本论文采用等温溶解平衡法对油田卤水中含锂钠钙锶氯化物体系的相平衡开展研究,着重研究了三元体系（LiCl+SrCl2+H2O）、（LiCl+CaCl2+H2O）、（CaCl2+SrCl2+H2O）以及五元体系（Li+,Na+,Ca2+,Sr2+//Cl--H2O）在 273.15 K时的相平衡,采用Pitzer离子相互作用模型,根据测定的三元体系溶解度,采用多元线性回归拟合了相应的Pitzer混合离子作用参数及缺乏的盐类的固液平衡判据（溶解平衡常数）,构建了上述三元体系的化学模型。取得了如下结论:在三元体系（LiCl+SrCl2+H2O）中273.15 K时相图属于水合物Ⅱ型,无复盐和固溶体生成。相图主要有2个无变量点、3条单变量溶解度曲线、3个固相结晶区,其对应平衡固相分别为LiCl·2H2O、SrCl2·2H2O和SrCl2·6H2O。SrCl2的浓度随着LiCl浓度的增大而减小,说明LiCl对SrCl2存在较强的盐析作用。在三元体系（LiCl+CaCl2+H2O）中273.15 K时相图属于复杂三元体系,生成复盐LiCl-CaCl2·5H2O,无固溶体生成。相图主要有3个无变量点、4条单变量溶解度曲线、4个固相结晶区,其对应平衡固相分别为LiCl·2H2O、LiCl·CaCl2·5H2O、CaCl2·4H2O和CaCl2·6H2O,LiCl对CaCl2有强烈的盐析作用。在三元体系（CaCl2+SrCl2+H2O）中273.15 K时相图属于固溶体型相图,无复盐生成。体系中无共饱点生成,固相结晶区为C aC12·6H2O和SrC12·6H2O互溶相区,即生成固溶体（Ca,Sr）Cl2·6H2O。在五元体系（Li+,Na+,Ca2+,Sr2+//Cl--H2O）中在273.15 K时的相图有3个无变量点、7条单变量曲线、5个固相结晶区,其对应平衡固相分别为:（Ca,Sr）Cl2·6H2O、LiCl·CaCl2·5H2O、LiCl·2H2O、CaCl2·4H2O 和 SrCl2·2H2O。其中固溶体（Ca,Sr）Cl2·6H2O结晶区最大,SrCl2·2H2O其次,这两种盐最易从溶液中分离出来。在Pitzer电解质溶液离子相互作用的理论基础上,获得了三个三元体系的Pitzer参数,构建了三个三元体系化学模型,理论预测结果与实验结果吻合较好。

烧碱在国民经济中有着广泛的应用,而离子膜法是目前最先进的烧碱生产方法。因此,本文针对氯碱化工高盐卤水微量碘含量不能超过0.2mg/L的净化问题,系统地开展了高盐卤水中微量碘形态分析方法、离子膜烧碱生产盐水热力学性质和高盐卤水中微量碘树脂吸附净化研究。取得的主要结论如下:（1）建立了高盐卤水中采用高效液相色谱（HPLC）联用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定碘形态的分析方法。以Dionex IonPac AS-14柱作分离柱,（NH4）2CO3溶液作流动相,经优化得出最佳的分离条件:流动相浓度为100 mmol/L、pH=10、流速为1.2 mL/min。此外,针对高盐卤水中不同形态碘的准确分析,测定了 Cl-、SO42-、C103-等干扰离子存在下不同碘形态的回收率,结果表明这三种离子均未对碘形态的分离造成干扰。该形态分析方法线性范围宽（1～100 μg/L）,相关系数好（r＞0.9998）,检出限低（IO3-和I-分别为0.05和0.20 μg/L）,精密度高（RSD＜1.2%,n=5）,IO3-和I-的加标回收率可达100.6%和100.1%。（2）采用DMA 4500型高精度密度计测定了离子膜烧碱生产盐水相关体系（NaI-H2O和NaIO3-H2O）在283.15～353.15 K时的密度。