CN101691213A - 脱除湿法磷酸中金属离子的新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明脱除湿法磷酸中金属离子的新工艺，包括有以下步骤：1)向去离子水中加入碱性部分水解的聚丙烯腈纤维搅拌，然后自然过滤，再将滤饼冲洗，至布氏漏斗下方流出的液体pH＝8，待下方无液体流出时制得聚丙烯腈离子湿态离子交换纤维；2)将聚丙烯腈离子湿态离子交换纤维填充到纤维过滤器的聚丙烯棉与圆筒外壳间，将电渗析装置的磷酸出口管与纤维过滤器的入口管连接，纤维过滤器的出口管入磷酸贮槽，再由泵打入电渗析装置循环，将湿法磷酸通过电渗析装置同时运行纤维过滤器和电渗析装置。本发明工艺流程简单、能耗低、生产成本低，对环境污染小且达到较高净化深度的生产工艺，而且本发明采用的电渗析装置简单易操作，能耗低且所需的成本低。
Description
技术领域
本发明属于精细化学品生产领域，具体涉及的是采用聚丙烯腈离子交换纤维与电渗析技术相藕合脱除湿法磷酸中金属离子的生产工艺，该工艺结合了电渗析法和离子交换法净化湿法磷酸的优点。
背景技术
磷酸是一种重要的基本化工原料，主要用来制造高效磷复肥，如磷酸铵、重过磷酸钙、磷酸二氢钾等，也是饲料添加剂、食品添加剂、工业助剂等含磷产品的原料，广泛应用于化工、冶金、石油、电子、医药、食品等领域。磷酸的制备方法分为热法磷酸和湿法磷酸。热法磷酸的产品虽然浓度高，质量纯，但是所消耗的电能约为湿法磷酸的3.4倍。湿法磷酸的资源利用率高于热法磷酸，每生产1吨P2O5的磷酸，热法磷酸则需多耗磷矿约20％，再加上热法磷酸只适用于中、高品位的磷矿，而大多数磷矿是中低品位的。因此，以净化湿法磷酸代替热法磷酸生产磷酸盐产品已成为世界磷化工发展的总趋势。
目前国内外湿法磷酸净化方法有溶剂萃取法、化学沉淀法和结晶法、离子交换法、泡沫浮选法、电渗析法和复合净化法等，而这些湿法磷酸净化方法都存在一定的局限性。
1.溶剂萃取法
溶剂萃取也叫液-液萃取或抽提，是基于磷酸可溶于有机溶剂中，而其它杂质不溶于有机溶剂，从而使磷酸与杂质分离达到净化。溶剂萃取净化法具有所得产品纯度高、生产工艺和设备相对比较简单、能耗低、原料消耗低、生产能力大、分离效果好、回收率高、环境污染少、生产过程易于实现自动化与连续化，而且有利于资源的综合利用等优点。该法的缺点是：粗磷酸中阴离子SO4 2-、F-、SiF2-等不易除去，所得精制酸浓度较低，生成含大量杂质的残渣(约占材料的30％-50％)。
2.化学净化法
化学净化法包括沉淀法和结晶法等，通常用水溶性溶剂(碱金属或铵离子)与粗磷酸混合除去磷酸中的可溶性杂质。它只能对每一种杂质分别进行净化处理。此法的优点是：工艺流程比较简单；对操作控制要求也不高；而且投资不大，生产成本较低。但其存在的缺点是：净化深度不够，同时还引入了其它离子，给深度净化带来了新的麻烦，而且各种晶体都有一定的溶解度，致使最终达到的净化度也是有限的，而且必须进行多次结晶，工艺复杂，不易工艺化。
3.离子交换法
