例谈多平衡共存体系中溶度积计算

多个溶解平衡或溶解平衡与电离平衡共存的多平衡共存体系,尤其是化学信息与分布系数、对数函数等数学信息整合后,试题呈现背景信息新颖、综合性强、难度大的特点.此类问题的解题关键在于以微粒的性质为基础,将图象中曲线变化的意义及特殊点的意义与化学信息进行有效融合,以溶度积、电离常数等公式模型为核心进行的微粒浓度的计算与判断过程.

塔河油田H_(2)S-CO_(2)-O_(2)共存体系下伴生气管道选材和内涂层评价

研究伴生气管道常用3种管材在H_(2)S-CO_(2)-O_(2)3种气体共存体系下的腐蚀行为,可为塔河油田伴生气管道的腐蚀防控提供指导依据。基于塔河油田典型腐蚀工况,以20钢、L245NS钢和3Cr钢为研究对象,利用高温高压釜试验对3种钢材典型H_(2)S-CO_(2)-O_(2)共存工况下的腐蚀速率和腐蚀产物进行研究,得到20钢腐蚀速率最大,L245NS钢腐蚀速率次之,3Cr钢腐蚀速率最小,3种管材的腐蚀产物主要是Fe、FeS、FeCO_(3)和Fe_(2)O_(3)。对塔河油田4种典型内防腐涂层进行腐蚀前后增重法和附着力测试研究涂层的耐蚀行为,涂层2的抗腐蚀性能和附着力效果最好。考虑性价比,最后选用“L245NS+涂层2”作为塔河油田伴生气管线的防腐措施。

矿物表面的相互转化对盐类矿物共存体系浮选的影响

本文以萤石、方解石为例，介绍了萤石、方解石单矿物在自然ｐＨ值下单独体系中的浮选结果，并通过萤石－方解石共存体系中浮选试验和热力学计算与分析，提出了矿物表面的相互转化是导致盐类矿物共存体系浮选分离复杂化的重要因素，进一步揭示了复杂盐类矿物共存体系的浮选规律．

恒电荷土壤及可变电荷土壤与离子间相互作用的研究 Ⅱ.共存体系中Cl^-的吸附特性

对 3种可变电荷土壤和 4种恒电荷土壤在陪伴阳离子分别为Na+、K+、NH+4 、Mg2 +、Ba2 +、Al3+和共存SO2 -4下Cl- 的吸附量进行了测定。结果表明 ,供试土壤的Cl-吸附量顺序均为AlCl3>BaCl2 和MgCl2 >KCl和NH4 Cl>NaCl,其中可变电荷土壤的差异较大。不同电解质溶液中Cl- 吸附量的顺序与土壤所带正电荷量的顺序一致。Langmuir方程的K值较小 ,且在不同介质中的差异不大。随SO2 -4浓度的增大 ,可变电荷土壤对Cl- 的吸附量减少 ,平衡液的pH值增大 ,而恒电荷土壤则变化甚微 ,说明共存的SO2 -4使可变电荷土壤的表面负电荷增加 ,但对恒电荷土壤则影响不大。这些结果说明 ,Cl- 以电性吸附的机理不因介质而变。可变电荷土壤在一价阳离子存在时 ,除土壤本身所带的正电荷外 ,还有一价阳离子吸附后产生的正电荷以及由此引起的对Cl- 的协同吸附。在二、三价阳离子存在时 ,还有Cl- 的离子对吸附 ,而恒电荷土壤在所有介质中 ,似乎总是以与Cl-

铀钼共存体系中低浓度铀和钼的测定

研究了铀钼共存体系中低含量铀和钼的测定方法。体系中铀含量高而钼含量低时,可采用CL-TBP萃淋树脂先分离铀,然后以硫氰酸盐光度法测定钼;体系中钼含量高而铀含量低时,可在1mol/LHNO3介质中沉淀分离铀,再用萃淋树脂富集铀,用水淋洗后,再以溴代光度法测定铀。结果表明,铀、钼回收率均在95%～105%之间,方法的相对标准偏差小于5%。

非理想多相共存体系的平衡计算

对于给定温度和压力的系统,平衡状态时其吉布斯自由能最小。根据热力学基本关系式,在多组分体系中元素和电荷守恒的限制条件下,最小化吉布斯函数,通过SQP方法来求解此有约束的优化问题,通过迭代法求解反应后的温度。该方法可用于复杂的非理想、多相流体、电解液或非电解液混合物的相平衡计算,平衡计算结果包括温度、密度、组分浓度等。对于某新型热动力系统中使用的一种含铝火药,应用本文方法,获得了化学平衡计算结果。

