一种硝酸钾的制备系统及制备方法与流程

本发明涉及无氯钾肥生产技术领域，具体涉及一种使用电渗析技术制备硝酸钾的装置及方法。

背景技术：

硝酸钾是一种重要的无氯钾、氮复合肥料，植物营养素钾、氮的总含量可达50％左右，特别适用于一些忌氯作物的施用，如硝酸钾施用于烟草具有肥效高、易吸收、促进幼苗早发、增加烟草产量的优势、对提高烟草品质有着重要作用。我国国标gbt-20784-2013规定，农业用中优等品的硝酸钾要求氧化钾质量分数≥46.0％、氯离子质量分数小于0.2％，此外总氮含量小于13.5％。

目前，国内生产硝酸钾的主要工艺有转化法、离子交换法、溶剂萃取法和复分解法(段正康，谢帆，张涛，李晟，闫建华，硝酸钾生产工艺概述及复分解法存在的问题与对策，无机盐工业，2015,47(5)：4-8.)。

(1)转化法：以智利硝石(主要成分为硝酸钠)和氯化钾为原料的转化法，反应式为：kcl+nano3→kno3+nacl。在循环母液中溶解氯化钾和智利硝石，先通过蒸发、增浓、离心分离得到氯化钠副产物，再将分离的母液加水调节浓度、经真空冷却结晶、增浓、离心分离得到粗硝酸钾，最后通过精制釜重结晶可得到工业级的硝酸钾产品。

(2)离子交换法：主要为硝酸铵与氯化钾离子交换法，当溶液中的钾离子通过铵型离子交换树脂时，与树脂中的铵离子发生交换反应，为吸附反应，离子交换树脂由铵型转变为钾型，反应式为：rnh4+kcl＝rk+nh4cl；当溶液中的铵离子通过钾型离子交换树脂时，与树脂中的钾离子发生交换反应，为洗脱反应，同时离子交换树脂由钾型变为铵型，反应式为：rk+nh4no3＝rnh4+kno3。该法流出的硝酸钾溶液纯度高、工艺流程短、可连续操作。主要缺点是交换所得溶液浓度低、蒸发成本高、设备要求较高。

(3)溶剂萃取法：溶剂萃取法大体可分为3类：萃取hcl法、萃取kno3法、hcl和kno3分别萃取法。以色列利用有机溶剂萃取hcl的imi法是目前主要应用在工业上的溶剂萃取法，该工艺在低温和有机溶剂的存在下不容易发生副反应，副产物盐酸可用于分解磷矿生产磷酸。反应式为：kcl+hno3→kno3+hcl。

(4)复分解法：复分解法制取硝酸钾分为非循环法和循环法2种。陈文威等(陈文威，郎小川，疗学品，硝酸铵和氯化钾生产硝酸钾的研究，适用技术市场，2000，(2)：25-26)采用复分解非循环法制备硝酸钾，在剩余母液中加入磷肥蒸发后还可得到含氮、磷、钾等含多种元素的复合肥料。复分解循环法则是由法国auby公司最早开发，在工艺上又分为3步循环法和4步循环法。中国大部分企业采用4步循环法工艺生产硝酸钾。

综上所述，相比于转化法容易受到资源的限制、离子交换法设备成本比较高、溶剂萃取法存在工厂爆炸的风险，复分解法已经成为中国生产硝酸钾的主要方法，但该方法在生产上仍然存在硝酸钾分离效果差、冷却结晶率低、换热面结垢严重和除杂效果不理想等问题。

虽然现有技术能够制备得到品质较高的硝酸钾产品，但是制备的过程或多或少存在经济效益低、工艺复杂、污染等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提出一种硝酸钾的制备系统及制备方法，采用本发明提供的系统和方法制备硝酸钾，工艺流程简单、可连续操作、投资费用低、能耗低、无二次污染。

本发明提供了一种硝酸钾的制备系统，包括：

电渗析膜堆、阳电极、阴电极、电解液进样装置、第一盐溶液生成装置、第二盐溶液进样装置、第三盐溶液生成装置、第四盐溶液进样装置、第一盐溶液存储装置、第二盐溶液存储装置、第三盐溶液存储装置、第四盐溶液存储装置、水存储装置和直流电源；

所述阴电极与所述直流电源的负极相连；所述阳电极与所述直流电源的正极相连；所述阴电极和所述阳电极分别设置于所述电渗析膜堆的两边；

所述电渗析膜堆内部形成阴极室、阳极室、第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室六个隔室；

所述电解液进样装置的出口与所述阳极室的进料口相连，所述阳极室的出料口与所述阴极室的进料口相连，所述电解液进样装置的进口与所述阴极室的出料口相连，构成电解液的循环回路；

所述第一盐溶液生成装置的出口与所述第一盐室的进料口相连，所述第一盐溶液生成装置的进口与所述第一盐室的出料口相连，构成第一盐溶液的循环回路；

所述第二盐溶液进样装置的出口与所述第二盐室的进料口相连，所述第二盐室的出料口与所述第二盐溶液存储装置的进口相连，所述第二盐溶液存储装置的出口与所述第二盐溶液进样装置的进口相连，构成第二盐溶液的循环回路；

所述第三盐溶液生成装置的出口与所述第三盐室的进料口相连，所述第三盐溶液生成装置的进口与所述第三盐室的出料口相连，构成第三盐溶液的循环回路；

所述第四盐溶液进样装置的出口与所述第四盐室的进料口相连，所述第四盐室的出料口与所述第四盐溶液存储装置的进口相连，所述第四盐溶液存储装置的出口与所述第四盐溶液进样装置的进口相连，构成第四盐溶液的循环回路；

所述水存储装置的出口分别与所述第一盐溶液生成装置、第三盐溶液生成装置的进口相连；

所述第一盐溶液存储装置的进口与第一盐溶液生成装置的出口通过溢流方式相连；所述第三盐溶液存储装置的进口与第三盐溶液生成装置的出口通过溢流方式相连。

优选的，所述电渗析膜堆由阳离子交换膜、隔网和阴离子交换膜依次交替间隔排列构成，且靠近阳电极和阴电极的均为阳离子交换膜，阳电极与相邻的阳离子交换膜之间形成阳极室，阴电极与相邻的阳离子交换膜之间形成阴极室；在阳极室和阴极室之间由依次交替间隔排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成一个或多个第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室的重复单元；

