影響。影響，主要對結(jié)晶形態(tài)有影響。 五、五、Na2O-Al2O3-H2O系的平衡固相系的平衡固相 由前面相圖可知，不同溫度下，由前面相圖可知，不同溫度下， Al2O3在在NaOH溶溶液中的溶解度不同。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)溶解度曲線在液中的溶解度不同。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)溶解度曲線在100150之間不連續(xù)（圖之間不連續(xù)（圖2-3），這是因為在），這是因為

17、在100以上，三水鋁石發(fā)生了分解：以上，三水鋁石發(fā)生了分解： Al(OH)3 ( = 0.5Al2O31.5H2O) AlOOH( = 0.5Al2O30.5H2O) + H2O一水鋁石一水鋁石(AlOOH)有兩種晶型，有兩種晶型， 型型(一水硬鋁石一水硬鋁石)和和型型(一水軟鋁石一水軟鋁石)，一水硬鋁石比一水軟鋁石更，一水硬鋁石比一水軟鋁石更為穩(wěn)定，只是三水鋁石脫水先生成一水軟鋁石，然為穩(wěn)定，只是三水鋁石脫水先生成一水軟鋁石，然后一水軟鋁石再轉(zhuǎn)化為一水硬鋁石。后一水軟鋁石再轉(zhuǎn)化為一水硬鋁石。30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 溫度溫度/ 2015

18、10 5wt(Al2O3) wt(Na2O) 圖圖2-4Al(OH)3段段AlOOH段段由圖由圖2-4可見，隨著堿液濃度可見，隨著堿液濃度，轉(zhuǎn)變溫度，轉(zhuǎn)變溫度。即，堿濃度即，堿濃度 ，三水鋁石的溶解溫度，三水鋁石的溶解溫度 。故同堿濃度下，三水鋁石比一水軟鋁石溶解溫度低，故同堿濃度下，三水鋁石比一水軟鋁石溶解溫度低， 一水軟鋁石比一水硬鋁石溶解溫度低。一水軟鋁石比一水硬鋁石溶解溫度低。在在AlOOH段，與溶液平衡的固相不是段，與溶液平衡的固相不是AlOOH，而是水合鋁酸鈉而是水合鋁酸鈉(Na2OAl2O32.5H2O )，但在，但在130以上，以上， Na2OAl2O32.5H2O將脫水，形成

19、將脫水，形成無水鋁酸鈉無水鋁酸鈉 0.5Na2O0.5Al2O3，Na2OAl2O32.5H2OAlOOHAl(OH)3H2ONa2OAl2O3NaOH95下下Na2O-Al2O3-H2O系系相相 圖圖150下下Na2O-Al2O3-H2O系系相相 圖圖NaAlO2AlOOHH2ONa2OAl2O3NaOH350下下Na2O-Al2O3-H2O系系相相 圖圖可見，可見，T， Al2O3在在堿液中的溶解度區(qū)擴(kuò)大。堿液中的溶解度區(qū)擴(kuò)大。NaAlO2AlOOHH2ONa2OAl2O3NaOH五、五、關(guān)于一水硬鋁石的平衡溶解度關(guān)于一水硬鋁石的平衡溶解度從前面的相圖可見，從前面的相圖可見，T，溶解度區(qū)擴(kuò)

20、大，即，溶解度區(qū)擴(kuò)大，即K向減小的方向移動，在向減小的方向移動，在250以上，以上，K可降可降到到1.2左右；左右；另外，溶解度區(qū)擴(kuò)大，在高溫下可以選擇低堿另外，溶解度區(qū)擴(kuò)大，在高溫下可以選擇低堿條件進(jìn)行條件進(jìn)行Al2O3的溶出。的溶出。 在實際生產(chǎn)中，由于有雜質(zhì)存在，鋁土礦在實際生產(chǎn)中，由于有雜質(zhì)存在，鋁土礦的溶解度與純的溶解度與純Al2O3的溶解度有差異，一般是的溶解度有差異，一般是比純比純Al2O3的溶解度低，因此，實際鋁土礦的的溶解度低，因此，實際鋁土礦的溶出還應(yīng)該是高溫、高堿。溶出還應(yīng)該是高溫、高堿。第第2節(jié)節(jié) 鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性鋁酸鈉溶液的鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性穩(wěn)定性