离子交换法是指用强酸性离子交换树脂处理湿法磷酸，除去其中大部分阳离子杂质，以离子交换树脂精制湿法磷酸是基于H-型的阳离子交换树脂的H离子能取代粗酸中所含的金属离子，而磷酸盐型或OH-型的阴离子交换树脂则可能置换掉硫酸盐、氟化物和氟硅酸盐的离子，从而达到净化的目的。交换后的树脂则用酸(阳离子树脂)或碱(阴离子树脂)处理进行再生；还有一种方法是将磷矿用过量磷酸分解，滤去不溶物，再将Ca(H2PO4)2·2H2O冷却结晶，将结晶分离，洗涤后溶解于水，通入H型阳离子交换树脂塔中，可制得精制磷酸。本法仅限于粗磷酸中Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+、As3+、Mn2+等阳离子的脱除，要想只用一种离子交换剂除去粗磷酸中的杂质是难以办到的，必须同时采用其它方法，并且须将磷酸稀释。由于这种方法只能用较稀的磷酸作原料，所以树脂用量大，所得的酸需进一步浓缩，离子交换树脂需进行再生处理，因此要增设再生设备和消耗一定量的化学药剂。
4.电渗析法
电渗析是利用离子交换膜对离子选择透过的特性对某些化工产品进行净化，磷酸根在强碱性阴离子交换膜上的吸附能力大于大多数阴离子的吸附能力。它的吸附速度又远大于某些阴离子的吸附速度。因此可利用阴离子交换膜除去磷酸中的阳离子和某些阴离子。利用此法，在低电流密度和低浓度原料的条件下，可以提纯工业磷酸以制取高纯度磷酸。
电渗析技术的优点是：①能量消耗低：电渗析脱盐过程中，只是用电能来迁移水中的盐分离子，而大量的水不发生相的变化，其耗电量大致与水中的含盐量成正比；②药剂耗量少，环境污染小：电渗析运行时，不象离子交换树脂那样有饱和失效问题，所以不用酸、碱频繁再生，也不需要加入其他药剂，仅在定时清洗时用少量的酸，对环境基本无污染，与反渗透相比，也没有高压泵的强烈躁声；③对原水含盐量变化适应性强：电渗析器的大小和结构可按原水的处理量来进行调节；④操作简单，易于实现机械化、自动化：电渗析器一般是在恒定直流电压下运行，不需要通过频繁地调节流速、电流及电压来适应水质、温度的变化，因此容易做到机械化、自动化操作；⑤设备紧凑耐用，预处理简单：电渗析器是用塑料隔板、离子交换膜及电极组装而成，其抗化学污染和抗腐蚀性能均良好，隔板和膜多层叠加在一起，因此设备紧凑耐用。由于电渗析中水流是在膜面平行流过，而不需透过膜，因此进水水质不像反渗透控制的那样严格，一般经砂滤即可，或者加精过滤，相对而言预处理比较简单；⑥水的利用率高：电渗析器运行时，浓水和极水均可以循环使用，与反渗透相比，水的利用率较高，可达到70％～80％，国外可高达90％，同时废水水量少，再利用和后处理都比较简单。但电渗析也有它自身的缺点，如在运行过程中易发生浓差极化而产生结垢、与反渗透相比脱盐率较低等。
由于湿法磷酸中杂质的种类比较复杂，各种磷酸产品质量的要求又各不相同，因此，应根据实际情况与技术经济的综合指标选择不同的方法进行净化，且单一的方法一般都不能达到湿法磷酸深度净化的目的。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对上述现有技术而提供一种脱除湿法磷酸磷酸中金属离子的新工艺，该工艺将离子交换法与电渗析技术相结合，使得工艺流程简单、能耗低、生产成本低，对环境污染小且达到较高净化深度。
本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：脱除湿法磷酸中金属离子的新工艺，其特征在于包括有以下步骤：1)部分水解后的聚丙烯腈纤维的处理：向去离子水中加入碱性部分水解的聚丙烯腈纤维缓缓搅拌使其溶胀，然后用布氏漏斗使其自然过滤，再将滤饼用去离子水冲洗，如此反复，至布氏漏斗下方流出的液体pH＝8，待下方无液体流出时制得聚丙烯腈湿态离子交换纤维；2)进行电渗析和纤维电渗析：将聚丙烯腈湿态离子交换纤维填充到纤维过滤器的聚丙烯(PP)棉与圆筒外壳间，密封严实，将电渗析装置的磷酸出口管与纤维过滤器的入口管连接，纤维过滤器的出口管入磷酸贮槽，再由泵打入电渗析装置循环，将湿法磷酸通过电渗析装置同时运行纤维过滤器和电渗析装置。