基于实验测定的密度值,利用一系列经验公式、拟合可计算出表观摩尔体积、热膨胀系数、偏摩尔体积等热力学体积参数;应用Pitzer离子相互作用表观摩尔体积模型,首次拟合获得了 NaI-H2O和NaIO3-H2O体系在不同浓度不同温度下的Pitzer单盐参数及温度关联式,为构建多温多组分热力学模型提供基础理论数据。（3）探究了树脂用量及吸附时间对碘吸附效果的影响,发现将离子膜烧碱原盐水和脱氯淡盐水以一定的比例勾兑,当V原盐水:V脱氯盐水=10:1,树脂用量固液比为6 g/L,吸附时间为80min,碘的净化率最大,可大大降低离子膜生产烧碱工艺盐水中碘含量。

盐湖资源的开发利用对解决我国固体资源短缺的现状具有重要意义。柴达木盆地富含碱金属硼酸盐,而相平衡的研究可对盐湖资源的分离提取提供理论依据。故本论文采用等温溶解平衡法研究了交互五元体系（Li+,Na+,K+//Cl-,B5O8--H2O）及其2个三元、3个四元子体系298.15K相平衡及其平衡溶液物化性质。取得了以下结果:三元体系（K+//Cl-,B5O8--H2O）在298.15 K相图,由1个无变度共饱点（KCl+KB5O8·4H2O）、2条单变量溶解度曲线和2个单盐结晶区构成。两个单盐结晶区分别对应为KB5O8·4H2O、KCl,其中KB5O8·4H2O结晶区远大于KCl结晶区,表明KB5O8易从溶液中结晶析出。密度和折光率随液相组成呈规律性变化,采用密度和折光率经验方程的计算值与实验值拟合较好。三元体系（K+//SO42-,B5O8--H2O）在298.15K相图,由1个无变度共饱点（K2SO4+KB5O8·4H2O）、2条单变量溶解度曲线和2个单盐结晶区构成。其中,单盐固相结晶区面积KB5O8·4H2O比K2SO4大,表明KB5O8更易结晶析出。密度和折光率随液相组成呈规律性变化,采用密度和折光率经验方程的计算值与实验值拟合较好。简单四元体系（Li+,Na+,K+//B5O8--H2O）在298.15 K相图,由1个无变度共饱点（LiB5O8·5H2O+NaB5O8·5H2O+KB5O8-4H2O）、3条单变量溶解度曲线、3个单盐结晶区构成,3个单盐结晶区分别对应为LiB5O8·5H2O、NaB5O8·5H2O、KB5O8·4H2O。其中KB5O8·4H2O单盐结晶面积最大,表明KB5O8最易于结晶析出。平衡溶液密度和折光率随液相组成呈规律性变化。交互四元体系（Li+,K+//Cl-,B5O8--H2O）在298.15 K相图,由2个无变度共饱点（LiCl·H2O+LiB5O8·5H2O+KB5O8·4H2O、LiCl·H2O+KCl+KB5O8·4H2O）、5 条单变量溶解度曲线、4个单盐结晶区构成,4个单盐结晶区分别对应为LiCl·H2O、LiB5O8·5H2O、KB5O8·4H2O、KCl。其中 KB5O8·4H2O 结晶区面积最大,表明 KB5O8最易于结晶析出。密度和折光率随液相组成呈规律性变化。交互四元体系（Na+,K+//Cl-,B5O8--H2O）在298.15K相图,由2个共饱点（NaCl+NaB5O8·5H2O+KB5O8·4H2O、NaCl+KCl+KB5O8·4H2O）、5 条单变量溶解度曲线、4个单盐结晶区构成。单盐结晶区分别对应为NaCl、NaB5O8·5H2O、KB5O8·4H2O、KCl,其中KB5O8·4H2O结晶区面积最大,表明KB5O8最易从溶液中饱和结晶析出。密度和折光率随液相组成呈规律性变化。在NaCl饱和条件下的交互五元体系（Li+,Na+,K+//Cl-,B5O8--H2O）在298.15K相图,由3个无变度共饱点（LiCl·H2O+NaCl+KCl+LiB5O8·5H2O、NaCl+KCl+LiB5O8·5H2O+KB5O8·4H2O、NaCl+LiB5O8·5H2O+NaB5O8·5H2O+KB5O8-4H2O）、7条单变量溶解度曲线和5个单盐结晶区构成。密度和折光率随液相组成呈规律性变化。

