本系列內容摘自楊靜碩士論文《煤化工高鹽廢水分鹽工藝研究》
由氯化鈉、硫酸鈉和硝酸鈉組成的水鹽體系中，由一種陽離子Na+和三種陰離子Cl - ，NO3-，SO 42-與水組成的水鹽體系為簡單四元體系。本章對已有的該四元體系下的相關相圖數據進行了收集和整理，並測定了Na+//Cl- , NO3-,SO42- -H2O在100 ℃下的固液相平衡數據、基本物性參數。通過建立基本相圖，為之後煤化工高鹽廢水分鹽工藝開發提供指導和優化。
1.1 Na+//Cl-, NO3-, SO42- -H2O及其子體系已有相圖數據整理
1.1.1 二元體系相圖整理
相關二元體系相圖依照溶質組成可以分為三類：Na+//Cl- -H2O，Na+//NO3--H2O和Na+//SO42- -H2O。即為一定溫度下單鹽在水溶劑中的溶解度。
1.1.1.1 Na+//Cl--H2O體系相圖
Na+//Cl--H2O二元體系是最基礎和常見的一種水鹽體系，其相關研究數據和分析已十分全面和完整。如圖2-1所示，圖中給出了源自於不同研究者所測得或總結的實驗數據，數據互相吻合，具有較高的一致性。
表2-1 Na+//Cl- -H2O體系相圖中點、線和區的意義
Table 2-1 Explanation of the points, lines and regionsin the phase diagram of the binary system Na+//Cl- -H2O.
表示意義
符號
平衡固相
液相組成（wt%）
溫度（℃）
三相點
E
冰+NaCl·2H2O
23.3
-21.2
D
NaCl·2H2O+NaCl
26.3
0.15
固液相平衡線
AE
冰
0 ~ 23.3
0 ~ -21.2
ED
NaCl·2H2O
23.3 ~ 26.3
-21.2 ~ 0.15
DB
NaCl
26.3 ~ 100
0.15 ~ 800
未飽和區
I
\
\
> -21.2
固液相平衡區
II
冰
0 ~ 23.3
0 ~ -21.2
III
NaCl·2H2O
23.3 ~ 26.3
-21.2 ~ 0.15
IV
NaCl
26.3 ~ 100
0.15 ~ 800
全固相區
V
冰+NaCl·2H2O
0 ~ 26.3
< -21.2
VI
NaCl·2H2O+NaCl
26.3 ~ 100
< 0.15
在NaCl-H2O的二元體系中，低溫條件下，氯化鈉與水結合形成不穩定水合物NaCl·2H2O，且在0.15 ℃以上轉化成為NaCl。由圖2-1可觀察，氯化鈉的二元水鹽體系中，存在2個三相點，3條固液相平衡線，2條三相線，1個未飽和溶液區，3個固液相平衡區以及2個全固相區，其所代表實際意義見表2-1。NaCl在水中溶解度隨著溫度的升高而緩慢增大。
1.1.1.2 Na+//NO3--H2O體系相圖
NaNO3-H2O固液相平衡圖為典型的簡單二元體系相圖。根據前人研究結果所描繪的相圖如圖2-2所示，其中個別溶解度點偏離較大成為疑值（詳見表2-2），但絕大部分數劇保持良好的一致性。
表2-2 Na+//NO3- -H2O體系溶解度疑值點匯總
Table 2-2 The doubtfulsolubility data of the binary system Na+//NO3--H2O.
數據來源
溫度（℃）
液相組成（wt%）
平衡固相
圖中符號
備註
NaNO3
H2O
牛自得等[80]
20
44.4
55.6
NaNO3
2
疑值點，偏小
No.128[87]
220
83.5
16.5
3
疑值點，偏小
225
91.5
8.5
4
疑值點，偏大
No.129[87]
17.7
37.83
62.17
1
疑值點，偏小
由圖2-2可觀察，該體系相圖中，存在1個三相點，2條固液相平衡線，1條三相線，1個未飽和溶液區，2個固液相平衡區以及1個全固相區，其所代表實際意義見表2-2。圖中NaNO3在水中的溶解度隨著溫度的升高而有較大的增幅，說明溫度是影響NaNO3-H2O固液平衡的重要因素之一。
表2-3 Na+//NO3- -H2O體系相圖中點、線和區的意義
Table 2-3 Explanationof the points, lines and regions in the phase diagram of the binary system Na+//NO3--H2O.
表示意義
符號
平衡固相
液相組成（wt%）
溫度（℃）
三相點
E
冰+NaNO3
38.0
-17.7
固液相平衡線
AE
冰
0 ~ 38.0
0 ~ -17.7
BE
NaNO3
38.0 ~ 100
-17.7 ~ 309
未飽和區
I
\
\
> -17.7
固液相平衡區
II
冰
0 ~ 38.0
0 ~ -17.7
III
冰+NaNO3
38.0 ~ 100
-17.7 ~ 309
全固相區
IV
NaNO3
0 ~ 100
< -17.7
1.1.1.3 Na+//SO42--H2O體系相圖
Na+//SO42--H2O體系相圖屬於複雜二元相圖，其相關基礎研究數據與分析已十分全面和完整。如圖2-1所示，圖中給出了源自於不同研究者所測得或總結的實驗數據，數據互相吻合，具有較高的一致性。
在Na+//SO42- -H2O二元體系中，通常在常溫條件下，硫酸鈉與水結合形成帶有十個結晶水的不穩定水合物Na2SO4·10H2O，且在32.38 ℃以上轉化成為Na2SO4。由圖2-3可觀察，硫酸鈉的二元水鹽體系中，存在2個三相點，2條三相線，3條固液相平衡線，1個未飽和溶液區，3個固液相平衡區以及2個全固相區，其所代表實際意義見表2-4。32.38至241℃範圍內，Na2SO4在水中溶解度隨著溫度的增大而減小。
表2-4 Na+//SO42- -H2O體系相圖中點、線和區的意義
Table 2-4 Explanationof the points, lines and regions in the phase diagram of the binary system Na+//SO42--H2O.
表示意義
符號
平衡固相
液相組成（wt%）
溫度（℃）
三相點
E
冰+Na2SO4·10H2O
4.0
-1.2
G
Na2SO4·10H2O +Na2SO4
33.25
32.38
固液相平衡線
AE
冰
0 ~ 4.0
0 ~ -1.2
EG
Na2SO4·10H2O
4.0 ~ 33.25
-1.2 ~ 32.38
GJ
Na2SO4·10H2O
33.25 ~ 100
32.38 ~ 319
未飽和區
I
\
\
> -1.2
固液相平衡區
II
冰
0 ~ 4.0
0 ~ -1.2
III
Na2SO4·10H2O
4.0 ~ 33.25
-1.2 ~ 32.38
VI
Na2SO4
33.25 ~ 100
32.38 ~ 319
全固相區
IV
冰+Na2SO4·10H2O
0 ~ 44.11
< -1.2
V
Na2SO4·10H2O +Na2SO4
44.11 ~ 100
< 32.38