氟化锂—碳酸锂基熔盐体系中二氧化碳溶解度及其物理化学性质

发布时间：2020-06-08 10:19

【摘要】：采用熔盐电解法在LiF-Li2CO3熔盐体系中电解二氧化碳是实现其综合利用的重要方法之一。LiF-Li2CO3熔盐体系的物理化学性质及CO2在该熔盐体系中的溶解度对电解过程具有重要影响,因此,本论文对LiF-Li2CO3基熔盐体系的物理化学性质及CO2在该熔盐体系中的溶解度进行了研究。本文研究了含30～60mol%LiF的LiF-Li2CO3熔盐体系的初晶温度、熔盐密度和电导率等物理化学性质,以及CO2的溶解度。另外,还研究了 LiF含量、温度,以及添加剂对熔盐物理化学性质的影响。本实验中使用的添加剂有NaF、KF、NaCl、KCl,含量为 5～25mol%。采用步冷曲线法测定了 LiF-Li2CO3熔盐体系的初晶温度。实验结果表明:LiF-Li2CO3熔盐体系的初晶温度随着添加剂含量的增加而降低,并且KF对熔盐初晶温度的影响大于NaF,NaCl对熔盐初晶温度的影响大于KCl。另外,LiF-Li2CO3-NaCl三元体系的共晶组分为37.5%:37.5%:25%(摩尔比),共晶温度为558.5℃;LiF-Li2CO3-KCl三元体系的共晶温度是580 ℃。采用阿基米德法测定了LiF-Li2CO3体系的熔盐密度,实验结果表明:LiF-Li2CO3体系熔盐密度随着LiF含量的增加以及温度的升高而降低,并且熔盐密度与温度呈线性关系。LiF-Li2CO3体系的熔盐密度随着NaF、KF含量的增加而逐渐升高,而随着NaCl、KCl的含量增加,熔盐体系的密度先增大后减小,在NaCl,KCl摩尔分数分别为15%,10%时,熔盐密度最大。采用压力差法测定了 CO2在LiF-Li2CO3熔盐体系中的溶解度,结果表明:随着LiF含量增加,CO2溶解度逐渐减小;随着温度的升高,CO2溶解度减小。另外,随着NaF、KF、NaCl、KCl等添加剂的含量增加,CO2的溶解度减小;在640℃,LiF摩尔分数为50%时,CO2的溶解度最大,其值是1.9×l0-2 mol/L。采用固定电导池测定了 LiF-Li2CO3熔盐体系的电导率,结果表明,温度越高,熔盐体系的电导率逐渐增大;电导率随着LiF含量的增加而升高,随着NaF、KF的加入而降低。
【图文】：

示意图,熔盐电解法,实验装置,示意图

过高的电解温度，不仅对设备要求高而且耗电量大，，此外，还会容易引起副反应。因此逡逑通常会以氟化物或氯化物熔盐作为支持电解质，来降低电解质体系的温度。熔盐电解法逡逑电解Ｃ０２的实验装置示例如图１．２所示。逡逑－４－逡逑

二氧化碳溶解

Ｃｌａｅｓ等人１５９１研究了邋Ｃ0２在熔融Ｎａ２Ｃ０３－Ｋ２Ｃ０３邋（４２ｍｏｌ％）共晶组分中的溶解度，逡逑通过测定在一个密封装置内，Ｃ０２在熔盐中溶解前后压力的变化来计算Ｃ０２在熔盐中的逡逑溶解度，实验装置如图１．３所示。结果表明：Ｃ０２溶解平衡的亨利常数为】．８３＞＜丨０４0１七逡逑Ｌ邋ａｔｍ、在低温条件下Ｃ０２在熔融的碳酸盐中的溶解度与在其它熔盐体系中的溶解度相逡逑比较高。另外，他们报道主要是因为Ｃ０２与Ｃ0３２—反应生成了邋ｃ２ｏ５２一。逡逑５＆（＾等人＿利用气体洗脱的方法测定了邋Ｃ０２在熔融ＺｎＣＩ２，邋ＺｎＢｒ２，ＳｎＣｈ，ＮａＮ０３逡逑中的溶解度，通过向含有饱和ｃｏ２气体的溶盐中鼓入Ｎ２，将溶解的ｃｏ２驱赶出来，然逡逑后利用红外Ｃ０２分析仪进行检测Ｃ０２的浓度，以此来确定Ｃ０２的溶解度，实验装置如逡逑图１．４所示；结果表明：Ｃ０２的溶解度随着温度的升高而降低。逡逑Ｉ逦逦逡逑１邋ｋ５邋＃邋W ，逡逑ｒ．：ｉ邋ｃ邋闫逡逑＇逦－逦ｍ邋￣￣逡逑１逡逑１－校准容器；２－‘熔盐盛放容器；３－高温炉；４－水银压力计；５－热电偶；逡逑６－二氧化碳；７－截止阀；８－真空装置逡逑图１．３二氧化碳溶解度测定装置逡逑Ｆｉｇ
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF111.522

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