优选的，所述制备系统还包括夹紧装置，所述夹紧装置用于固定所述阴电极、阳电极和电渗析膜堆；

优选的，所述电渗析膜堆内部第一盐室和第二盐室之间以阴离子交换膜为间隔实现离子交换，第二盐室和第三盐室之间以阳离子交换膜为间隔实现离子交换，第三盐室和第四盐室之间以阴离子交换膜为间隔实现离子交换；第四盐室和与其相邻的下一重复单元的第一盐室之间以阳离子交换膜为间隔实现离子交换。

本发明还提供了一种硝酸钾的制备方法，其采用上述的制备系统进行硝酸钾制备，包括如下步骤：

将强电解质溶液通过电解液进样装置输送到电渗析膜堆阳极室与阴极室中；

将硝酸钾溶液通过第一盐溶液生成装置输送到电渗析膜堆第一盐室中，同时将水存储装置中的水以一定流量源源不断输送到第一盐溶液生成装置中，使得第一盐溶液生成装置中第一盐溶液溢流到第一盐溶液存储装置中；

将硝酸盐溶液通过第二盐溶液进样装置输送到电渗析膜堆第二盐室中；

将氯化盐溶液通过第三盐溶液生成装置输送到电渗析膜堆第三盐室中，同时将水存储装置中的水以一定流量源源不断输送到第三盐溶液生成装置中，使得第三盐溶液生成装置中第三盐溶液溢流到第三盐溶液存储装置中；

将氯化钾溶液通过第四盐溶液进样装置输送到电渗析膜堆第四盐室中。

开启直流电源，第二盐室中硝酸盐溶液的硝酸根离子在电场作用下通过阴离子交换膜迁移到第一盐室中，第四盐室中氯化钾溶液中的钾离子在电场作用下通过阳离子交换膜迁移到第一盐室中，此时钾离子与硝酸根离子在第一盐室中结合得到硝酸钾。

优选的，所述强电解质溶液选自氢氧化钾、硝酸钠、硝酸钾和硝酸铵溶液中的一种或几种，最优选为硝酸钾溶液。

优选的，所述强电解质溶液浓度为0.01～2mol/l。

优选的，所述氯化盐溶液选自氯化铵、氯化钠和氯化镁溶液中的一种或几种，最优选为氯化铵溶液。

优选的，令第三盐室生成装置中氯化盐溶液浓度为0.01～6.5mol/l。

优选的，令第四盐溶液进样装置中氯化钾溶液的摩尔浓度为饱和摩尔浓度。

优选的，所述硝酸盐溶液选自硝酸铵、硝酸钠和硝酸镁中的一种或几种，最优选为硝酸铵溶液。

优选的，令第一盐室生成装置中硝酸钾溶液浓度为0.01～3mol/l。

优选的，令第二盐溶液进样装置中硝酸盐溶液的摩尔浓度为饱和摩尔浓度。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明提供的制备系统和方法，以硝酸盐作为硝酸根离子的供给源，通过阳离子交换膜和阴离子交换膜的交替使用，将氯化钾转化成硝酸钾，产物纯度高、工艺流程简单，易于实现机械化、连续化和自动化；且整个过程在常温下即可进行，对设备腐蚀小，原材料来源广泛，能耗低，价格低廉，无二次污染。

附图说明

图1为本发明实施例提供的硝酸钾制备系统的结构示意图，图中：1为直流电源，2为直流电源的正极，3为直流电源的负极，4为阳电极，5为阴电极，6为第一盐室罐，7为第三盐室罐，8为第二盐室罐，9为第二盐室缓冲罐，10为第四盐室罐，11为第四盐室缓冲罐，12为电解液灌，13为去离子水储存罐，14和15为蠕动泵，16和17为夹紧装置，18为电渗析膜堆，19为第一盐室潜水泵，20为第三盐室潜水泵，21为第二盐室潜水泵，22为第四盐室潜水泵，23为电解液潜水泵，24为阳极室的进料口，25为阴极室的出料口，26为第一盐室的进料口，27为第一盐室的出料口，28为第三盐室的进料口，29为第三盐室的出料口，30为第二盐室的进料口，31为第二盐室的出料口，32为第四盐室的进料口，33为第四盐室的出料口，34为第一盐室产物溢流接收罐，35为第三盐室产物溢流接收罐，36为电渗析膜堆装置。

图2为本发明实施例提供的硝酸钾制备系统中电渗析膜堆的内部结构示意图，其中37为阴离子交换膜，38、39组成隔网；40为阳离子交换膜，41为隔网。42、43分别为示意溶液进出方向。

图3为本发明实施例1～实施例3的电渗析膜堆电压随时间的变化曲线图。

具体实施方式

本发明提供的硝酸钾的制备系统，包括：

电渗析膜堆、阳电极、阴电极、电解液进样装置、第一盐溶液生成装置、第二盐溶液进样装置、第三盐溶液生成装置、第四盐溶液进样装置、第一盐溶液存储装置、第二盐溶液存储装置、第三盐溶液存储装置、第四盐溶液存储装置、水存储装置和直流电源；

所述阴电极与所述直流电源的负极相连；所述阳电极与所述直流电源的正极相连；所述阴电极和所述阳电极分别设置于所述电渗析膜堆的两边；

所述电渗析膜堆内部形成阴极室、阳极室、第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室六个隔室；

所述电解液进样装置的出口与所述阳极室的进料口相连，所述阳极室的出料口与所述阴极室的进料口相连，所述电解液进样装置的进口与所述阴极室的出料口相连，构成电解液的循环回路；

所述第一盐溶液生成装置的出口与所述第一盐室的进料口相连，所述第一盐溶液生成装置的进口与所述第一盐室的出料口相连，构成第一盐溶液的循环回路；

所述第二盐溶液进样装置的出口与所述第二盐室的进料口相连，所述第二盐室的出料口与所述第二盐溶液存储装置的进口相连，所述第二盐溶液存储装置的出口与所述第二盐溶液进样装置的进口相连，构成第二盐溶液的循环回路；

所述第三盐溶液生成装置的出口与所述第三盐室的进料口相连，所述第三盐溶液生成装置的进口与所述第三盐室的出料口相连，构成第三盐溶液的循环回路；

所述第四盐溶液进样装置的出口与所述第四盐室的进料口相连，所述第四盐室的出料口与所述第四盐溶液存储装置的进口相连，所述第四盐溶液存储装置的出口与所述第四盐溶液进样装置的进口相连，构成第四盐溶液的循环回路；

