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矿冶:2023,32(5):-
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不同温度Fe-H2O体系的溶解组分优势区域图和Pourbaix图
杨四齐, 夏先禹, 张利华, 白希为, 姚浩
(昆明理工大学)
The dissolved species predominance diagram and Pourbaix diagram of Fe-H2O system at different temperatures
yangsiqi, xiaxianyu, zhanglihua, baixiwei, yaohao
(Kunming University of Science and Technology)
摘要
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投稿时间:2023-06-27    修订日期:2023-07-08
中文摘要: 本文针对Fe-H2O体系中重要的单核配合物进行计算分析,通过热力学手册获得各反应物质S0298 K、ΔG0298 K和C0p的数据,计算得到不同温度下的ΔG0T的数据,分别构建298 K、373 K、473 K、573 K温度下的溶解组分优势区域图和Pourbaix图。结果表明,Fe2+和Fe3+离子均可稳定存在于强酸性溶液中。随着pH的升高,Fe2+依次转化为FeOH+、Fe(OH)20和Fe(OH)3-,而Fe3+依次转化为FeOH2+、Fe(OH)2+、Fe(OH)30和Fe(OH)4-。在高电势区域,Fe2+被氧化成Fe3+并进一步被氧化成FeO42-。随着温度的升高,溶液中Fe2+和Fe3+的稳定存在区域向酸性方向偏移而减少。通过控制体系电位和pH条件,可以使铁以FeOOH/Fe2O3的形式沉淀。随着温度升高到373 K及以上,碱性条件下Fe(OH)4-的优势区域出现,造成单质Fe的腐蚀。随着温度的升高,以固相形态存在的Fe、FeOOH/Fe2O3、Fe3O4稳定区域在逐渐减少,液相区域不断扩大,特别是Fe2O3的固相区域减少明显。因此热力学上温度越高,对Fe金属的防腐及溶液中铁的沉淀越不利。
Abstract:This paper presents the calculation and analysis of the important mononuclear complexes in the Fe-H2O system. Based on the thermodynamic data So298 K, ΔGo298 K and C0p of each reaction substance, the Gibbs free energy of reactions ΔGoT at different temperatures were calculated to construct the dissolved species predominance diagram and Pourbaix diagram of Fe-H2O system at temperatures of 298, 373, 473 and 573 K, respectively. The results show that both Fe2+ and Fe3+ ions can stably exist in the strongly acidic solutions. As the pH increases, Fe2+ and Fe3+ ions are sequentially converted to FeOH+、Fe(OH)20 and Fe(OH)3-, and FeOH2+、Fe(OH)2+、Fe(OH)30 and Fe(OH)4-, respectively. In the high potential regions, Fe2+ is oxidized to Fe3+ and further oxidized to FeO42-. As the temperature increases, the stable regions of Fe2+ and Fe3+ decrease and shift towards the acidic pH regions. Iron phases can be precipitated in the form of FeOOH/Fe2O3 by controlling the reaction potential and pH values. As the temperature rises up to 373 K or above, the dominant region of Fe(OH)4- appears under alkaline conditions, causing corrosion of elemental iron. The stable regions of Fe, FeOOH/Fe2O3 and Fe3O4 in solid phases gradually decrease with the increase of temperature, especially the solid region of Fe2O3 markedly reduces, while the aqueous phase regions continue to expand. Therefore, the higher the temperature in thermodynamic, the more unfavorable it is for the anticorrosion of Fe metal and the precipitation of iron from the aqueous solutions.
文章编号:20230627001     中图分类号:    文献标志码:
基金项目:国家自然科学(52164040);云南省基础研究计划面上项目(202101AT070121);“兴滇英才支持计划”青年人才项目(YNWR-QNBJ-2019-150)。
引用文本:
杨四齐,夏先禹,张利华,白希为,姚浩.不同温度Fe-H2O体系的溶解组分优势区域图和Pourbaix图[J].矿冶,2023,32(5):.

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