按上述方案，所述电渗析装置的运行条件是维持电源电压为DC2V～20V，流体总量为2～10000mL，运行时间为2～80h。
按上述方案，所述的碱性部分水解的聚丙烯腈纤维制备包括有以下步骤：1)将聚丙烯腈纤维剪成短纤，备用；2)取无水乙醇和去离子水一同加入容器中，混匀；3)向上述乙醇水溶液中加入氢氧化钠固体溶解；4)将上述装有配置好的氢氧化钠乙醇水溶液容器放在恒温水浴锅上，将短纤加入其中，在恒温水浴锅中冷凝回流，水解反应，待冷却后将纤维取出，即得碱性部分水解的聚丙烯腈纤维。
按上述方案，所述的短纤长度为0.1cm～10cm。
按上述方案，所述的水解反应温度为50～150℃，时间为2～10h。
按上述方案，优选的水解反应温度为100℃，时间为6h。
本发明所采用的电渗析装置其具体组装步骤是：取长34.1cm、宽14.4cm、高1.9cm的聚丙烯隔板，计算其有效面积为238.85cm2，将隔板中空；取长34.1cm、宽8.5cm的聚氯乙烯垫片10个，在四个角边处分别钻孔，并用高纯水洗净；取阴离子交换膜和阳离子交换膜各2张，分别剪成长34.1cm、宽14.4cm，并在膜的四个边角分别钻孔。依次按照：聚丙烯隔板-聚氯乙烯垫片-阳极电极-聚氯乙烯垫片-阳离子交换膜-聚氯乙烯垫片-聚丙烯隔板-聚氯乙烯垫片-阴离子交换膜-聚氯乙烯垫片-聚丙烯隔板-阴极电极-聚氯乙烯垫片-聚丙烯隔板的顺序组装，通过多个贯通螺栓均匀地压紧成一个整体，组成三室电渗析装置，并保证其气密性良好，确保电渗析装置在正常压力下工作不泄露，阴离子交换膜、阳离子交换膜和聚丙烯隔板靠近边沿处的通孔互相连接形成液体进出的通道。电渗析装置上连有有磷酸贮槽(B槽)、正极浓水室贮槽(C槽)、负极浓水室贮槽(A槽)、阳极水槽和阴极水槽，正极浓水室贮槽(C槽)、负极浓水室贮槽(A槽)、阳极水槽和阴极水槽内各存贮高纯水，磷酸贮槽(B槽)内存贮湿法磷酸，5个贮槽内各连接一个潜水泵以供循环，接通各回路。
电渗析装置在开始运行后，隔段时间取A、B、C槽样品，分别测A、C槽pH以及A、B槽中的钙百分含量，其中钙离子含量采用EDTA络合滴定法测定；电渗析完成的标准是负极浓水室(A槽)的钙离子百分含量达到平衡。
本发明的有益效果在于：本发明采用的是聚丙烯腈离子交换纤维，离子交换纤维是继离子交换树脂之后开发的一类新型的具有离子交换与吸附、化学反应催化、生物活性等新颖功能的纤维材料，具有吸附功能的离子交换纤维必须满足以下三个条件：1)离子交换基团和骨架聚合物必须具有化学稳定性；2)离子交换容量必须足够高；3)机械强度要足够大。离子交换纤维的离子交换能力是由固定在构成纤维的高分子化合物骨架上的活性基团的性质所决定的。这些活性基团可离解，能与阳离子或阴离子进行交换，或者含有不同配位的功能基团，能螯合金属阳离子形成配合物，其种类和解离程度决定了其酸碱性及强弱。聚丙烯腈上的氰基是具有较强功能化潜力的基团，因此，可以充分利用自身的功能基团一氰基的化学转化反应，制得系列吸附容量较高的离子交换纤维。聚丙烯腈纤维对磷酸溶液中金属离子有选择性吸附的效果。采用碱性部分水解将聚丙烯腈纤维精细改性，制备一种具有离子交换能力并兼具物理形态的功能材料，而且采用湿态，使得交换容量提高。同时结合电渗析方法，研究电场作用下该弱酸性离子交换纤维对湿法磷酸中钙离子的吸附效果。结合离子交换法和电渗析技术净化脱除湿法磷酸中金属离子，得到工艺流程简单、能耗低、生产成本低，对环境污染小且达到较高净化深度的生产工艺。而且本发明采用的电渗析装置简单易操作，能耗低且所需的成本低。