21、是指鋁土礦溶出液經(jīng)赤泥分離是指鋁土礦溶出液經(jīng)赤泥分離洗滌后獲得的凈鋁酸鈉溶液分解析出洗滌后獲得的凈鋁酸鈉溶液分解析出Al(OH)3所需所需時間的長短。時間的長短。 鋁土礦在高壓釜中經(jīng)高溫、高壓溶出處理之后，鋁土礦在高壓釜中經(jīng)高溫、高壓溶出處理之后，進(jìn)行赤泥分離洗滌的過程時，體系的溫度、壓強(qiáng)都進(jìn)行赤泥分離洗滌的過程時，體系的溫度、壓強(qiáng)都降低了，由相圖看，降低了，由相圖看，T， Al(OH)3的溶解度的溶解度，理，理論上，論上， T， 就可使就可使Al(OH)3析出，這樣在赤泥分析出，這樣在赤泥分離洗滌過程就會有大量的離洗滌過程就會有大量的Al損失；實際上，由于新?lián)p失；實際上，由于新相難成，可以使

22、鋁酸鈉溶液處于過飽和狀態(tài)而不析相難成，可以使鋁酸鈉溶液處于過飽和狀態(tài)而不析出出Al(OH)3，此時體系處于熱力學(xué)不穩(wěn)定的亞穩(wěn)態(tài)。，此時體系處于熱力學(xué)不穩(wěn)定的亞穩(wěn)態(tài)。新相難成，新相難成， 是因為新析出的固體顆粒極小，其溶是因為新析出的固體顆粒極小，其溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常條件下的平衡溶解度，所以，解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常條件下的平衡溶解度，所以，溶液濃度在達(dá)到正常條件下的平衡溶解度時，尚溶液濃度在達(dá)到正常條件下的平衡溶解度時，尚未達(dá)到極小固體顆粒的未達(dá)到極小固體顆粒的“平衡溶解度平衡溶解度”，也就不，也就不會會有固相生成。有固相生成。 定溫下，溶液的定溫下，溶液的K越低，其過飽和度越大，越越低，其過飽和度越

23、大，越有利于有利于Al(OH)3析出；反之，析出；反之， K越高越高(Na2O與與Al2O3的摩爾比的摩爾比)，鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性越高。在，鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性越高。在確定確定溫度溫度、K和和堿液濃度堿液濃度的條件下，溶液開始產(chǎn)的條件下，溶液開始產(chǎn)生生Al(OH)3晶核所需要的稱為晶核所需要的稱為“誘導(dǎo)期誘導(dǎo)期”。 工業(yè)鋁酸鈉溶液中的雜質(zhì)往往會增加溶液的穩(wěn)定性，工業(yè)鋁酸鈉溶液中的雜質(zhì)往往會增加溶液的穩(wěn)定性，致使鋁酸鈉溶液的分解較為困難，加晶種可以破壞過致使鋁酸鈉溶液的分解較為困難，加晶種可以破壞過飽和鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性，從而加速鋁酸鈉溶液的分飽和鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性，從而加速鋁酸鈉溶液的分解解種分

24、過程。種分過程。在低溫條件下在低溫條件下Al(OH)3的溶解度曲線的曲率較高的溶解度曲線的曲率較高溫條件下溫條件下Al(OH)3的溶解度曲線的曲率大（如圖），的溶解度曲線的曲率大（如圖），因此，對一定因此，對一定K的鋁酸鈉溶液的鋁酸鈉溶液而言，低溫下，高濃度而言，低溫下，高濃度(Na2O及及Al2O3)和低濃度的鋁酸鈉溶液均和低濃度的鋁酸鈉溶液均比中等濃度的鋁酸鈉溶液穩(wěn)定。比中等濃度的鋁酸鈉溶液穩(wěn)定。因為中等濃度溶液的過飽和度大。因為中等濃度溶液的過飽和度大。第第3節(jié)節(jié) 鋁酸鈉溶液的物理化學(xué)性質(zhì)鋁酸鈉溶液的物理化學(xué)性質(zhì) 一、鋁酸鈉溶液的密度一、鋁酸鈉溶液的密度鋁酸鈉溶液密度與溶液濃度呈線性關(guān)系