相图对盐湖资源开发利用具有重要指导作用,因此,开展柴达木盆地盐湖卤水体系体系相平衡与相图研究,对于指导盐湖化工生产具有重要意义。本论文采用等温溶解平衡法研究了交互五元体系（Li+,Na+,Cs+//C1-,SO42--H2O）及其1个三元子体系、2个四元子体系在298.15 K时的相平衡及其平衡溶液物化性质,取得了如下主要结论:三元体系（Cs+//Cl-,SO42--H2O）在298.15 K相图,虽已见报道,为补充数据,完善了该体系在288.15和308.15 K时相平衡研究。在该三元体系在288.15和308.15 K相图中,均由1个共饱点（CsCl+Cs2SO4）、2条单变量溶解度曲线和2个单盐结晶区组成。该相图为简单共饱型相图,无复盐或固溶体生成。两个单盐结晶区分别为CsCl和Cs2SO4,其中Cs2SO4结晶区微大于CsCl结晶区,表明Cs2SO4易从溶液中结晶析出。密度、折光率和pH值均随液相组成呈规律性变化,采用密度和折光率经验方程的计算值与实验值拟合较好。简单四元体系（Li+,Na+,Cs+//Cl--H2O）298.15 K相图,由3个共饱点（2CsCl·LiCl-4H2O+LiCl-H2O+NaCl、2CsCl·LiCl-4H2O+[Cs1-x（Na·H2O）x]Cl+NaCl、CsCl·2NaCl·2H2O+[Cs1-x（·Na·H2O）x]Cl+NaCl）、7条单变量溶解度曲线和5个结晶区构成,该体系有固溶体和复盐产生。5个结晶区面积大小以次为LiCl·H2O＜CsCl·2NaCl·2H2O＜2CsCl·LiCl·4H2O＜[Cs1-x（Na·H2O）x]Cl＜NaCl。其中 NaCl 单盐结晶面积最大,表明NaCl最易于结晶析出。平衡溶液密度和折光率随液相组成呈规律性变化。交互四元体系（Na+,Cs+//Cl-,SO42--H2O）在298.15 K相图,由3个共饱点（Cs2SO4+Na2SO4+[Cs1-x（Na-H2O）x]Cl、[Cs1-x（Na·H2O）x]Cl+Na2SO4+CsCl·2NaCl·2H2O、Na2SO4+CsCl·2NaCl·2H2O+NaCl）、8条单变量溶解度曲线、6个单盐结晶区构成,该体系有固溶体和复盐产生。6个结晶区分别为Cs2SO4,Na2SO4,NaCl,[Cs1-x（Na·H2O）x]Cl,CsCl·2NaCl·2H2O 和 Na2SO4·10H2O。其中 Na2SO4 结晶区面积最大,表明Na2SO4最易于结晶析出。密度和折光率随液相组成呈规律性变化。五元体系（Li+,Na+,Cs+//Cl-,SO42--H2O）在298.15 K时在NaCl饱和条件下的部份干基相图中,已确定的有:5个共饱点、8个单盐结晶区、9条单变量溶解度曲线。该相图中有一新复盐生成,该复盐为9Li2SO4·2Cs2SO4·3Na2SO4。在物化性质-组成图中,密度和折光率均随J（SO42-）呈规律性变化。