所述水存储装置的出口分别与所述第一盐溶液生成装置、第三盐溶液生成装置的进口相连；

所述第一盐溶液存储装置的进口与第一盐溶液生成装置的出口通过溢流方式相连；所述第三盐溶液存储装置的进口与第三盐溶液生成装置的出口通过溢流方式相连。

图1为本发明实施例提供的硝酸钾制备系统的结构示意图，图中：1为直流电源，2为直流电源的正极，3为直流电源的负极，4为阳电极，5为阴电极，6为第一盐室罐，7为第三盐室罐，8为第二盐室罐，9为第二盐室缓冲罐，10为第四盐室罐，11为第四盐室缓冲罐，12为电解液灌，13为去离子水储存罐，14和15为蠕动泵，16和17为夹紧装置，18为电渗析膜堆，19为第一盐室潜水泵，20为第三盐室潜水泵，21为第二盐室潜水泵，22为第四盐室潜水泵，23为电解液潜水泵，24为阳极室的进料口，25为阴极室的出料口，26为第一盐室的进料口，27为第一盐室的出料口，28为第三盐室的进料口，29为第三盐室的出料口，30为第二盐室的进料口，31为第二盐室的出料口，32为第四盐室的进料口，33为第四盐室的出料口，34为第一盐室产物溢流接收罐，35为第三盐室产物溢流接收罐，36为电渗析膜堆装置。

在本发明中，硝酸钾的制备系统包括电渗析膜堆。电渗析膜堆包括阴离子交换膜、阳离子交换膜和隔网，所述隔网位于阴离子交换膜和阳离子交换膜之间。本发明对所述阴离子交换膜和阳离子交换膜没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的阳离子交换膜和阴离子交换膜，由市场购买获得即可。在本发明的实施例中，所述阴离子交换膜、阳离子交换膜的每张有效面积可为5cm²～400cm²；在另外的实施例中，所述阴离子交换膜、阳离子交换膜的每张有效面积也可为10cm²～200cm²；在其他的实施例中，所述阴离子交换膜、阳离子交换膜的每张有效面积也可以为20cm²。本发明可以采用山东天维膜技术有限公司提供的阴离子交换膜和阳离子交换膜。

在本发明中，所述阳离子交换膜、隔网、阴离子交换膜、隔网、阳离子交换膜顺序叠压后构成重复单元，且靠近阳电极和阴电极的均为阳离子交换膜，阳电极与相邻的阳离子交换膜之间形成阳极室，阴电极与相邻的阳离子交换膜之间形成阴极室；在阳极室和阴极室之间由依次交替间隔排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成一个或多个第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室的重复单元。在本发明的实施例中，所述电渗析膜堆可以包括1～20个重复单元。

在本发明中，所述重复单元优选还包括密封垫，所述密封垫设置于所述阳离子交换膜与所述阳电极板之间、所述阳离子交换膜与所述阴电极板之间。

在本发明中，所述隔网的边缘优选包括小孔，所述小孔包括密封小孔和开口小孔，所述密封小孔用于使得液体流动；所述开口小孔的开口方向优选为隔网中部，使得液体可以在中部一方面进行离子交换，另一方面按照小孔方向继续流出，可以用来控制出口位置。所述阴离子交换膜和阳离子交换膜上优选也包括小孔，小孔均为封闭小孔，且位于膜边缘。通过上述膜的组成以及小孔的设置从而使得独立的室各自之间可以进行离子交换，并且独立的室之间各自形成循环回路并且出口可控。

在本发明中，所述隔网、阴离子交换膜、阳离子交换膜和小孔的位置关系如图2所示，为本发明实施例提供的制备硝酸钾系统的电渗析膜堆内部结构示意图，其中37为阴离子交换膜，38、39组成隔网；40为阳离子交换膜，41为隔网。42、43分别为示意溶液进出方向。

在本发明中，所述阴电极和所述阳电极分别置于所述电渗析膜堆的两边。本发明对所述阴电极和阳电极没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的电渗析膜堆装置所用的阴电极和阳电极，满足实际操作条件即可。在本发明中，所述阴电极通过导线与直流电源的负极相连；所述阳电极通过导线与直流电源的正极相连。在本发明的实施例中，所述直流电源为与所述阴电极和所述阳电极配套的直流电源。

在本发明中，所述夹紧装置用于固定所述阴电极、阳电极与电渗析膜堆。本发明对所述夹紧装置没有特殊的限制，满足实际操作条件即可。在本发明的实施例中，所述夹紧装置可以由两块夹紧铁板和螺栓组成，将两块夹紧铁板分别设置于所述电渗析膜堆的两边，并用螺栓紧固。

在本发明中，所述电渗析膜堆内部形成阳极室、阴极室、第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室六个隔室。所述电解液进样装置的出口与所述阳极室的进料口相连，所述阳极室的出料口与所述阴极室的进料口相连，所述电解液进样装置的进口与所述阴极室的出料口相连，构成电解液的循环回路；在本发明中，所述阴极室的出料口设置在与阳极室的出料口、第一盐室的出料口、第二盐室的出料口、第三盐室的出料口和第四盐室的出料口不同的位置；所述阴极室的进料口设置在与阳极室的进料口、第一盐室的进料口、第二盐室的进料口、第三盐室的进料口和第四盐室的进料口不同的位置。在本发明中，所述阳极室的进料口设置在与阴极室的进料口、第一盐室的进料口、第二盐室的进料口、第三盐室的进料口和第四盐室的进料口不同的位置；所述阳极室的出料口设置在阴极室的出料口、第一盐室的出料口、第二盐室的出料口、第三盐室的出料口和第四盐室的出料口不同的位置。本发明中，所述电解液进样装置的进口可以与所述电解液进样装置的出口相同，也可以不同。

在本发明的实施例中，为了便于电解液的循环流动，所述电解液进样装置的出口与所述阳极室的进料口之间可以设置有第一连接装置；所述阴极室的进料口与所述阳极室的出料口之间可以设置有第二连接装置；所述电解液进样装置的进料口与所述阴极室的出料口之间可以设置有第三连接装置。本发明对第一连接装置、第二连接装置和第三连接装置没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明的实施例中，所述第一连接装置可以为乳胶管；所述第二连接装置可以为乳胶管；所述第三连接装置可以为乳胶管。

