一种无树脂自体床离子交换法实现复分解反应的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化学工程的技术领域，具体为实现复分解反应的离子交换法，但是不同于一般意义上的离子交换法，因为在本方法中，不使用离子交换树脂。
[0002]本发明涉及一种不使用离子交换树脂的离子交换法。该方法使用复分解反应的原料之一作为构建离子交换床的床体材料，复分解反应的另一种原料配制离子交换溶液，通过离子交换液在离子交换床内的相对运动，实现离子交换，有效地完成复分解反应。本方法具有传统离子交换法的一切优点，如设备简单，产品纯度高等等，却避免了传统离子交换法的许多缺点，例如交换容量小，生产能力低；大量低浓度的交换废液(副产品溶液)难以处理或者消耗大量热能；没有树脂再生的麻烦，也不消耗再生溶液，避免了再生造成的环境污染。等等。
【背景技术】
[0003]目前实现复分解反应的离子交换法的主要特点是:1.使用离子交换树脂作为床体材料，通过电解质溶液与离子交换树脂的离子交换实现复分解反应。2.其主要缺点是:
(I)离子交换树脂价格昂贵，交换容量小，因此带来效率低产量小，装置庞大，设备投资高等等缺点。(2)离子交换溶液交换后，生成大量低浓度溶液，回收耗能大，增大成本。(3)离子交换树脂需要定期再生，不但消耗大量再生原料，而且造成大量再生废水污染环境。这些缺点，限制了它在工业上的推广应用。
[0004]本发明是对于传统离子交换法的的一种改进，其主要特征是，在离子交换法中，不使用离子交换树脂，直接使用复分解反应中的两种原料之一，作为构成离子交换床的床体材料。因此避免了传统离子交换法的交换容量低，生产效率地，装置费用高，产生大量副产品稀溶液和再生废水等等缺点。成为一个装置简单，效率很高，没有污染的离子交换方法。
【发明内容】
[0005]解决技术问题的措施定义:不使用离子交换树脂，直接使用复分解反应的二种原料之一构建离子交换床，与另一种原料的溶液进行离子交换，以实现复分解反应的方法，称之为自体床离子交换法。
[0006]基本装置是由反应原料之一作为成床材料，构成离子交换床，通过与离子交换溶液的接触反应实现离子交换。
[0007]离子交换床有两种主要结构:1、固定床，成床物质固定，离子交换溶液穿过床层进行相对运动。2、流动床，成床物质和交换溶液同时向相反方向做相对运动。前者适合于批量式的间歇生产，后者适合于连续生产。
[0008]自体床离子交换设备可以多种多样，但是，他们的共有特征是:有作为交换床的固相和作为交换溶液的液相，有两相之间的相对运动(其中，固相可以不动或者流动)。实现的反应属于复分解反应。至于反应床的形状，材质和结构，是否设置搅拌或者分离装置，以及设置什么形式的搅拌和分离装置，则可以根据实际情况千变万化。
[0009]取得的有益效果是:(1)不使用价格昂贵，交换容量很低的离子交换树脂，因此，大大降低了装置投资，提高了生产效率。(2)副产品溶液浓度可以达到接近饱和浓度，回收副产品容易，能耗很低。(3)没有了离子交换树脂再生的麻烦和环境污染问题。
[0010]本方法几乎适用于一切复分解反应，无论是无机物还是有机物。
[0011]离子交换的出水(含有高浓度的副产品溶液)可以使用蒸发浓缩，化学分离，电渗析，膜分离等任何方法回收副产物，实现离子交换溶液再生。
【附图说明】
[0012]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0013]附图1 一个使用自体床离子交换法从磷酸二氢铵和氯化钾生产磷酸二氢钾的工艺流程图。
[0014]其中I是磷铵配料槽，在这里用磷铵原料调浆，或者用化学方法生成磷铵料浆，然后用栗输送到固定床自体床离子交换机2，沉淀形成离子交换床，母液抽出进入配料水循环槽3，循环配料。再生的离子交换溶液在补钾槽7内溶解和精制，脱除重金属和砷等等有害物质，达到氧化钾180g/l的浓度后，用栗栗入离子交换机2，以每秒0.5-1.0毫米的速度稳流上升，和成床物质进行离子交换。交换残液进入回收器6回收氯化铵后，进入补钾槽7补钾合格继续使用。合格的磷酸二氢钾料浆定期从离子交换机底部抽出，经过离心机4甩干包装产品。结晶母液返回离子交换机进行离子交换。
[0015]生产其他产品的过程与此类似。
【主权项】
1.一种实现复分解反应的自体床离子交换法，其主要特征是不使用离子交换树脂，而是使用两种复分解原料之一的固体相来构成离子交换设备的床体材料，另一种原料的溶液形成离子交换溶液，相互接触运动实现离子交换过程，这样的交换床可以实现很大的交换容量，很高的副产品溶液浓度，而且不需要再生处理。2.基于权利要求1的设备，其中的固相在交换过程中保持不动，离子交换液相对于固相接触流动，为固定床离子交换机，适用于序批式生产。3.基于权利要求1的设备，其中的固相在交换过程中保持流动，与离子交换液逆向接触流动，为流动床离子交换机，适用于连续式生产。4.基于权利要求1的设备，在自体床离子交换机中可以根据需要添加或者不添加各种形式的搅拌设备或者固液分离设备。
【专利摘要】本发明涉及一种不使用离子交换树脂，使用复分解反应原料构建离子交换床，实现复分解反应的方法，称为自体床离子交换法。其特点是设备简单，投资很少，交换容量大，生产效率高，回收副产物浓度高，不需要床体再生，没有再生药剂的消耗和污染，适用于各种复分解反应，包括无机物和有机物。交换设备可以分为固定床和流动床等多种形式，以适应各种生产过程。
【IPC分类】B01J47/10, B01J47/02
【公开号】CN105149016
【申请号】CN201510723408
【发明人】黄尚勋
【申请人】黄尚勋
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年10月29日