具体实施方式
下面结合实施例进一步介绍本发明，但是实施例不会构成对本发明的限制。
本发明所采用的电渗析装置1其具体组装步骤是：取长34.1cm、宽14.4cm、高1.9cm的聚丙烯隔板，计算其有效面积为238.85cm2，将隔板中空；取长34.1cm、宽8.5cm的聚氯乙烯垫片10个，在四个角边处分别钻孔，并用高纯水洗净；取阴离子交换膜和阳离子交换膜各2张，分别剪成长34.1cm、宽14.4cm，并在膜的四个边角分别钻孔。依次按照：聚丙烯隔板-聚氯乙烯垫片-阳极电极-聚氯乙烯垫片-阳离子交换膜-聚氯乙烯垫片-聚丙烯隔板-聚氯乙烯垫片-阴离子交换膜-聚氯乙烯垫片-聚丙烯隔板-阴极电极-聚氯乙烯垫片-聚丙烯隔板的顺序组装，通过多个贯通螺栓均匀地压紧成一个整体，组成三室电渗析装置，并保证其气密性良好，确保电渗析装置在正常压力下工作不泄露，阴离子交换膜、阳离子交换膜和聚丙烯隔板靠近边沿处的通孔互相连接形成液体进出的通道。电渗析装置上连有有磷酸贮槽5(B槽)、正极浓水室贮槽2(C槽)、负极浓水室贮槽3(A槽)、阳极水槽和阴极水槽，正极浓水室贮槽2、负极浓水室贮槽3、阳极水槽和阴极水槽内各存贮高纯水，磷酸贮槽5内存贮湿法磷酸，5个贮槽内各连接一个潜水泵以供循环，接通各回路。
实施例1
将50g聚丙烯腈纤维剪成长度为3cm的短纤，备用；准确称取120g氢氧化钠固体，在烧杯中用1700mL95％(质量)的乙醇溶液溶解，然后将装有配置好的氢氧化钠乙醇水溶液容器放在恒温水浴锅上，将短纤加入其中，在恒温水浴锅中100℃下冷凝回流，反应6h，待冷却后将纤维取出，用适量的去离子水缓缓搅拌纤维使其溶胀，然后用布氏漏斗使其自然过滤，再将滤饼用去离子水冲洗，如此反复，至布氏漏斗下方流出的液体pH＝8，待下方无液体流出时制得湿态纤维；反复操作，制得约1000g聚丙烯腈湿态离子交换纤维备用。
将650g聚丙烯腈湿态离子交换纤维填充到纤维过滤器4的聚丙烯(PP)棉与圆筒外壳间，密封严实，将电渗析装置的磷酸出口管与纤维过滤器的入口管连接，纤维过滤器的出口管入磷酸贮槽，再由泵打入电渗析装置循环。
将负极浓水室贮槽3、正极浓水室贮槽2由积水管全部放出，换上新鲜的高纯水3L，磷酸贮液体积3L，保持电源电压为DC5.3V，流体总量为3000mL，同时运行纤维过滤器和电渗析装置，运行时间为80h。开始运行后，隔段时间取磷酸贮槽5、正极浓水室贮槽2、负极浓水室贮槽3样品，测定样品中pH及钙百分含量，其中钙离子含量采用EDTA络合滴定法测定，电渗析完成的标准是负极浓水室贮槽3的钙离子百分含量达到平衡，其检测结果见下表1-2。
表1正负极浓水室pH及正极浓水室钙含量随运行时间的变化
表2磷酸槽钙含量随运行时间的变化
实施例2
将50g聚丙烯腈纤维剪成长度为3cm的短纤，备用；准确称取120g氢氧化钠固体，在烧杯中用1700mL95％的乙醇溶液溶解，然后将装有配置好的氢氧化钠乙醇水溶液容器放在恒温水浴锅上，将短纤加入其中，在恒温水浴锅中120℃下冷凝回流，反应5h，待冷却后将纤维取出，用适量的去离子水缓缓搅拌纤维使其溶胀，然后用布氏漏斗使其自然过滤，再将滤饼用去离子水冲洗，如此反复，至布氏漏斗下方流出的液体pH＝8，待下方无液体流出时制得湿态纤维；反复操作，制得约1000g聚丙烯腈湿态离子交换纤维备用。