在本发明中，所述电解液进样装置优选包括电解液盛放容器和电解液输送装置。在本发明中，所述电解液盛放容器的进口与所述阴极室的出料口相连；所述电解液输送装置设置于所述电解液盛放容器内部。在本发明的实施例中，所述电解液盛放容器的进料口与所述阴极室的出料口采用上述技术方案所述的第三连接装置相连；所述电解液输送装置的出口采用上述技术方案所述的第一连接装置与所述阳极室的进料口相连；所述阳极室的出料口采用上述技术方案所述第二连接装置与所述阴极室的进料口相连。

在本发明中，所述电解液盛放容器用于盛放电解液。在本发明中，所述电解液优选为强电解质溶液，更优选为强电解质溶液选自氢氧化钾、硝酸钠、硝酸钾和硝酸铵溶液中的一种或几种，最优选为硝酸钾溶液。在本发明中，所述电解液的摩尔浓度优选为0.01mol/l～2mol/l，更优选为0.03mol/l～1.5mol/l，最优选为0.06mol/l～1.2mol/l，最最优选为0.08mol/l～1mol/l。本发明对所述电解液盛放容器的形状、材质和尺寸没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明的实施例中，电解液盛放容器可以为电解液罐12。

在本发明中，所述电解液输送装置用于将所述电解液盛放容器中的电解液输送至所述阴极室中，电解液再经过所述阴极室与所述阳极室的第二连接装置输送至所述阳极室，电解液再经过所述阳极室与所述电解液盛放容器的第三连接装置输送至所述电解液盛放容器中，形成循环回路。在本发明的实施例中，电解液输送装置可以为电解液潜水泵23。

在本发明中，所述第一盐溶液生成装置的出口与所述第一盐室的进料口相连，所述第一盐溶液进样装置的进口与所述第一盐室的出料口相连。在本发明中，所述第一盐室的进料口设置在所述阳极室的进料口、阴极室的进料口、第二盐室的进料口、第三盐室的进料口和第四盐室的进料口不同的位置；所述第一盐室的出料口设置在所述阳极室的出料口、阴极室的出料口、第二盐室的出料口、第三盐室的出料口和第四盐室的出料口不同的位置。本发明中，所述第一盐溶液生成装置的进口可以与所述第一盐溶液生成装置的出口相同，也可以不同。本发明通过将所述第一盐溶液生成装置的出口与所述第一盐室的进料口相连，所述第一盐溶液生成装置的进口与所述第一盐室的出料口相连，使得第一盐溶液生成装置和电渗析膜堆内部的第一盐室之间形成循环回路。

在本发明的实施例中，为了便于第一盐溶液的循环流动，所述第一盐溶液生成装置的出口与所述第一盐室的进料口之间可以设置有第四连接装置；所述第一盐室的出料口与所述第一盐溶液生成装置的进口之间可以有第五连接装置。本发明对所述第四连接装置和第五连接装置没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明中，所述第四连接装置和第五连接装置可以与上述技术方案所述的第一连接装置相同，也可以不同。在本发明的实施例中，第四连接装置可以为乳胶管，第五连接装置可以为乳胶管。

在本发明中，所述第一盐溶液生成装置优选包括第一盐溶液盛放容器和第一盐溶液输送装置。在本发明中，所述第一盐溶液盛放容器的进口与所述第一盐室的出料口相连；所述第一盐溶液输送装置设置于所述第一盐溶液盛放容器内部；在本发明的实施例中，所述第一盐溶液输送装置的出口采用上述技术方案所述的第四连接装置与所述第一盐室的进料口相连；所述第一盐溶液盛放容器的进口采用上述技术方案所述的第五连接装置与所述第一盐室的出料口相连。

在本发明中，所述水存储装置的出口与所述第一盐室溶液盛放容器的进口相连，所述第一盐溶液存储装置的进口与第一盐溶液盛放容器的出口通过溢流方式相连。

在本发明的实施例中，为了便于水通入到第一盐溶液盛放容器而后连续不断制备产品硝酸钾，所述水存储装置的出口与所述第一溶液生成装置的进口可以设置有第六连接装置和第一水输送装置；本发明对所述第六连接装置没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明中，所述第六连接装置可以与上述技术方案所述的第一连接装置相同，也可以不同。在本发明的实施例中，第六连接装置可以为乳胶管。在本发明中，所述第一盐溶液盛放容器用于盛放盐溶液，优选为硝酸钾溶液。本发明中，所述硝酸钾溶液的体积优选为正好使得第一盐室溶液盛放容器达到溢流状态；所述硝酸钾溶液的浓度优选为0.01～3mol/l，更优选为0.3～3mol/l，最优选为1～3mol/l，最最优选为2～2.5mol/l。本发明对第一盐溶液盛放容器的形状、材质和尺寸没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明的实施例中，第一盐溶液盛放容器可以为第一盐室罐6。

在本发明中，所述水存储装置用于盛放水。所述水的体积优选为存储装置的1/3～2/3。本发明对水存储装置的形状、材质和尺寸没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明的实施例中，水存储装置可以为去离子水储存罐13。

在本发明中，所述第一盐溶液存储装置用于盛放从第一盐溶液盛放容器中溢流出来的盐溶液。本发明对第一盐溶液存储装置的形状、材质和尺寸没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明的实施例中，第一盐溶液存储装置可以为第一盐室产物溢流接收罐34。在本发明中，所述第一盐溶液输送装置用于将所述第一盐溶液盛放容器中的第一盐溶液输送至所述电渗析膜堆内部的第一盐室中。在本发明的实施例中，所述第一盐溶液输送装置可以为第一盐室潜水泵19。

在本发明中，所述第一水输送装置用于将所述水存储装置中的水输送至所述第一盐溶液盛放溶液中。在本发明的实施例中，所述第一水输送装置可以为蠕动泵14。

在本发明中，所述第二盐溶液进样装置的出口与所述第二盐室的进料口相连，所述第二盐室的出料口与所述第二盐溶液存储装置的进口相连，所述第二盐溶液存储装置的出口与所述第二盐溶液进样装置的进口相连，使得第二盐溶液进样装置、电渗析膜堆内部的第二盐室、第二盐溶液存储装置之间形成循环回路。在本发明中，第二盐溶液进样装置的进口可以与第二盐溶液进样装置的出口相同，也可以不同。

