溶液中离子的交换和浓缩方法及装置与流程

文档序号:12145832阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种溶液中离子的交换和浓缩方法,其特征在于,其包括:

步骤1、以铵离子交换或替换溶液中的阳离子;

步骤2、以碳酸根离子或碳酸氢根离子交换溶液中的阴离子;

上述步骤1和步骤2的顺序可以互换,最优地,两个步骤同时进行;所述的铵离子、碳酸根离子、或碳酸氢根离子来自于驱动溶液中;若溶液中的阳离子仅含有铵离子或氢离子,则步骤1可以省略;若所述的溶液中的阴离子仅含有碳酸根离子或碳酸氢根离子或氢氧根离子,则步骤2可以省略不用。

2.如权利要求1所述的溶液中离子的交换和浓缩方法,其特征在于,其包括:阳离子及阴离子的交换分别通过阳离子膜及阴离子膜;或分别通过阳离子树脂及阴离子树脂;较优地,阳离子膜为弱酸性阳离子膜,阴离子膜为弱碱性阴离子膜;或较优地,阳离子膜为中性阳离子膜,阴离子膜为中性阴离子膜。

3.如权利要求1所述的溶液中离子的交换和浓缩方法,其特征在于,其包括:

步骤3、析出步骤1及/或步骤2中或在待处理液容器中生成的碳酸铵、碳酸氢铵、二氧化碳、或氨;

步骤4、循环步骤1、2、3中所述的溶液,直至所述待处理溶液中离子的含量降低至设计要求。

4.如权利要求1所述的溶液中离子的交换和浓缩方法,其特征在于,其包括:

步骤5、析出所述驱动溶液中来自所述待处理溶液中的阳离子和阴离子分别与驱动溶液中的阴离子和阳离子生成的盐;

可选的但不限于所述的析出方法有冷却结晶、浓缩结晶、利用盐析效应、加入低沸点有机物;

步骤6、循环经步骤5处理后的驱动溶液,分别作为步骤1、步骤2中的驱动溶液;并补充驱动用的铵盐、碳酸盐、碳酸根盐,保持驱动溶液中相应离子的浓度;

步骤7、将步骤3或4处理后的溶液经强酸性阳离子膜或强碱性阴离子交换膜进行扩散渗析处理,对应的交换溶液为水,或对应的含酸、含碱溶液;或者经强酸性阳离子交换树脂,或强碱性阴离子交换树脂进行催化分解,促进氨、碳酸铵或碳酸氢铵的交换、分解析出;

步骤8、若待处理溶液中含有可形成碳酸盐或氢氧化物沉淀的金属离子,较佳地,先加入可溶性碳酸盐或氨水,最好加入碳酸铵及/或碳酸氢铵及/或氨水进行预处理,以沉淀析出碳酸盐及/或氢氧化物沉淀,并达到除了钠、钾金属离子外,以铵离子替换其它金属离子的目的;

其中,步骤6、7、8是可选和可同步进行的步骤。

5.如权利要求1所述的溶液中离子的交换和浓缩方法,其特征在于,所述的铵离子来源于氨水、铵盐或氨水与铵盐的混合物;所述的铵盐为氯化铵、碳酸铵、碳酸铵与氨水的混合溶液、碳酸氢铵、硝酸铵、硫酸铵、磷酸铵、亚硝酸胺、亚硫酸铵、硫氰酸铵、甲酸铵,最优地,选用碳酸铵或硝酸铵或硫酸铵;

所述的碳酸根或碳酸氢根离子来源于碳酸盐或碳酸氢盐;所述的碳酸盐为碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸铵与氨水的混合溶液、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸氢钠, 最优地,选用碳酸铵、或碳酸钾。

6.一种溶液中离子的交换和浓缩方法,其特征在于,所述步骤1中驱动溶液中的阳离子为铵离子,所述步骤2中驱动溶液中的阴离子为氢氧根离子,所述氢氧根离子来源于氨水或碱;或者,所述步骤1中驱动溶液中的阳离子为氢离子,所述步骤2中驱动溶液中的阴离子为碳酸氢根或碳酸根离子。

7.一种溶液中铵离子的交换分离方法,其特征在于,其包括:仅采用阳离子膜或树脂进行扩散渗析,对应的扩散溶液为含酸或中性溶液,所述阳离子膜或树脂为强酸性膜或树脂。

8.一种盐的生产方法,利用权利要求1-5中的离子的交换和浓缩方法,其特征在于,其包括:以氯化钾、氯化钠溶液分别作为权利要求1中所述溶液,以碳酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵、亚硫酸铵、硝酸铵、亚硝酸铵或磷酸铵溶液、或前述铵盐与氨水的混合溶液作为权利要求1中步骤1中的驱动溶液;以碳酸铵、或碳酸氢铵、或碳酸铵与氨水混合溶液、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸氢钠、或氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂作为权利要求1中步骤2中的驱动溶液;

或者,仅以阴离子膜或阳离子膜进行扩散渗析,使氯化钾、氯化钠中的氯离子或钾离子、钠离子与碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸钠、硝酸铵、硝酸钠、硫酸铵、硫酸钠、磷酸铵中的酸根离子或铵离子分别对应交换,获得部分或全部离子交换的钾盐或钠盐;或者利用铵盐、钾盐进行离子交换,使碳酸钠、硫酸钠、硝酸钠转化为或部分转化为碳酸铵、碳酸钾、硫酸铵、硫酸钾、硝酸铵、硝酸钾;

进一步地,利用盐析效应、或加入低沸点并可溶于水的有机物,促进产物盐的结晶析出。

9.一种碱的生产方法,利用权利要求1-5中的离子的交换和浓缩方法,其特征在于,其包括:以氯化钠、氯化钾或氯化锂溶液分别作为权利要求1中所述的溶液,以氨水溶液作为权利要求1中步骤1中的驱动溶液;以碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸铵与氨水的混合溶液、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、或氢氧化锂作为权利要求1中步骤2中的驱动溶液,在步骤1中的驱动溶液中分别生成对应的氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂;

或者,以氯化钠、氯化钾或氯化锂浓溶液或饱和溶液分别作为权利要求1中所述步骤2中的溶液,以氨水溶液作为步骤2中的驱动溶液,在该步骤2中的溶液中分别生成对应的氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂以及对应残余的盐;

进一步地,将所得含碱及残余盐分的溶液作为权利要求6中所需要的氢氧根离子的来源;

进一步地,以氯化钠、氯化钾或氯化锂浓溶液或饱和溶液同时通过2个独立的阴离子膜分别与氨水及海水或废水进行交换,间接地提高与海水或废水进行交换的氢氧根离子浓度。

10.一种溶液中离子的交换和浓缩装置,其特征在于,其包括:

一个独立的沉淀预处理容器系统,该系统中包括加料、搅拌、沉淀分离装置,气体回收装置;一个独立的驱动液容器系统,该系统中包括容器密闭装置、溶液更换的阀门装置、可插拔式联接结构;一个独立的待处理溶液容器系统,该系统中包括负压抽吸系统,曝气系统,气体回收系统;一个独立的扩散渗析组件,该系统中包括卷绕式或平行板式膜组件,可选择地,还有一个独立的结晶分离系统。

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