海水体系成盐相图的非平衡态特征及其应用

水盐相图是百年经典学科、也面临着新体系新过程带来的机遇和挑战，对普遍存在的介稳现象和成盐相区偏移平衡相区的规律仍研究不足。本课题关注于非平衡态成盐相区偏移的内在机理、偏移程度及其工业价值。前期研究发现高温蒸发非平衡态不仅有相区的偏移还有相区叠加，即存在扩展成盐区和条件成盐区等特征区，并可开发工业过程，因不能用平衡相图或介稳相图表达，而提出非平衡态成盐相图的思想框架。本研究（1）将扩展至海水五元体系，考察更复杂体系非平衡态成盐相区特征，完善复杂成盐图的研究方法；（2）从成盐动力学、溶液结构角度，完善成盐相区的形成机理和相区定界准则，探讨条件成盐区选择性成盐的控制方法；（3）将溶解平衡相图做参考态，考虑成盐动力学和溶液结构因素，探索非平衡态成盐相图的热力学模型和计算方法。该研究拓展了相图研究领域，对把握介稳及非平衡态相区特征，为工业过程开发与强化、资源高效利用提供新的依据和思想方法有重要意义。

结题摘要. 水盐相图是一经典学科、面临着新体系、新过程、新理论的发展机遇。对普遍存在的介稳现象和成盐相区偏移规律研究不足：介稳相图没有严谨的边界准则，与平衡相图的关系没有明确的机理模型；对析盐规律偏离平衡相图的方向、程度预测没有依据。水盐体系固液相平衡的计算，Pitzer一类模型在复杂系统全温范围陷入参数众多的困局，使多温非平衡态热力学计算出现困难。. 基于上述问题本课题开展的实验研究有：海水体系高温范畴蒸发成盐规律、扩展体系（含有多种复盐）固液平衡规律、海水盐类蒸发成盐动力学、海水型溶液结构、成盐相图的工业应用等；开展的理论研究有：总结和完善成盐相图理论，开发全温范畴稳态相平衡与成盐动态的热力学模型。. 取得的重要成果有：.（1）建立成盐相图理论，指出水盐体系相图表达的是溶解相平衡，而成盐是新相生成或固相量的增加过程，每个盐均相成核所需推动力不同，当推动力不足时，可产生介稳现象，而溶液结构提供了形成介稳的环境。为此定义成盐和成盐临界相平衡等概念、提出两类成盐相区边界的热力学机理，从而使成盐相区与溶解相平衡、介稳相平衡三者统一，为成盐相区预测奠定了基础。.（2）建立了基于Pitzer模型和eNRTL模型的三元、四元、五元相图计算平台；基于eNRTL模型，利用活度系数、饱和蒸气压、溶液焓值、固液相平衡数据进行多温参数综合拟合的模型参数平台。在此基础上的成盐相图预测，将在2016年5月发表。.（3）实验获得海水体系成盐相图4套，扩展体系等温相图：三元体系15个，四元体系5个。形成应用技术4项：海水苦卤利用新方案、海水苦卤钾镁肥技术、运城盐湖盐镁联产技术、钾肥尾液高效提钾技术、水氯镁石氨法利用技术，实现技术推广2项。.（4）发表期刊论文16篇（9篇为国际期刊，7篇中文核心），主编教材1部。其中SCI检索10篇（ JCR 二区论文8篇）,EI检索11篇。.（5）国际合作方面，与美国工程院院士，国际知名热力学专家，ASPLEN公司创始人Chunyuan Chen教授于2013年开始合作，受其邀请和资助三次赴美访问，合作开展eNRTL模型在水盐体系的应用与开发研究。.（6）在低温常温范畴的扩展研究“典型盐湖卤水环境温度范围稳态相平衡与成盐动态的集成相图及模型化” 已经列为（国家国家自然科学联合基金重点项目（U1407204）