一种非理想多相共存体系平衡的通用计算方法

基于最小自由能法 ,给出了一种适用于复杂的非理想、气液固三相共存、电解液或非电解液混合物的相平衡通用计算方法。根据热力学基本关系式 ,在多组分体系中元素和电荷守恒的约束条件下 ,最小化吉布斯自由能 ,通过SQP方法来解此有约束的非线性优化问题 ,通过迭代法求解反应后的温度。平衡计算结果包括温度、密度、组分浓度等。某新型热动力系统中采用的Li/SF6高能液体金属燃料 ,应用本文方法 ,获得了相平衡计算结果。

H_2S-CO_2-Cl^-共存体系下的腐蚀状况

塔河油田具有CO_2,H_2S和高矿化度水共存特征,腐蚀性介质复杂。在油气水的采、储、输各生产环节中,金属管道容器的内腐蚀穿孔均有发生,并随着含水量上升,腐蚀日趋严重,已成为阻碍油气田持续发展的突出矛盾。文章针对塔河油田H_2S-CO_2-Cl^-共存体系环境,对腐蚀原因、防腐蚀措施进行了浅析。

共存体系中矿物表面的相互转化

以无机化学、配位化学和溶液化学基本原理为基础，以典型的复杂盐类矿物萤石、重晶石和方解石为研究对象，研究矿物在溶液中的存在状态和基本化学行为。从理论上探讨复杂盐类矿物共存体系中，矿物相互作用方式及表面的相互转化。

CO_(2)环境中“拉应力-温度-Cl^(-)含量”共存体系对P110钢电化学行为的影响

参照正交试验的思路,利用电化学测试手段研究了在CO_(2)环境中"拉应力-温度-Cl^(-)含量"共存体系对P110钢电化学行为的影响。结果表明:在饱和CO_(2)环境中,共存体系各因素对P110钢电化学行为的影响强弱顺序为温度>Cl^(-)含量>拉应力;共存体系中,升高温度、增大Cl^(-)含量以及在弹性变形阶段增大拉应力都能使P110钢的电化学反应速率增大,促进P110钢CO_(2)腐蚀反应的进行。

共存体系中矿物表面的相互转化

在多种矿物共存体系中,一种矿物的溶解离子,在另一种矿物表面吸附,进而发生化学反应,使后一种矿物表面性质发生变化,甚至变得类似于前一种矿物的表面。这种矿物表面的相互转化,使矿物的浮选分离发生困难。 作者以无机化学、配位化学和溶液化学基本原理为基础,以典型的复杂盐类矿物萤石、重晶石和方解石为研究对象,研究矿物在溶液中的存在状态和基本化学行为,从理论上探讨复杂盐类矿物共存体系中,矿物相互作用方式及表面的相互转化.

IO_3^-与IO_4^-共存体系的氧化还原滴定分析法

IO3-和 IO4 -共存体系中 IO3-、IO4 -的定量分析所用分步滴定法操作繁琐 ,故提出共存体系的氧化还原滴定法 .在碘量法分别测定 IO3-、IO4 -的基础上 ,利用 Mo O4 2 -作为 IO4 -的掩蔽剂 ,在 IO3- 与 IO4 - 共存体系中采用氧化还原滴定法测定 IO3- 和 IO4 - .此分析方法的δ(IO3- ) =0 .716 % ,δ(IO4 - ) =0 .12 7% ,分析结果表明 ,该方法实用、简便、可靠 .

一种混合型缓蚀剂在H_(2)S/CO_(2)共存体系中的缓蚀性能研究

将合成的环己胺丙炔醇曼尼希碱季铵盐和咪唑啉分别应用于H_(2)S/CO_(2)饱和模拟溶液中,采用静态失重法研究其在60℃、48 h条件下对N80钢的缓蚀性能。试验结果表明环己胺丙炔醇曼尼希碱季铵盐能够有效抑制H_(2)S/CO_(2)饱和模拟溶液对N80钢的腐蚀,当其浓度为200 mg/L,缓蚀效率为88.9%。咪唑啉也能有效抑制H_(2)S/CO_(2)饱和模拟溶液对N80钢的腐蚀,当咪唑啉加入量为200 mg/L,缓蚀效率为83.6%。将环己胺丙炔醇曼尼希碱季铵盐和咪唑啉以1.5∶1的比例复配成混合型缓蚀剂,在相同的浓度下缓蚀效率高达99.4%,证明环己胺丙炔醇曼尼希碱季铵盐和咪唑啉具有良好的协同效应,也说明该混合型缓蚀剂具有优异的缓蚀性能。