在本发明的实施例中，为了便于盐溶液的循环流动，所述第二盐溶液进样装置的出口与所述第二盐室的进料口之间可以有第七连接装置，所述第二盐室的出料口与所述第二盐溶液存储装置的进口之间可以有第八连接装置，所述第二盐溶液存储装置的出口与第二盐溶液进样装置的进口之间可以有第九连接装置。本发明对第七连接装置、第八连接装置、第九连接装置没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明中，第七连接装置、第八连接装置、第九连接装置可以与上述技术方案所述的第一连接装置相同，也可以不同。在本发明的实施例中，第七连接装置可以为乳胶管，第八连接装置可以为乳胶管，第九连接装置可以为乳胶管。

在本发明中，所述第二盐溶液进样装置优选包括第二盐溶液盛放容器和第二盐溶液输送装置。在本发明中，所述第二盐溶液盛放容器的进口与第二盐溶液存储装置的出口相连；所述第二盐溶液输送装置设置于所述第二盐溶液盛放容器内部。在本发明的实施例中，所述第二盐溶液盛放容器的进口与第二盐溶液存储装置的出口采用上述技术方案所述的第九连接装置相连；所述盐溶液存储装置的进口与第二盐室的出料口采用上述技术方案所述的第八连接装置，所述第二盐室的进料口与第二盐溶液盛放容器的出口采用上述技术方案所述的第七连接装置相连。

在本发明中，所述第二盐溶液盛放容器用于盛放硝酸盐溶液，优选为硝酸钠、硝酸镁和硝酸铵溶液中的一种或几种，最优选为硝酸铵溶液。本发明中，所述硝酸盐溶液的摩尔浓度为饱和摩尔浓度。本发明对第二盐溶液盛放容器的形状、材质和尺寸没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明的实施例中，第二盐溶液盛放容器可以为第二盐室罐8。

本发明中，所述第二盐溶液储存装置用于盛放硝酸盐溶液和硝酸盐固体，优选为硝酸钠、硝酸镁和硝酸铵中的一种或几种，最优选为硝酸铵。本发明中，所述硝酸盐溶液为饱和溶液，所述硝酸盐溶液的体积优选为充满至第二盐溶液存储装置的出口。本发明对第二盐溶液存储容器的形状、材质和尺寸没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明的实施例中，第二盐溶液储存装置可以为第二盐室缓冲罐9。

在本发明中，所述第二盐溶液输送装置用于将所述第二盐溶液盛放容器中的第二盐溶液输送至电渗析膜堆内部的第二盐室中。在本发明的实施例中，第二盐溶液输送装置可以为第二盐室潜水泵21。

在本发明中，所述第三盐溶液生成装置的出口与所述第三盐室的进料口相连，所述第三盐溶液进样装置的进口与所述第三盐室的出料口相连。在本发明中，所述第三盐室的进料口设置在所述阳极室的进料口、阴极室的进料口、第一盐室的进料口、第二盐室的进料口和第四盐室的进料口不同的位置；所述第三盐室的出料口设置在所述阳极室的出料口、阴极室的出料口、第一盐室的出料口、第二盐室的出料口和第四盐室的出料口不同的位置。本发明中，所述第三盐溶液生成装置的进口可以与所述第三盐溶液生成装置的出口相同，也可以不同。本发明通过将所述第三盐溶液生成装置的出口与所述第三盐室的进料口相连，所述第三盐溶液生成装置的进口与所述第三盐室的出料口相连，使得第三盐溶液生成装置和电渗析膜堆内部的第三盐室之间形成循环回路。

在本发明的实施例中，为了便于第三盐溶液的循环流动，所述第三盐溶液生成装置的出口与所述第三盐室的进料口之间可以设置有第十连接装置；所述第三盐室的出料口与所述第三盐溶液生成装置的进料口之间可以有第十一连接装置。本发明对所述第十连接装置和第十一连接装置没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明中，所述第十连接装置和第十一连接装置可以与上述技术方案所述的第一连接装置相同，也可以不同。在本发明的实施例中，第十连接装置可以为乳胶管，第十一连接装置可以为乳胶管。

在本发明中，所述第三盐溶液生成装置优选包括第三盐溶液盛放容器和第三盐溶液输送装置。在本发明中，所述第三盐溶液盛放容器的进口与所述第三盐室的出料口相连；所述第三盐溶液输送装置设置于所述第三盐溶液盛放容器内部；在本发明的实施例中，所述第三盐溶液输送装置的出口采用上述技术方案所述的第十连接装置与所述第三盐室的进料口相连；所述第三盐溶液盛放容器的进口采用上述技术方案所述的第十一连接装置与所述第三盐室的出料口相连。

在本发明中，所述水存储装置的出口与所述第三盐溶液盛放容器的进口相连，所述第三盐溶液存储装置的进口与第三盐溶液盛放容器的出口通过溢流方式相连。

在本发明的实施例中，为了便于水通入到第三盐溶液盛放容器而后连续不断制备副产品氯化盐，所述水存储装置的出口与所述第三盐溶液生成装置的进口可以设置有第十二连接装置和第二水输送装置；本发明对所述第十二连接装置没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明中，所述第十二连接装置可以与上述技术方案所述的第一连接装置相同，也可以不同。在本发明的实施例中，第十二连接装置可以为乳胶管。在本发明中，所述第三盐溶液盛放容器用于盛放盐溶液，优选为氯化盐溶液，最优选为氯化钠、氯化镁和氯化铵溶液中的一种或几种，最优选为氯化铵溶液。本发明中，所述氯化盐溶液的体积优选为正好使得第三盐室溶液盛放容器中达到溢流状态；所述氯化盐溶液的浓度优选为0.01～6.5mol/l，更优选为0.3～6.5mol/l，最优选为4～6.5mol/l，最最优选为5～5.5mol/l。本发明对第三盐溶液盛放容器的形状、材质和尺寸没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明的实施例中，第三盐溶液盛放容器可以为第一盐室罐7。

在本发明中，所述第三盐溶液存储装置用于盛放从第三盐溶液盛放容器中溢流出来的盐溶液。本发明对第三盐溶液存储装置的形状、材质和尺寸没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明的实施例中，第三盐溶液存储装置可以为第三盐室产物溢流接收罐35。在本发明中，所述第三盐溶液输送装置用于将所述第三盐溶液盛放容器中的第三盐溶液输送至所述电渗析膜堆内部的第三盐室中。在本发明的实施例中，所述第三盐溶液输送装置可以为第三盐室潜水泵20。