某地下卤水铯的高效富集提取,对我国铯资源的可持续发展具有重要意义。在无机离子交换剂中,磷钼酸铵和亚铁氰化铜钾对铯具有极高的吸附容量和选择性。但是由于其颗粒度微小,机械强度极差,工业上难以实现柱操作。因此,本论文分别制备了磷钼酸铵和亚铁氰化铜钾复合离子交换材料,考察了复合材料对模拟卤水中铯的静态吸附性能,并对其吸附热力学和动力学进行了研究。主要研究内容和研究结果如下:1、以氮气、正己烷、聚乙二醇（PEG6000）为致孔剂,通过具有生物安全和可生物降解的羧甲基纤维素钠（CMC）与Fe3+的交联反应,制备了高稳定性含亚铁氰化铜钾的多孔复合微球（CMC-KCuFC）用于模拟卤水中铯的吸附分离。通过XRD、FT-IR、SEM、EDX、BET等测试手段对多孔目标产物CMC-KCuFC进行了表征分析。通过比较微球的比表面积发现,PEG6000为致孔剂的微球比表面积最大（其值为33.9674 m2·g-1）,是未添加致孔剂微球的二倍。在确定以PEG6000为致孔剂的最佳制备工艺下,考察了多孔CMC-KCuFC在不同卤水pH值、吸附剂用量、接触时间、Cs+初始浓度、温度和竞争离子等因素下对铯的静态吸附性能影响。结果表明,CMC-KCuFC对Cs+最大吸附容量可达102.038 mg· g-1。吸附过程的动力学、热力学和吸附模型研究证明CMC-KCuFC的吸附过程是自发吸热的化学吸附过程。2、以磷钼酸铵为有效吸附剂,羧甲基纤维钠为负载基体,Fe3+为诱导剂,采用包埋法制备了磷钼酸铵球形复合离子交换材料（CMC-AMP）,通过FT-IR、SEM、EDX等手段进行材料表征,证明AMP成功的包埋于CMC凝胶球中。通过系列静态单因素吸附实验,考察了 CMC-AMP对铯的吸附性能及氯化铵溶液对CMC-AMP再生性能的影响。实验结果表明,CMC-AMP微球的最大吸附容量为65.416 mg.g-1。在钾离子的共存下,CMC-AMP仍对铯具有很高的分配系数。用1 mol·L-1的NH4Cl溶液进行CMC-AMP的再生,五次循环后,CMC-AMP的吸附量为64.683 mg.g-1,且材料稳定。吸附过程的动力学、热力学和吸附模型研究表明CMC-AMP吸附铯的过程符合非线性准二级动力学模型（R2=0.998）,且吸附平衡时的实验数据与等温吸附线性Freundlich模型吻合良好。热力学分析可得CMC-AMP的吸附过程属于自发的吸热过程。

随着固体矿产资源开发日益枯竭,液态矿产（盐湖资源等）资源开发利用受到了国内外的关注。柴达木盆地盐湖富有碱金属硼酸盐等资源,相平衡研究可为盐湖液态资源的开发提供理论依据。因此,本论文采用等温溶解平衡法开展了五元体系(Li+, Na+//Cl-, BO2-, B4O72--H2O)及其子体系在298.15 K时相平衡研究,并根据Pitzer电解质溶液理论,构建了上述体系的Pitzer化学模型。取得了以下结果:三元体系(Li+, Na+//Cl-, BO2-, B4O72--H2O)298.15 K时相图无复盐及固溶体生成,属于水合物I型。相图在298.15 K时有一个无变量点（NaBO2·4H2O+Na2B4O7·10H2O）,两个固相结晶区为NaBO2·4H2O和Na2B4O7·10H2O以及两条单变量溶解度曲线。该体系平衡液相的物化性质（折光率、密度和p H）随着Na BO2溶解度的增加而呈现规律性变化,并理论计算了密度和折光率,其计算结果与实验值吻合较好,说明数据准确可靠。采用Pitzer电解质溶液理论,结合文献报道的Pitzer参数,构建了含OH-的多硼物种共存的该三元体系模型,计算了该体系的溶解度和p H值,计算结果与实验值吻合较好。四元体系(Na+//Cl-,BO2-,B4O72--H2O)298.15 K时相图包含两个无变量点,分别为F1（Na Cl+Na Cl·NaBO2·2H2O+Na2B4O7·10H2O）和F2（Na BO2·4H2O+Na Cl·NaBO2·2H2O+Na2B4O7·10H2O）,三个单盐结晶区（Na BO2·4H2O、Na Cl和Na2B4O7·10H2O）和一个复盐结晶区（Na Cl·Na BO2·2H2O）以及五条单变量溶解度曲线,无固溶体生成。