體系熱力學平衡分析

任 晉

(中國有色金屬建設股份有限公司，北京 100029)

1 L-谷氨酸鈉浸出碳酸鈣、碳酸鎂的離子反應平衡

在L-谷氨酸鈉濃度0～3 mol/L、7

1.1 碳酸鈣、碳酸鎂的溶解平衡

(Ⅰ)

(Ⅱ)

CaCO3的溶度積

(1)

MgCO3的溶度積

(2)

298 K條件下，Ksp(CaCO3)、Ksp(MgCO3)[11]見表1。

表1 CaCO3、MgCO3的溶度積

1.2 Ca2+、Mg2+與Glu2-的配位反應

溶液中，Ca2+、Mg2+與Glu2-會發生配位反應，生成CaGlu和MgGlu，反應可表示為：

(Ⅲ)

(Ⅳ)

CaGlu、MgGlu配合物的累積生成反應[12]平衡常數β1、β1′分別為：

298 K條件下，CaGlu、MgGlu配合物的累積生成反應平衡常數的常用對數見表2。

表2 CaGlu、MgGlu配合物的累積生成反應平衡常數的常用對數

1.3 Ca2+、Mg2+與OH-的配位反應

溶液中，Ca2+、Mg2+與OH-會發生配位反應，生成Ca(OH)+、Ca(OH)2(aq)、Mg(OH)+、Mg(OH)2(aq)，反應可表示為：

(Ⅴ)

(Ⅵ)

表的累積生成反應平衡常數的常用對數

1.4 Glu2-與H+的加質子平衡

溶液中，Glu2-與H+發生配位反應，生成HGlu-、H2Glu、H3Glu+，反應可表示為

(Ⅶ)

Glu2-與H+的加質子平衡常數為

298 K條件下，Glu2-的加質子平衡常數的常用對數[12]見表4。

表4 Glu2-的加質子平衡常數的常用對數

(Ⅷ)

表加質子平衡常數的常用對數

2 溶解反應平衡方程

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

3 試驗結果與討論

3.1 溶液中碳酸根各配合物濃度的變化

圖隨c(Glu2-)T和溶液pH變化的平衡曲面

3.2 Glu2-濃度和溶液pH對總鈣、總鎂濃度的影響

溶液中，總鈣、總鎂濃度隨c(Glu2-)T和溶液pH變化的平衡曲面分別如圖2、3所示。可以看出，當7

圖2 c(Ca2+)T隨c(Glu2-)T和pH的變化的平衡曲面

圖3 c(Mg2+)T隨c(Glu2-)T和溶液pH的變化的平衡曲面

3.3 溶液pH對鈣、鎂各配合物濃度的影響

當c(Glu2-)=0.5 mol/L時，溶液中鈣、鎂各配合物濃度與溶液pH之間的關系如圖4、5所示。

1—c(Ca(OH)2(aq));2—c(CaGlu);3—c(Ca(OH)+);4—c(Ca2+)。

1—c(Mg(OH)+);2—c(Mg(OH)2(aq));3—c(MgGlu);4—c(Mg2+)。

由圖4、5看出：在一定濃度L-谷氨酸鈉溶液中，c(Ca(OH)2(aq))、c(Ca(OH)+)、c(Mg(OH)2(aq))、c(Mg(OH)+)均隨pH增大而提高，c(CaGlu)、c(Ca2+)、c(MgGlu)、c(Mg2+)隨pH增大而降低；pH>12時，溶液中鈣物種主要為Ca(OH)2(aq)、Mg(OH)+。

4 結論