多晶铑表面上碳氧共存体系的研究

用紫外光电子能谱（ＵＰＳ）和俄歇电子能谱（ＡＥＳ）对碳氧共存的多晶铑表面及ＣＯ、Ｏ_２、Ｃ_２Ｈ_４在该表面上的吸附进行了研究，发现铑表面上共存的表面碳和表面氧存在相互作用，由于表面氧的存在，外来吸附物如ＣＯ、Ｏ_２、Ｃ_２Ｈ_４等可以覆盖在表面碳上面，使表面碳占据表面位抑制其它物种吸附的屏蔽效应消失。该表面具有氧化性，可以把吸附的乙烯氧化。

四乙烯五胺功能化纳米高分子材料对Cr(VI)与磷酸盐共存体系的吸附机理

合成了四乙烯五胺功能化纳米高分子材料(TEPA-NP),采用傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)、有机元素分析(EA)、X射线光电子能谱分析(XPS)等手段对其进行了表征,重点考察了其对水中Cr(VI)与磷酸根离子共存时的吸附机理.结果表明,溶液p H对TEPA-NP的吸附性能影响较大.对于Cr(VI)或磷酸盐单一体系,p H 2.5时TEPA-NP的吸附效果最佳;吸附热力学均符合Langmuir模型,吸附动力学均符合准二级速率方程.TEPA-NP对Cr(VI)的饱和吸附量为123.5 mg/g;吸附过程为吸热熵增的自发过程,ΔH为16.06 k J/mol,ΔS为59.02 J/(mol K),308 K时ΔG为-2.10 k J/mol;吸附活化能为30.28 k J/mol.TEPA-NP对磷酸盐的饱和吸附量为149.2 mg/g;吸附过程为放热熵增的自发过程,ΔH为-1.74 k J/mol,ΔS为1.91J/(mol K),308 K时ΔG为-2.32 k J/mol;吸附活化能为18.85 k J/mol.当磷酸盐的共存浓度小于100 mg/L时,磷酸盐对TEPA-NP吸附Cr(VI)几乎没有影响;而当Cr(VI)的共存浓度大于5 mg/L时,Cr(VI)对TEPA-NP吸附磷酸盐的影响已较为明显,可使TEPA-NP吸附磷酸盐的饱和吸附量减小17.3%;结合红外和XPS表征可以推测TEPA-NP对Cr(VI)的吸附涉及静电与配位相互作用,而对磷酸盐以静电吸附为主;Cr(VI)与磷酸盐共存时,TEPA-NP优先吸附Cr(VI).Cr(VI)可以通过竞争取代吸附在TEPA-NP上的磷酸根,且随着Cr(VI)初始浓度增大,TEPA-NP上吸附的总磷脱附的比例增大;而磷酸根对Cr(VI)的竞争吸附较难实现.

温度和O_(2)含量在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)体系中对输气管道的腐蚀行为研究

目的 为给新疆油田输气管道的腐蚀防控提供依据,揭示L360NS钢在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)共存体系中不同O_(2)含量(物质的量分数0%~2%)和不同温度(60~180℃)工况下的腐蚀行为。方法 以新疆油田HN区块输气管道为研究背景,基于现场运行工况设计高温高压反应釜试验方案,选择L360NS钢为试样进行失重法、腐蚀产物表征、基体形貌表征、腐蚀缺陷深度测试等试验。结果 随O_(2)含量增大,L360NS钢的均匀腐蚀速率从0.299 1 mm/a逐渐增大到0.912 3 mm/a。试样表面出现腐蚀缺陷,且随O_(2)含量升高有逐渐扩大的趋势,腐蚀产物膜呈楔形、多方晶体状,大小不一。温度(60~180℃)升高,L360NS钢的均匀腐蚀速率从2.103 4 mm/a逐渐降低到0.457 0 mm/a,腐蚀缺陷逐渐减小,产物膜结构由稀松多孔逐渐转为致密。结论 由于O_(2)具有强氧化性及去极化效应,导致在产物中出现Fe的高价氧化物,结构疏松多孔。另一方面,H2S与O_(2)发生交互作用生成单质S,单质S的强氧化性与水解反应,两种作用相互影响,促进钢材腐蚀。在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)腐蚀环境中,温度升高,一定程度上促进腐蚀反应动力学,但是升温会促进Fe CO_(3)沉淀,导致腐蚀产物膜结构致密,阻碍腐蚀性介质与基体接触,抑制腐蚀。