Na2B4O7·10H2O相区为最大的固相结晶区,最小固相结晶区为Na Cl。该四元体系298.15 K时平衡液相的物化性质（折光率、密度和p H）均随着耶涅克值Z（Na BO2）的增加呈现规律性变化,对密度和折光率进行了理论计算,其计算结果与实验值吻合较好,说明数据准确可靠。采用Pitzer电解质溶液理论,结合文献报道的Pitzer参数,拟合了Na Cl·Na BO2·2H2O的固液平衡判据（溶解平衡常数Ksp）和标准化学势（μ（?）/RT）,构建了含OH-的多硼物种共存的该四元体系模型,计算了该体系的溶解度和p H值,计算结果与实验值吻合较好。五元体系((Li+, Na+//Cl-, BO2-, B4O72--H2O))298.15 K时相图包含四个无变量点,分别为P1（Na Cl+Na Cl·Na BO2·2H2O+Li BO2·8H2O+Na2B4O7·10H2O）、P2（Na Cl+Li BO2·8H2O+Li2B4O7·3H2O+Na2B4O7·10H2O）、P3（Na Cl+Li BO2·2H2O+Li BO2·8H2O+Li2B4O7·3H2O）和P4（Na Cl+Li Cl·H2O+Li BO2·2H2O+Li2B4O7·3H2O）,九条单变量溶解度曲线,六个固相结晶区,其中Na2B4O7·10H2O固相结晶区最大,Li Cl·H2O的固相结晶区最小。该五元体系平衡液相的物化性质（折光率、密度）均随着耶涅克值J（2Li+）的增加呈现规律性变化。

针对地热水型液体矿中锂的开发利用,本论文在合成锰系锂离子筛吸附提锂材料的基础上,针对粉体材料溶损及应用问题,探究了以交联壳聚糖进行包覆造粒及其造粒后在地热水提锂中的吸附性能,获取了一系列关键技术参数,为地热水锂资源的开发提供了重要技术储备。所获得的主要结论如下:（1）采用高温固相法或水热合成法合成了三种锰系锂离子筛前驱体(Li Mn2O4、Li1.6Mn1.6O4和Li4Mn5O12)。通过对不同材料的合成方法和对锂的吸附性能对比表明,Li4Mn5O12合成方法简单,且具有更优的Li+吸附和洗脱性能。（2）针对粉末Li4Mn5O12（LMO）的溶损问题,采用壳聚糖（CTS）进行包覆造粒,并进一步采用不同交联剂进行交联改性以提高材料的稳定性。结果表明,当CTS:LMO质量比为3:2时,采用乙二醇缩水甘油醚（EGDE）进行一步交联,可显著增强材料的耐酸性。在0.25 mol/L的HCl中,其溶损率从27.65%降至0.6%。该材料在303.15 K下对地热水中Li+的平衡吸附量达到8.89 mg/g,Li+与其他离子的分离比均大于51,且分配系数高达1113.27 m L/g。经5次吸附-洗脱循环后,吸附容量衰减不超过1.1%。（3）为改善壳聚糖包覆H4Mn5O12复合材料（CTS/HMO）的吸附性能,进一步研究了以环氧氯丙烷（ECH）进行CTS/HMO的分步交联。结果表明,ECH分步交联CTS/HMO复合材料（ECH-CTS/HMO）比EGDE一步交联CTS/HMO复合材料（EGDE-CTS/HMO）具有更快的吸附和洗脱速率,且ECH-CTS/HMO对地热水中锂的平衡吸附容量达到11.40 mg/g,即使经6次吸附-洗脱循环后,吸附容量仍高达10.44 mg/g。总之,本文所开发的吸附提锂材料具有较高的稳定性、吸附容量和吸附选择性,可作为地热水锂资源开发的一种潜在提锂吸附剂。