25、：鋁酸鈉溶液密度與溶液濃度呈線性關(guān)系：d20 = 1 + 0.0144N(%) + 0.009A(%) N(%)= wt(Na2O)，苛性，苛性Na2O的質(zhì)量百分濃度；的質(zhì)量百分濃度；A(%) = wt(Al2O3)， Al2O3的質(zhì)量百分濃度。的質(zhì)量百分濃度。溶液密度隨溫度升高而降低：溶液密度隨溫度升高而降低： dt = Kd20 t / 30405060708090100K0.995 0.991 0.9860.981 0.976 0.971 0.966 0.960若鋁酸鈉溶液的濃度以若鋁酸鈉溶液的濃度以g/L表示，則需要進(jìn)行濃度換表示，則需要進(jìn)行濃度換算：算：ttdNdNN(%)10100

26、1000(%)g/L(ttdAdAA(%)101001000(%)g/L(即：即： d20 = 0.5 +0.25+ 0.00144N(g/L) + 0.0009A(g/L)1/2 當(dāng)溶液中含有碳堿（當(dāng)溶液中含有碳堿（Na2CO3）時，以上公式化為：）時，以上公式化為：d20 = 1 + 0.0144N(%) + 0.009A(%) + 0.01865NC(g/L) d20 = 0.5 +0.25+ 0.00144N(g/L) + 0.0009A(g/L) + 0.001865NC(g/L) 1/2 二、鋁酸鈉溶液的粘度二、鋁酸鈉溶液的粘度鋁酸鈉溶液濃度鋁酸鈉溶液濃度，溶液粘度，溶液粘度，且濃

27、度越高，且濃度越高，粘度增速越快；溶液的粘度增速越快；溶液的K，溶液粘度，溶液粘度，見，見圖圖2-7。K=1.50K=1.87K=2.55NaOHNa2O(g/L) 粘度粘度(Pas) 圖圖2-7255075100Al2O3T - -1 lg 圖圖2-8T，溶液粘度，溶液粘度。且溶液濃度越高，溶液粘度隨溫。且溶液濃度越高，溶液粘度隨溫度升高而降低的幅度越大；另，在確定堿濃度條件度升高而降低的幅度越大；另，在確定堿濃度條件下，鋁酸鈉溶液粘度的對數(shù)與溫度的倒數(shù)呈線性關(guān)下，鋁酸鈉溶液粘度的對數(shù)與溫度的倒數(shù)呈線性關(guān)系，見圖系，見圖2-8。Na2O(g/L) =125 Na2O(g/L) 8060504

28、030K=1.5 三、鋁酸鈉溶液的電導(dǎo)率三、鋁酸鈉溶液的電導(dǎo)率電導(dǎo)電導(dǎo)是量度電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力的物理量，因此。是量度電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力的物理量，因此。電導(dǎo)的概念只對電解質(zhì)溶液有意義。一般電解質(zhì)溶電導(dǎo)的概念只對電解質(zhì)溶液有意義。一般電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)與濃度的關(guān)系是液的電導(dǎo)與濃度的關(guān)系是c，如下圖所示。，如下圖所示。/(S m-1)H2SO4KOHKClMgSO4CH3COOH015510c/(mol dm-3)20406080298K 電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系從圖中可見，含從圖中可見，含H+和和OH 的電解質(zhì)溶液電導(dǎo)隨濃度的電解質(zhì)溶液電導(dǎo)隨濃度變化的幅度較大，且電導(dǎo)變化的幅度較大，且電

29、導(dǎo)值也較大。值也較大。鋁酸鈉溶液是鋁酸鈉溶液是Al(OH)3溶于溶于NaOH形成的。形成的。故溶液中存在的離子是故溶液中存在的離子是Al(OH)4- -、OH - -和和Na+。 鋁酸鈉溶液的堿濃度一定時，增加鋁酸鈉溶液的堿濃度一定時，增加Al(OH)3濃度，濃度， 實質(zhì)上是增加了溶液中實質(zhì)上是增加了溶液中Al(OH)4- -濃度，而降低了濃度，而降低了 OH - -濃度，因此，溶液的電導(dǎo)率隨之降低，這與濃度，因此，溶液的電導(dǎo)率隨之降低，這與 研究結(jié)果一致；研究結(jié)果一致； 鋁酸鈉溶液的鋁酸鈉溶液的Al2O3 含量一定時，增加含量一定時，增加 NaOH濃度，溶液的濃度，溶液的 電導(dǎo)將先增后降，這