揭示相共存体系PbTiO_(3)-BiScO_(3)中内在和外在压电贡献

PbTiO_(3)-BiScO_(3)陶瓷兼具高压电系数和高居里温度,在高温传感器和制动器领域极具应用潜力.探明潜在的压电机理对其应用具有重要作用.本文结合先进原位电场高能同步辐射技术和STRAP分析方法,定量揭示了PbTiO_(3)-BiScO_(3)体系相界附近较高应变的内在和外在贡献.观察到在共存的四方相和三方相之间发生了电场诱导的相转变.实验发现畴反转应变主要来源于四方相,而占主导作用的晶格应变主要来源于少量共存的三方相.电场诱导了相含量的变化,定量分析结果表明该体系中可逆应变主要源于内在的晶格应变.相反,不可逆的畴反转应变导致了较大的剩余应变.现有结论表明,将剩余应变转化为可逆应变将是提高压电性能的战略方向.本研究有助于进一步理解高压电性能并有望推进PbTiO_(3)-BiScO_(3)体系的应用.

油纸绝缘体系微水扩散的分子模拟

油纸绝缘中微水将严重影响油浸式变压器电气寿命和机械寿命。为研究油纸绝缘体系中微水扩散微观特性,基于分子模拟方法建立绝缘纸/油纸共存体系微观模型,利用分子动力学计算了不同温度下微水在绝缘纸/油纸共存体系下运动轨迹及其扩散系数,讨论了扩散系数与绝缘纸/油纸共存体系自由体积及水分子运动轨迹关系,并由实验所得扩散系数对模拟计算结果进行验证。结果表明分子模拟结果为实验数据的84%～222%,分子模拟为油纸绝缘体系微水扩散机理研究提供了微观研究手段。

地面集输管道在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)体系下的腐蚀行为研究

目的研究集输管道常用钢材在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)体系下的腐蚀行为,为新疆油田集输管道的腐蚀防控提供指导依据。方法基于新疆油田重油热采现场工况,以L245NS钢为试材,316L钢为对照,采用高温高压釜试验,研究CO_(2)/H_(2)S/O_(2)体系下温度和H_(2)S含量对L245NS钢和316L不锈钢的腐蚀影响规律,并结合SEM/EDS+XPS+3D显微镜等手段对典型工况下的腐蚀产物进行测试分析。结果在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)共存体系中,L245NS钢的腐蚀速率随温度的升高,呈先增大、后减小的趋势;而随H_(2)S含量的升高,呈先减小、后增大的趋势。316L钢的腐蚀速率随温度的升高,呈先增大后减小的趋势;随H_(2)S含量的升高,呈一直增大的趋势。L245NS钢腐蚀产物呈针状、菱状、颗粒状多种形态,而316L钢腐蚀产物较少。在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)共存体系中,L245NS钢的腐蚀产物主要包含FeS、FeS_(2)、单质S、FeCO_(3)、Fe(OH)_(3)、FeOOH、Fe_(3)O_(4)、Fe_(2)O_(3)、Na_(2)SO_(4)等物质。结论L245NS钢在CO_(2)/H_(2)S/O_(2)体系(CO_(2) H_(2)S P/P<200)下的腐蚀行为主要由H_(2)S主导,生成的FeS分布在产物底层。O_(2)具有促进腐蚀进程的三方面作用:与H_(2)S发生交互作用生成了单质S;作为去极化剂参与阴极反应;作为强氧化剂氧化FeS、FeCO_(3),反应生成单质S、FeS_(2)、Fe_(2)O_(3)、Fe_(3)O_(4)、FeO(OH)等物质。

CO_(2)/H_(2)S共存条件下集输管道选材的新方法及应用

在CO_(2)/H_(2)S共存条件下集输管道中,管道发生腐蚀的可能性急剧增大,因此集输管道的选材至关重要。若选择管材级别较低,则会严重影响管道的正常生产;若管材级别较高,会引起经济成本的浪费。为了使集输管道在CO_(2)/H_(2)S共存条件下选材更加合理。在CO_(2)/H_(2)S共存腐蚀速率预测模型的基础上,提出了一种新的集输管道选材方法,新方法的步骤为:计算材质的均匀腐蚀速率,腐蚀速率应满足美国腐蚀工程师协会标准中腐蚀速率的控制值(小于0.076 mm/a),结合管道的设计寿命、剩余强度和经济性评价,确定在CO_(2)/H_(2)S共存体系下集输管道的材质。以某油田集输管道为示例,根据新方法选择的材质与实验得到的管材结果一致,验证了新方法的准确性。集输管道选材新方法在保证集输管道安全运行的前提下,能够有效降低管材质选择的成本,有利于保证集输管道的安全性和经济性。