在本发明中，所述第二水输送装置用于将所述水存储装置中的水输送至所述第三盐溶液盛放容器中。在本发明的实施例中，所述第二水输送装置可以为蠕动泵15。

在本发明中，所述第四盐溶液进样装置的出口与所述第四盐室的进料口相连，所述第四盐室的出料口与所述第四盐溶液存储装置的进口相连，所述第四盐溶液存储装置的出口与所述第四盐溶液进样装置的进口相连，使得第四盐溶液进样装置、电渗析膜堆内部的第四盐室、第四盐溶液存储装置之间形成循环回路。在本发明中，第四盐溶液进样装置的进口可以与第四盐溶液进样装置的出口相同，也可以不同。

在本发明的实施例中，为了便于盐溶液的循环流动，所述第四盐溶液进样装置的出口与所述第四盐室的进料口之间可以有第十三连接装置，所述第四盐室的出料口与所述第四盐溶液存储装置的进口之间可以有第十四连接装置，所述第四盐溶液存储装置的出口与第四盐溶液进样装置的进口之间可以有第十五连接装置。本发明对第十三连接装置、第十四连接装置、第十五连接装置没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明中，第十三连接装置、第十四连接装置、第十五连接装置可以与上述技术方案所述的第一连接装置相同，也可以不同。在本发明的实施例中，第十三连接装置可以为乳胶管，第十四连接装置可以为乳胶管，第十五连接装置可以为乳胶管。

在本发明中，所述第四盐溶液进样装置优选包括第四盐溶液盛放容器和第四盐溶液输送装置。在本发明中，所述第四盐溶液盛放容器的进口与第四盐溶液存储装置的出口相连；所述第四盐溶液输送装置设置于所述第四盐溶液盛放容器内部。在本发明的实施例中，所述第四盐溶液盛放容器的进口与第四盐溶液存储装置的出口采用上述技术方案所述的第十五连接装置相连；所述第四盐溶液存储装置的进口与第四盐室的出料口采用上述技术方案所述的第十四连接装置，所述第四盐室的进料口与第四盐溶液盛放容器的出口采用上述技术方案所述的第十三连接装置相连。

在本发明中，所述第四盐溶液盛放容器用于盛放氯化钾溶液。本发明中，所述氯化钾溶液的摩尔浓度为饱和摩尔浓度。本发明对第四盐溶液盛放容器的形状、材质和尺寸没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明的实施例中，第四盐溶液盛放容器可以为第四盐室罐10。

本发明中，所述第四盐溶液储存装置用于盛放氯化钾溶液和氯化钾固体。本发明中，所述氯化钾溶液为饱和溶液，所述氯化钾溶液的体积优选为充满至第四盐溶液存储装置的出口。本发明对第四盐溶液存储容器的形状、材质和尺寸没有特殊的限制，满足实际操作条件即可；在本发明的实施例中，第四盐溶液储存装置可以为第四盐室缓冲罐11。

在本发明中，所述第四盐溶液输送装置用于将所述第四盐溶液盛放容器中的第四盐溶液输送至电渗析膜堆内部的第四盐室中。在本发明的实施例中，第四盐溶液输送装置可以为第四盐室潜水泵22。

在本发明中，优选采用直流电源1对上述装置进行恒电流或恒电压操作。

本发明还提供了一种硝酸钾的制备方法，采用上述的系统，包括以下步骤：

将强电解质溶液通过电解液进样装置输送到电渗析膜堆阳极室与阴极室中；

将硝酸钾溶液通过第一盐溶液生成装置输送到电渗析膜堆第一盐室中，同时将水存储装置中的水以一定流量源源不断输送到第一盐溶液生成装置中，使得第一盐溶液生成装置中第一盐溶液溢流到第一盐溶液存储装置中；

将硝酸盐溶液通过第二盐溶液进样装置输送到电渗析膜堆第二盐室中；

将氯化盐溶液通过第三盐溶液生成装置输送到电渗析膜堆第三盐室中，同时将水存储装置中的水以一定流量源源不断输送到第三盐溶液生成装置中，使得第三盐溶液生成装置中第三盐溶液溢流到第三盐溶液存储装置中；

将氯化钾溶液通过第四盐溶液进样装置输送到电渗析膜堆第四盐室中。

开启直流电源，所述第二盐室中硝酸盐溶液的硝酸根离子在电场作用下通过阴离子交换膜迁移到所述第一盐室中，所述第四盐室中氯化钾溶液中的钾离子在电场作用下通过阳离子交换膜迁移到所述第一盐室中，在所述第一盐室中钾离子与硝酸根离子结合得到硝酸钾。

在本发明中，首先将强电解质溶液通过电解液进样装置输送到电渗析膜堆阳极室和阴极室中；所述强电解质溶液优选选自氢氧化钾、硝酸钠、硝酸钾和硝酸铵溶液中的一种或几种，更优选为硝酸钾溶液。在本发明中，所述电解液的摩尔浓度优选为0.01～3mol/l，更优选为0.3～3mol/l，最优选为1～2mol/l，最最优选为1.2～1.5mol/l。

本发明对于上述装置以及输送方式已经有清楚的描述，在此不再赘述。

在本发明中，上述电解液输送装置用于提供供电离的电解质，有循环的腔室即可。与其余盐室的位置关系可以不进行限定。

在本发明中，将第一盐溶液盛放容器中的硝酸钾溶液通过第一盐溶液输送装置输送到电渗析膜堆的第一盐室中；所述硝酸钾溶液的体积优选为装满第一盐溶液盛放容器。在本发明中，硝酸钾溶液的摩尔浓度优选为0.01～3mol/l，更优选为0.3～3mol/l，最优选为1～3mol/l，最最优选为2～2.5mol/l。

在本发明中，将水通过第一水输送装置输送到第一盐溶液盛放容器中。

在本发明中，将第二盐溶液盛放容器中的饱和硝酸盐溶液通过第二盐溶液输送装置输送到电渗析膜堆的第二盐室中；所述饱和硝酸盐溶液的体积优选为淹没第二盐溶液盛放容器中的第二盐溶液输送装置。

