基于多温相平衡的NaBr-Na2CO3-H2O三元体系分离新工艺及其在碱吸收液资源化中的应用

针对空气吹出法碱吸收液中溴化物与碳酸盐高效分离的工程难题，研究人员通过测定NaBr-Na2CO3-H2O体系在328.15-368.15 K下的相平衡数据，开发出分步结晶新工艺，成功获得纯度达99.50%的NaBr·2H2O和99.10%的Na2CO3·H2O，回收率均达100%，为含溴废水处理提供了绿色解决方案。

　　

溴作为重要的海洋元素，其化合物在医药、阻燃剂等领域具有不可替代的作用。然而当前溴素生产面临运输危险、能耗高等瓶颈，特别是空气吹出法碱吸收液中NaBr与Na₂CO₃的高效分离长期困扰业界。传统工艺需将吸收液酸化蒸馏获取溴蒸气，不仅设备复杂，还存在安全隐患。如何直接从吸收液中提取高纯度溴盐成为行业亟需突破的技术壁垒。

中国自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所的研究团队在《Process Safety and Environmental Protection》发表研究，通过测定NaBr-Na₂CO₃-H₂O三元体系在328.15-368.15 K下的相平衡数据，首次揭示了NaBr·2H₂O向无水NaBr的相变临界温度区间，并据此设计出"控温-蒸发-分步结晶"创新工艺。该研究不仅填补了323.15-353.15 K区间相变机制的认知空白，更实现了吸收液组分的高值化利用。

研究采用等温溶解平衡法和湿渣固相分析法测定溶解度数据，结合X射线衍射（XRD）鉴定固相组成。通过构建多温相图，系统分析了结晶区域与溶解度的变化规律，并开展单向分离实验验证工艺可行性。

【研究结果】

1. 二元体系基础数据：测得NaBr在328.15 K时溶解度达54.37%（质量分数），较文献值偏差<0.7%，验证了数据可靠性。
2. 三元体系相图特征：328.15 K和338.15 K相图呈现单共饱点、两条溶解度曲线及NaBr·2H₂O与Na₂CO₃·H₂O双结晶区；368.15 K时NaBr·2H₂O完全转变为无水NaBr。
3. 分离工艺验证：通过精确控制结晶温度与浓缩倍数，获得NaBr·2H₂O（99.50%）和Na₂CO₃·H₂O（99.10%）两种晶体，总回收率均达100%。

【结论与意义】
该研究首次明确了NaBr·2H₂O相变温度窗口（323.15-353.15 K），提出的低温优先结晶Na₂CO₃·H₂O、高温转化NaBr的分步工艺，较传统蒸馏法节能30%以上。技术路线可直接应用于含溴废水处理，避免溴蒸气运输风险，为溴资源绿色开发提供了新范式。经济分析显示，该工艺可使溴盐生产成本降低15-20%，具有显著的工业推广价值。