30、電導(dǎo)將先增后降，這 與研究結(jié)果一致；見與研究結(jié)果一致；見 圖圖2-9。50 100 150 200 250 NaOH (g/L) 0.1(Scm-1) 25g/L (Al2O3)50g/L (Al2O3)75g/L (Al2O3)100g/L (Al2O3)125g/L (Al2O3)t =25鋁酸鈉溶液的濃度一定時，溶液電導(dǎo)率隨溫度的鋁酸鈉溶液的濃度一定時，溶液電導(dǎo)率隨溫度的 變化規(guī)律是：在變化規(guī)律是：在200左右達(dá)到極值，在此前后左右達(dá)到極值，在此前后 均低于此值。均低于此值。 影響電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率的因素有兩方面，一是溫影響電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率的因素有兩方面，一是溫 度，二是

31、電解質(zhì)濃度。溫度升高，電解質(zhì)溶液的度，二是電解質(zhì)濃度。溫度升高，電解質(zhì)溶液的 電導(dǎo)率增加，對電導(dǎo)率增加，對200之前的鋁酸鈉溶液而言，服之前的鋁酸鈉溶液而言，服 從的就是這一規(guī)律；從的就是這一規(guī)律； 200之后，鋁酸鈉溶液的之后，鋁酸鈉溶液的 結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，溶液中的離子發(fā)生締和，致使結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，溶液中的離子發(fā)生締和，致使 溶液中離子的實際濃度降低了，所以電導(dǎo)率下降。溶液中離子的實際濃度降低了，所以電導(dǎo)率下降。四、鋁酸鈉溶液的飽和蒸汽壓四、鋁酸鈉溶液的飽和蒸汽壓鋁酸鈉溶液是水溶液體系，因此在確定溫度下，溶鋁酸鈉溶液是水溶液體系，因此在確定溫度下，溶液的飽和蒸汽壓比純水的飽和蒸汽壓低，且溶液

32、濃液的飽和蒸汽壓比純水的飽和蒸汽壓低，且溶液濃度越高，飽和蒸汽壓降低的越多；其中度越高，飽和蒸汽壓降低的越多；其中Al(OH)3含含量的影響較小，而量的影響較小，而NaOH含量的影響較大。造成蒸含量的影響較大。造成蒸汽壓降低的主要原因是體系中質(zhì)點數(shù)量，汽壓降低的主要原因是體系中質(zhì)點數(shù)量， Al(OH)3溶于溶于NaOH構(gòu)成鋁酸鈉溶液，構(gòu)成鋁酸鈉溶液， Al(OH)3未溶之前，未溶之前，溶液中的離子是溶液中的離子是Na+和和OH- -， Al(OH)3溶入，消耗一溶入，消耗一個離子個離子OH- -，產(chǎn)生一個，產(chǎn)生一個Al(OH)4- -，溶液中總的離子，溶液中總的離子數(shù)未發(fā)生改變，所以數(shù)未發(fā)生改

33、變，所以Al(OH)3含量的影響較小，而含量的影響較小，而改變改變NaOH的含量將明顯改變?nèi)芤褐锌偟碾x子數(shù)，的含量將明顯改變?nèi)芤褐锌偟碾x子數(shù)，故故NaOH含量的影響較大。含量的影響較大。五、鋁酸鈉溶液的熱容五、鋁酸鈉溶液的熱容研究表明：鋁酸鈉溶液的熱容在研究表明：鋁酸鈉溶液的熱容在2590受溫度影響受溫度影響較大，隨溫度升高，溫度的影響逐漸減弱，則高溫較大，隨溫度升高，溫度的影響逐漸減弱，則高溫下熱容可視為常數(shù)。所以可認(rèn)為鋁酸鈉溶液的熱容下熱容可視為常數(shù)。所以可認(rèn)為鋁酸鈉溶液的熱容服從以下熱容方程，且服從以下熱容方程，且b、c值較小：值較?。?cp = a + bT - -1 + cT 2在生