在本发明中，将第二盐溶液存储装置中的饱和硝酸盐溶液通过溢流的方式输送到第二盐溶液盛放容器中；所述饱和硝酸盐溶液的体积优选为淹没第二盐溶液存储装置。

在本发明中，将第三盐溶液盛放容器中的氯化盐溶液通过第三盐溶液生成输送装置输送到电渗析膜堆的第三盐室中；所述氯化盐溶液的体积优选为装满第三盐溶液盛放容器。在本发明中，氯化盐溶液的摩尔浓度优选为0.01～6.5mol/l，更优选为0.3～6.5mol/l，最优选为4～6.5mol/l，最最优选为5～5.5mol/l。

在本发明中，将水通过第二水输送装置输送到第三盐溶液盛放容器中。

在本发明中，将第四盐溶液盛放容器中的饱和氯化钾溶液通过第四盐溶液输送装置输送到电渗析膜堆的第四盐室中；所述饱和氯化钾溶液的体积优选为淹没第四盐溶液盛放容器中的第四盐溶液输送装置。

在本发明中，将第四盐溶液存储装置中的饱和氯化钾溶液通过溢流的方式输送到第四盐溶液盛放容器中；所述饱和氯化钾溶液的体积优选为淹没第四盐溶液存储装置。

在本发明中，所述第二盐室中的饱和硝酸盐溶液和所述第四盐室中的饱和氯化钾溶液在电渗析膜堆中进行离子交换，在第一盐室中得到硝酸钾、第三盐室中得到氯化盐。

本发明中，优选的，在运行装置之前，使得溶液循环流动排出装置内部空气；待空气排出后，开启直流电源，运行装置。更优选的，所述溶液循环流动具体为开启潜水泵，使得阳极室与阴极室、第一盐室、第二盐室、第三盐室、第四盐室的溶液各自按循环回路流动。

为进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明提供的硝酸钾的制备系统及方法进行详细描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

组装制备系统：具体的，电渗析膜堆装置36由阴离子交换膜和阳离子交换膜交替叠压后加上流道隔网和密封垫等辅助材料构成的有11对阴离子交换膜和阳离子交换膜重复单元构成的电渗析膜堆18，每张有效面积为200cm²，及分别设置在电渗析膜堆两端的阴电极5、阳电极4，和安置在电极两端的夹紧装置16、17构成通过螺栓夹紧形成的。重复单元按下述材料排列顺序组成：隔网、阳离子交换膜、隔网、阴离子交换膜、隔网、阳离子交换膜；重复单元中的阳离子交换膜靠近阳电极，阳离子交换膜靠近阴电极；夹紧装置包括电极板、螺栓、螺母和垫片。组装电渗析膜堆只需将上述组成部分按图1顺序叠加，然后装上电渗析膜堆夹紧装置16、17，再用扳手拧紧即可。

电渗析膜堆装置36的阳极室的进料口24、阴极室的出料口25，第一盐室的进料口26、第一盐室的出料口27，第二盐室的进料口30、第二盐室的出料口31、第三盐室的进料口28、第三盐室的出料口29、第四盐室的进料口32、第四盐室的出料口33分别通过乳胶管连接到对应的电极室罐12、第一盐室罐6、第二盐室缓冲罐9、第三盐室罐7、第四盐室缓冲罐11的内部，第二盐室缓冲罐9、第四盐室缓冲罐11分别通过乳胶管连接到第二盐室罐8、第四盐室罐10的内部。电解液灌12、第一盐室罐6、第二盐室罐8、第三盐室罐7、第四盐室罐10内部置有分别与相应的电极室、第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室的进料口乳胶管相连的电极室潜水泵23、第一盐室潜水泵19、第二盐室潜水泵21、第三盐室潜水泵20和第四盐室潜水泵22，形成电极室、第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室五个独立的循环回路；将去离子水储存罐13中的水分别通过蠕动泵14、15泵入第一盐室罐6、第三盐室罐7；将第一盐室罐6、第三盐室罐7置于第一盐室产物溢流接收罐34、第三盐室产物溢流接收罐35中；将该电渗析膜堆装置36的阳电极4和阴电极5分别通过导线与配套直流电源1的正极2和负极3相连接。

采用上述所示的制备系统制备硝酸钾，包括以下步骤：

向电解液罐12灌入400ml摩尔浓度为0.3mol/l的硝酸钾溶液，硝酸钾溶液的体积占电解液罐12体积的60％。

向第一盐室罐6灌入250ml摩尔浓度为0.3mol/l的硝酸钾溶液，硝酸钾溶液的体积占第一盐室6体积的100％，在电渗析膜堆装置通电生产时，同时利用蠕动泵14从去离子水储存罐13向第一盐室罐6中通入一定量的去离子水，保证第一盐室罐6中硝酸钾浓度恒定在0.1-3mol/l。

向第二盐室缓冲罐9灌入400ml饱和摩尔浓度的硝酸铵溶液和硝酸铵晶体，以保持硝酸铵溶液为饱和溶液，第二盐室缓冲罐9达到溢流状态，同时第二盐室罐8灌入250ml饱和浓度的硝酸铵溶液，溶液体积占第二盐室罐8体积的50％。

向第三盐室罐7灌入250ml摩尔浓度为1mol/l的氯化铵溶液，氯化铵溶液的体积占第三盐室罐7体积的100％，在电渗析膜堆装置通电生产时，同时利用蠕动泵15从去离子水储存罐13向第三盐室罐7中通入一定量的去离子水，保证第三盐室罐7中氯化铵浓度恒定在0.1-6.5mol/l。

向第四盐室缓冲罐11灌入400ml饱和摩尔浓度的氯化钾溶液和氯化钾晶体，第四盐室缓冲罐11达到溢流状态，同时第四盐室罐10灌入250ml饱和浓度的氯化钾溶液，溶液体积占第四盐室罐10体积的50％。

打开电解液潜水泵23、第一盐室潜水泵19、第二盐室潜水泵21、第三盐室潜水泵20、第四盐室潜水泵22，使电解液罐12、第一盐室罐6、第二盐室缓冲罐9、第二盐室罐8、第三盐室罐7、第四盐室罐缓冲11、第四盐室罐10中的溶液循环流动以排除装置中的气泡；待循环流动10min后开启直流电源运行电渗析膜堆装置，本实施例中采用恒电流操作，设定电流大小为3.00a。

