地球化学平衡研究中的应用.pdf

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1、第11卷　第3期盐湖研究Vol.11No.32003年9月JOURNALOFSALTLAKERESEARCHSep.2003Pitzer理论在变温高浓卤水体系地球化学平衡研究中的应用郝爱兵,李文鹏(中国地质环境监测院,北京100081)摘　要:在描述和计算多组分高浓电解质溶液化学平衡方面,Pitzer理论及其半经验方程体系是迄今为止最有成效的成果。后继研究者以Pitzer理论为基础,建立了较有代表性的HW模型、HMW模型以及SMW模型。针对察尔汗盐湖实际情况,作者选择SMW模型并自行开发出计算程序,

2、通过溶解驱动开采固体钾矿的室内试验所用溶剂的化学平衡计算,分析了各溶剂的溶矿能力,提出溶剂中光卤石不饱和是其溶解固相钾矿的关键所在,综合利用钾肥厂尾液和盐田老卤作为溶解驱动固体钾矿的溶剂在理论上是可行的。关键词:Pitzer理论;高浓卤水;化学平衡;SMW模型;溶解驱动中图分类号:O642.52文献标识码:A文章编号:1008-858X(2003)03-0024-07　　在研究盐湖的形成演化、盐类沉积、卤水运解质溶液中离子活度系数及溶剂渗透系数的半移和卤水矿床的开采、加工等一系列水盐平衡经验方程体系

3、。Pitzer及合作者于1973～1979时,定量计算分析卤水体系本身或与围岩介质年发表的关于电解质溶液热力学的12篇论文的化学平衡状态,无疑具有十分重要的意义。构成了完整的Pitzer理论,其两个主要本质特然而,因天然卤水体系具有高浓度、多组分,物点是:(1)电解质溶液的性质,如活度系数、渗透理化学性质复杂等特点,仅用关于理想溶液或系数等可由一个“静电”项加上一个用维利系数稀溶液的统计热力学理论是不够的。相图法对级数表示的“硬心”项来表示,级数中的维利系简单体系非常准确,但难以应用到多组分体系。数

4、是离子强度的函数;(2)复杂混合电解质溶液这就迫使人们依赖于利用实验获取参数的各种的热力学特性可由简单的二元和三元溶液特性现象学方法描述高浓电解质溶液的行为,Pitzer的组合来确定。理论是其中最具代表性、最有成效的成果。本Pitzer理论的应用范围十分广泛,不但适用文在简要总结Pitzer理论及其应用发展的基础于高浓度的天然电解质溶液,也可用于水岩上,以察尔汗盐湖为例,定量计算分析卤水体系(盐)相互作用、固溶体和流质包体中矿物共生与围岩(盐)介质的化学平衡问题。组合及结晶顺序等的研究。经大量的应用

5、和检验,证明Pitzer理论对于零至高浓度电解质溶1Pitzer理论简介液中矿物溶解度的预测是迄今为止最为有效的理论工具,虽然方程形式较复杂,但计算简单且活度系数和渗透系数是描述电解质溶液的便于应用。两个最重要和最基本的参数,也是建立化学平Pitzer方程体系中计算活度系数和渗透系衡模型的基础。Pitzer理论的核心就是计算电数的方程如下:收稿日期:2003-03-10基金项目:国家自然科学基金资助项目(49272145)作者简介:郝爱兵(1965-),男,博士,教授级高工,主要从事水文地质、环境地

6、质等方面的勘查与研究.©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第3期　　郝爱兵,李文鹏:Pitzer理论在变温高浓卤水体系地球化学平衡研究中的应用　　25(<-1)=包含第二维利系数导数项之和,形式如下:<3P21P22AI<

7、mc′(Φcc′+∑maΨcc′a)caa

8、半经验表达式。MF+∑a(2BMa+ZCMa)a(0)(1)其中,B、C和Φ的表达式中分别包括βMX、βMX、+∑mc(2ΦMc+∑maΨMca)β(2)<θcaMX、CMX和ij等参数。另外,为计算复杂体系+∑∑mama′Ψaa′M+

9、zM

10、∑∑mcmaCca中某种矿物的溶解度,必须要知道它们的标准a