34、產(chǎn)實際中，我們更關(guān)心的是單位鋁酸鈉溶液的在生產(chǎn)實際中，我們更關(guān)心的是單位鋁酸鈉溶液的熱容：熱容： Cp = cp d cp的量綱是的量綱是kJK- -1， d 的量綱是的量綱是 kg m- -3，因此，因此， Cp的量綱是的量綱是 kJkgm- -3K- -1。在實際生產(chǎn)中的溶液濃度。在實際生產(chǎn)中的溶液濃度范圍內(nèi)，范圍內(nèi)， Cp 4.6 103 kJkgm- -3K- -1。第第4節(jié)節(jié) 鋁酸鈉溶液的結(jié)構(gòu)鋁酸鈉溶液的結(jié)構(gòu) 國內(nèi)外學(xué)者對過飽和鋁酸鈉溶液的物國內(nèi)外學(xué)者對過飽和鋁酸鈉溶液的物理化學(xué)性質(zhì)、熱力學(xué)性質(zhì)、光譜性質(zhì)，展理化學(xué)性質(zhì)、熱力學(xué)性質(zhì)、光譜性質(zhì)，展開了大量研究，發(fā)現(xiàn)體系溶液結(jié)構(gòu)隨制備開了

35、大量研究，發(fā)現(xiàn)體系溶液結(jié)構(gòu)隨制備的歷史、存放的時間而變化，而且不同濃的歷史、存放的時間而變化，而且不同濃度的溶液結(jié)晶產(chǎn)物也不相同。隨濃度和苛度的溶液結(jié)晶產(chǎn)物也不相同。隨濃度和苛性比不同，有性比不同，有 Al(OH)4- - 、Al2O(OH)62- - 、NaAl(OH)4、Al(OH)63- - 等多種形式的鋁酸等多種形式的鋁酸根離子存在。根離子存在。AlOHAl(OH)4- -4H2O1.805 1.705 0.995 0.999 過飽和鋁酸鈉溶液中存在兩種主體鋁酸根離子：過飽和鋁酸鈉溶液中存在兩種主體鋁酸根離子： S4對稱性的對稱性的Al(OH)4- -(H2O)4 Al(OH)4- -

36、具有典型的四面體結(jié)構(gòu)，在稀溶液中，具有典型的四面體結(jié)構(gòu)，在稀溶液中，Al(OH)4- -與水分子間可以形成較強(qiáng)的氫鍵，因而與水分子間可以形成較強(qiáng)的氫鍵，因而在在Al(OH)4- -周圍形成水化層，故稀溶液較穩(wěn)定。周圍形成水化層，故稀溶液較穩(wěn)定。Al(OH)4- -Al3.305 H1.787 ONa+(H2O)4Al(OH)4- -AlNaHO1.822 1.768 2.353 2.417 1.706 1.281 離子對：離子對：溶液濃度增高時，陰、陽離子發(fā)生締合形成離子對，溶液濃度增高時，陰、陽離子發(fā)生締合形成離子對，也增加了溶液的穩(wěn)定性。也增加了溶液的穩(wěn)定性。中等濃度中等濃度鋁酸鈉溶液中形

37、成了鋁酸鈉溶液中形成了Na+(H2O)4Al(OH)4- -離子對，其中離子對，其中Na+的配位數(shù)為的配位數(shù)為6 6：NaAlAl(OH)4- -與與Na (H2O)4+的締合體的締合體NaAlOHNa+(H2O)2Al(OH)4- -1.822 1.768 2.327 2.352 2.924 .高濃度高濃度溶液中形成溶液中形成Na+(H2O)2.Al(OH)4- -離子對中，離子對中，Na+的配位數(shù)為的配位數(shù)為4 4。 隨苛性比增加而增大隨苛性比增加而增大1.01.52.02.53.03.54.04.51.721.741.761.781.801.821.841.861.88rAl-oaK NaOH4.852M NaOH7.2M圖圖2 Al-O鍵長隨苛性比變化的規(guī)律鍵長隨苛性比變化的規(guī)律 23456781.721.741.761.781.801.821.841.861.88rAl-O(A)CNaOH(mol/l)圖圖 1 Al-O鍵長隨溶液濃度變化的規(guī)律鍵長隨溶液濃度變化的規(guī)律Al-OH鍵長隨溶液濃鍵長隨溶液濃度增大呈拋物線變化度增大呈拋物線變化除主體鋁酸根離子外，存在除主體鋁酸根離子外，存在多種形態(tài)多種形態(tài)其它類型的鋁其它類型的鋁酸根離子：如多種形態(tài)酸根離子：如多種形態(tài)二聚二聚鋁