本实施例在制备硝酸钾的过程中测试了电渗析膜堆装置电压，测试结果如图3所示，图3为本发明实施例1～实施例3的电渗析膜堆装置电压随时间的变化曲线图。

本实施例实验结束后测定第一盐室罐6中溶液(目标产品)的钾离子、硝酸根离子、氯离子、铵根离子的浓度，计算产品中硝酸钾的质量分数、并转化成氧化钾的质量分数和能耗(kw·h/kgkno3)，测定和计算结果如表1所示，表1为实施例1～实施例3产物中的钾离子、硝酸根离子、氯离子、铵根离子浓度和计算的硝酸钾质量分数、并转化成氧化钾的质量分数和能耗(kw·h/kgkno3)。

实施例2

采用实施例1所示的制备系统制备硝酸钾，包括以下步骤：

向电解液罐12灌入400ml摩尔浓度为0.3mol/l的硝酸钾溶液，硝酸钾溶液的体积占电解液罐12体积的60％。

向第一盐室罐6灌入250ml摩尔浓度为0.3mol/l的硝酸钾溶液，硝酸钾溶液的体积占第一盐室6体积的100％，在电渗析膜堆装置通电生产时，同时利用蠕动泵14从去离子水储存罐13向第一盐室罐6中通入一定量的去离子水，保证第一盐室罐6中硝酸钾浓度恒定在0.1-3mol/l。

向第二盐室缓冲罐9灌入400ml饱和摩尔浓度的硝酸铵溶液和硝酸铵晶体，以保持硝酸铵溶液为饱和溶液，第二盐室缓冲罐9达到溢流状态，同时第二盐室罐8灌入250ml饱和浓度的硝酸铵溶液，溶液体积占第二盐室罐8体积的50％。

向第三盐室罐7灌入250ml摩尔浓度为1mol/l的氯化铵溶液，氯化铵溶液的体积占第三盐室罐7体积的100％，在电渗析膜堆装置通电生产时，同时利用蠕动泵15从去离子水储存罐13向第三盐室罐7中通入一定量的去离子水，保证第三盐室罐7中氯化铵浓度恒定在0.1-6.5mol/l。

向第四盐室缓冲罐11灌入400ml饱和摩尔浓度的氯化钾溶液和氯化钾晶体，第四盐室缓冲罐11达到溢流状态，同时第四盐室罐10灌入250ml饱和浓度的氯化钾溶液，溶液体积占第四盐室罐10体积的50％。

打开电解液潜水泵23、第一盐室潜水泵19、第二盐室潜水泵21、第三盐室潜水泵20、第四盐室潜水泵22，使电解液罐12、第一盐室罐6、第二盐室缓冲罐9、第二盐室罐8、第三盐室罐7、第四盐室罐缓冲11、第四盐室罐10中的溶液循环流动以排除装置中的气泡；待循环流动10min后开启直流电源运行电渗析膜堆装置，本实施例中采用恒电流操作，设定电流大小为4.00a。

本实施例在制备硝酸钾的过程中测试了电渗析膜堆装置电压，测试结果如图3所示，图3为本发明实施例1～实施例3的电渗析膜堆装置电压随时间的变化曲线图。

本实施例实验结束后测定第一盐室罐6中溶液(目标产品)的钾离子、硝酸根离子、氯离子、铵根离子的浓度，计算产品中硝酸钾的质量分数、并转化成氧化钾的质量分数和能耗(kw·h/kgkno3)，测定和计算结果如表1所示，表1为实施例1～实施例3产物中的钾离子、硝酸根离子、氯离子、铵根离子浓度和计算的硝酸钾质量分数、并转化成氧化钾的质量分数和能耗(kw·h/kgkno3)。

实施例3

采用实施例1所示的制备系统制备硝酸钾，包括以下步骤：

向电解液罐12灌入400ml摩尔浓度为1mol/l的硝酸钾溶液，硝酸钾溶液的体积占电解液罐12体积的60％。

向第一盐室罐6灌入250ml摩尔浓度为1mol/l的硝酸钾溶液，硝酸钾溶液的体积占第一盐室6体积的100％，在电渗析膜堆装置通电生产时，同时利用蠕动泵14从去离子水储存罐13向第一盐室罐6中通入一定量的去离子水，保证第一盐室罐6中硝酸钾浓度恒定在0.1-3mol/l。

向第二盐室缓冲罐9灌入400ml饱和摩尔浓度的硝酸钠溶液和硝酸钠晶体，以保持硝酸钠溶液为饱和溶液，第二盐室缓冲罐9达到溢流状态，同时第二盐室罐8灌入250ml饱和浓度的硝酸钠溶液，溶液体积占第二盐室罐8体积的50％。

向第三盐室罐7灌入250ml摩尔浓度为2mol/l的氯化钠溶液，氯化钠溶液的体积占第三盐室罐7体积的100％，在电渗析膜堆装置通电生产时，同时利用蠕动泵15从去离子水水储存罐13向第三盐室罐7中通入一定量的去离子水，保证第三盐室罐7中氯化钠浓度恒定在0.1-6mol/l。

向第四盐室缓冲罐11灌入400ml饱和摩尔浓度为的氯化钾溶液和氯化钾晶体，第四盐室缓冲罐11达到溢流状态，同时第四盐室罐10灌入250ml饱和浓度的氯化钾溶液，溶液体积占第四盐室罐10体积的50％。

打开电解液潜水泵23、第一盐室潜水泵19、第二盐室潜水泵21、第三盐室潜水泵20、第四盐室潜水泵22使电解液罐12、第一盐室罐6、第二盐室缓冲罐9、第二盐室罐8、第三盐室罐7、第四盐室罐缓冲11、第四盐室罐10中的溶液循环流动以排除装置中的气泡；待循环流动10min后开启直流电源运行电渗析膜堆装置，本实施例中采用恒电流操作，设定电流大小为3.00a。

本实施例在制备硝酸钾的过程中测试了电渗析膜堆装置电压，测试结果如图3所示，图3为本发明实施例1～实施例3的电渗析膜堆装置电压随时间的变化曲线图。

本实施例实验结束后测定第一盐室罐6中溶液(目标产品)的钾离子、硝酸根离子、氯离子、钠离子的浓度，计算产品中硝酸钾的质量分数、并转化成氧化钾的质量分数和能耗(kw·h/kgkno3)，测定和计算结果如表1所示，表1为实施例1～实施例3产物中的钾离子、硝酸根离子、氯离子、钠离子浓度和计算的硝酸钾质量分数、并转化成氧化钾的质量分数和能耗(kw·h/kgkno3)。

表1

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专技术人员能够实现或使用本发明，对这些实施例的多种修改对本领域专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。