一种利用双极膜电渗析技术制备甲基磺酸的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种甲基磺酸的制备方法，特别涉及一种利用双极膜电渗析制备甲基磺酸的方法。
【背景技术】
[0002]甲基磺酸盐作为主盐在电刷镀镀铜和镀镉时有独特的用途，如甲基磺酸铜在电刷镀镀铜溶液中就有两种类型，即酸性高速铜和高堆积碱铜，其性能优异，用途广泛，是其它铜盐无法与之相比的。随着社会的发展和技术的进步，无铅合金焊料在电子行业的应用更加促进了对新电解液的需求，其中许多新电解液的的技术性能很大程度取决于所使用的甲基磺酸，同时对甲基磺酸的纯度也提出了更高的要求。
[0003]合成甲基磺酸主要有化学合成法和电解法。
[0004]化学合成法主要有甲基磺酰氯水解法、硫酸二甲酯法，甲基磺酰氯水解法为通过氯气来氧化甲基硫醇以制得甲基磺酸氯，然后通过同步水解来制得甲基磺酸。该方法使用的氯气和甲基硫醇都比较昂贵，而且其高毒性和强烈气味也造成生产上的一系列问题。硫酸二甲酯法为通过亚硫酸钠与硫酸二甲酯反应，然后用强酸酸化，通过减压蒸馏制得甲磺酸。但该法产物中含有大量硫酸，甲磺酸与硫酸沸点又很接近，所以分离困难，且硫酸二甲酯作为甲基化试剂有剧毒。这些化学传统方法都有共同的缺点:产品分离相对困难，产生的硫酸较多；另外一方面是带有很大的环境污染。
[0005]电解法是在电解池中通过电解甲基磺酸盐水溶液来得到甲基磺酸水溶液。这种方法由于生成氯气，会溶解在溶液中发生一系列复杂的反应，使得甲基磺酸水溶液含有大量杂质，而且原料和产物混合在一起，难于进行分离，价格昂贵。
[0006]因此，为满足工厂提供经济效益要求和保护环境的目的，亟需开发一种无污染，高纯度的甲基磺酸制备方法。
【发明内容】
[0007]本发明正是为了弥补现有技术的不足，提供一种清洁化且低成本的双极膜电渗析制备甲基磺酸的新方法，该方法运用双极膜、阳离子交换膜和阴离子交换膜，通过不同顺序排列，组成双极膜电渗析二隔室、三隔室、四隔室装置，以甲基磺酸钠盐为原料制备甲基磺酸，可实现原料成本低廉和多选择性及产物的高纯度和高产率。
[0008]本发明采用的技术方案是:
本发明采用以下三种方法制备甲基磺酸:
一种利用双极膜电渗析技术制备甲基磺酸的方法，所述方法为:所述甲基磺酸采用双极膜电渗析系统进行制备。所述双极膜电渗析系统包括一个或者多个双极膜电渗析装置，所述双极膜电渗析装置包括两侧的极液室和夹在两侧极液室中间的电渗析隔室，所述的电渗析隔室为三隔室结构，由双极膜和阴离子交换膜、阳离子交换膜依次间隔排列构成的酸室、料液室、碱室单元组排列组成；所述电渗析隔室设有可通入循环冷冻盐水的循环盘管，所述极液室分为阳极室和阴极室，通过循环泵将稀硫酸溶液分别泵入阳极室和阴极室，并通入直流电源。所述的甲基磺酸按如下步骤制成:以质量浓度30 ~ 70%的甲基磺酸钠盐水溶液作为原料，经孔径不大于0.45 μπι的微孔过滤器处理后，进入双极膜电渗析装置的料液室，酸室加入纯水，碱室加入自来水，极液室分别加入稀硫酸溶液，控制双极膜电渗析装置的电流密度为50 ~ 600A/m2，电压20 ~ 300V，温度5 ~ 45 °C，运行过程中电渗析隔室通过循环盘中的冷冻盐水进行循环冷却，同时监视料液室的电导率，当料液室的电导率降至5000~12000 μ s/cm时，排出料液室中的全部料液，排出碱室、酸室中的溶液，同时碱室、酸室分别加入与排出的溶液等量的水，料液室加入与排出料液等体积的由排出料液配制的质量浓度30 ~ 70%的甲基磺酸钠溶液，继续运行，重复上述操作，当料液室的电导率降至2000 μ s/cm以下时，停止运行，酸室获得甲基磺酸溶液；再将获得的甲基磺酸溶液进行减压蒸馏获得甲基磺酸；所得碱液进行回收利用；所述原料进入双极膜电渗析装置的料液室的流速为20 ~ 1500L/ho
[0009]所述的电渗析隔室由2 ~ 40组单元组串联排列组成。
[0010]优选20 ~ 40组单元组串联排列组成。
[0011]所述的双极膜电渗析系统由多个双极膜电渗析装置进行串联或并联的组合而成。
[0012]所述的双极膜电渗析系统由2~5个双极膜电渗析装置串联或并联组成。
[0013]一种利用双极膜电渗析技术制备甲基磺酸的方法，所述方法为:所述甲基磺酸采用双极膜电渗析系统进行制备。所述双极膜电渗析系统包括双极膜电渗析装置，所述双极膜电渗析装置包括两侧的极液室和夹在两侧极液室中间的电渗析隔室，所述的电渗析隔室为四隔室结构，由双极膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜依次间隔排列构成的酸室、料液室、中间室、碱室单元组排列组成；所述电渗析隔室设有可通入循环冷冻盐水的循环盘管，所述极液室分为阳极室和阴极室，通过循环泵将稀硫酸溶液分别泵入阳极室和阴极室，并通入直流电源。所述的甲基磺酸按如下步骤制成:以质量浓度30 ~ 70%的甲基磺酸钠盐水溶液作为原料，经孔径不大于0.45 μπι的微孔过滤器处理后，进入双极膜电渗析装置的料液室，酸室加入纯水，碱室加入自来水，中间室加入中间液；极液室分别加入稀硫酸溶液，控制双极膜电渗析装置的电流密度为50 ~ 600A/m2，电压20 ~ 300V，温度5 ~45°C，运行过程中电渗析隔室通过循环盘中的冷冻盐水进行循环冷却，同时监视酸室的溶液酸浓度，当酸室的浓度基本不变时，排出料液室中的全部料液即排出料液，排除碱室和酸室中的溶液，同时碱室和酸室分别加入与排除的溶液等量的水，料液室加入与排出料液等体积的由排出料液配制的质量浓度30~70%甲基磺酸钠溶液，继续运行，重复上述操作，当酸室的酸液浓度达2~3mol/L时，停止运行，酸室获得甲基磺酸溶液；再将获得的甲基磺酸溶液进行减压蒸馏获得甲基磺酸；中间液作为原料回收利用；碱室中的碱溶液回收利用。所述原料进入双极膜电渗析装置的料液室的流速为20~ 1500L/h?
[0014]所述中间液为有机季铵碱电解质，如四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵中的一种或多种。
[0015]所述的电渗析隔室由2 ~ 40组单元组串联排列组成。
[0016]所述的电渗析隔室优选20~ 40组单元组串联排列组成。
[0017]所述的双极膜电渗析系统由多个双极膜电渗析装置进行串联或并联的组合。
[0018]所述的双极膜电渗析系统优选由2~5个双极膜电渗析装置串联或并联组成。
[0019]一种利用双极膜电渗析技术制备甲基磺酸的方法，所述方法为:所述甲基磺酸采用双极膜电渗析系统进行制备。所述双极膜电渗析系统包括一个或者多个双极膜电渗析装置，所述双极膜电渗析装置包括两侧的极液室和夹在两侧极液室中间的电渗析隔室，所述的电渗析隔室为二隔室结构，由双极膜、阴离子交换膜依次间隔排列构成的酸室、料液室单元组排列组成。所述电渗析隔室设有可通入循环冷冻盐水的循环盘管。所述极液室分为阳极室和阴极室，通过循环泵将稀硫酸溶液分别泵入阳极室和阴极室，并通入直流电源。所述的甲基磺酸按如下步骤制成:以质量浓度30 ~ 70%的甲基磺酸钠盐水溶液作为原料，经孔径不大于0.45 μπι的微孔过滤器处理后，进入双极膜电渗析装置的料液室，酸室加入纯水。极液室分别加入稀硫酸溶液，控制双极膜电渗析装置的电流密度为50 ~ 600A/m2，电压20 ~ 300V，温度5 ~ 45°C，运行过程中电渗析隔室通过循环盘中的冷冻盐水进行循环冷却，同时监视料液室的电导率，当料液室的电导率降至5000~12000 μ s/cm时，排出料液室中的全部料液，排出酸室中的溶液，同时酸室分别加入与排出的溶液等量的水，料液室加入与排出料液等体积的由排出料液配制的质量浓度30 ~ 70%的甲基磺酸钠溶液，继续运行，重复上述操作，当料液室的电导率降至2000 μ s/cm以下时，停止运行，酸室获得甲基磺酸溶液；再将获得的甲基磺酸溶液进行减压蒸馏获得甲基磺酸；所述原料进入双极膜电渗析装置的料液室的流速为20 ~ 1500L/ho
[0020]所述的电渗析隔室由2 ~ 40组单元组串联排列组成。
[0021]所述的电渗析隔室优选20 ~ 40组单元组串联排列组成。
[0022]所述的双极膜电渗析系统包括多个双极膜电渗析装置进行串联或并联的组合。
[0023]所述的双极膜电渗析系统优选由2~4个双极膜电渗析装置串联或并联组成。
[0024]本发明三种制备甲基磺酸的方法中，电渗析隔室中料液及溶液加入的量根据膜尺寸的大小定，通常料液室，碱室和酸室中加入的体积相同，极液室和中间室中加入的体积相同且是料液室体积的1/4。
[0025]本发明所述中间室主要起到过渡作用及阻挡钠离子