将650g聚丙烯腈湿态离子交换纤维填充到纤维过滤器的聚丙烯(PP)棉与圆筒外壳间，密封严实，将电渗析装置的磷酸出口管与纤维过滤器的入口管连接，纤维过滤器的出口管入磷酸贮槽，再由泵打入电渗析装置循环。
将负极浓水室贮槽3、正极浓水室贮槽2由积水管全部放出，换上新鲜的高纯水3L，磷酸贮液体积3L，保持电源电压为DC2.1V，流体总量为3000mL，同时运行纤维过滤器和电渗析装置，运行时间为80h。开始运行后，隔段时间取磷酸贮槽5、正极浓水室贮槽2、负极浓水室贮槽3样品，测定样品中pH及钙百分含量，其中钙离子含量采用EDTA络合滴定法测定，电渗析完成的标准是负极浓水室贮槽3的钙离子百分含量达到平衡。
实施例3
将50g聚丙烯腈纤维剪成长度为0.3cm的短纤，备用；准确称取120g氢氧化钠固体，在烧杯中用1700mL95％的乙醇溶液溶解，然后将装有配置好的氢氧化钠乙醇水溶液容器放在恒温水浴锅上，将短纤加入其中，在恒温水浴锅中70℃下冷凝回流，反应8h，待冷却后将纤维取出，用适量的去离子水缓缓搅拌纤维使其溶胀，然后用布氏漏斗使其自然过滤，再将滤饼用去离子水冲洗，如此反复，至布氏漏斗下方流出的液体pH＝8，待下方无液体流出时制得湿态纤维；反复操作，制得约1000g聚丙烯腈湿态离子交换纤维备用。
将650g聚丙烯腈湿态离子交换纤维填充到纤维过滤器的聚丙烯(PP)棉与圆筒外壳间，密封严实，将电渗析装置的磷酸出口管与纤维过滤器的入口管连接，纤维过滤器的出口管入磷酸贮槽，再由泵打入电渗析装置循环。
将负极浓水室贮槽3、正极浓水室贮槽2由积水管全部放出，换上新鲜的高纯水3L，磷酸贮液体积3L，保持电源电压为DC3.5V，流体总量为3000mL，同时运行纤维过滤器和电渗析装置，运行时间为80h。开始运行后，隔段时间取磷酸贮槽5、正极浓水室贮槽2、负极浓水室贮槽3样品，测定样品中pH及钙百分含量，其中钙离子含量采用EDTA络合滴定法测定，电渗析完成的标准是负极浓水室贮槽3的钙离子百分含量达到平衡。
实施例4
将50g聚丙烯腈纤维剪成长度为3cm的短纤，备用；准确称取120g氢氧化钠固体，在烧杯中用1700mL95％的乙醇溶液溶解，然后将装有配置好的氢氧化钠乙醇水溶液容器放在恒温水浴锅上，将短纤加入其中，在恒温水浴锅中150℃下冷凝回流，反应2h，待冷却后将纤维取出，用适量的去离子水缓缓搅拌纤维使其溶胀，然后用布氏漏斗使其自然过滤，再将滤饼用去离子水冲洗，如此反复，至布氏漏斗下方流出的液体pH＝8，待下方无液体流出时制得湿态纤维；反复操作，制得约1000g聚丙烯腈湿态离子交换纤维备用。
将650g聚丙烯腈湿态离子交换纤维填充到纤维过滤器的聚丙烯(PP)棉与圆筒外壳间，密封严实，将电渗析装置的磷酸出口管与纤维过滤器的入口管连接，纤维过滤器的出口管入磷酸贮槽，再由泵打入电渗析装置循环。
将负极浓水室贮槽3、正极浓水室贮槽2由积水管全部放出，换上新鲜的高纯水3L，磷酸贮液体积3L，保持电源电压为DC5.3V，流体总量为2112mL，同时运行纤维过滤器和电渗析装置，运行时间为80h。开始运行后，隔段时间取磷酸贮槽5、正极浓水室贮槽2、负极浓水室贮槽3样品，测定样品中pH及钙百分含量，其中钙离子含量采用EDTA络合滴定法测定，电渗析完成的标准是负极浓水室贮槽3的钙离子百分含量达到平衡。
实施例5
将50g聚丙烯腈纤维剪成长度为8cm的短纤，备用；准确称取120g氢氧化钠固体，在烧杯中用1700mL95％的乙醇溶液溶解，然后将装有配置好的氢氧化钠乙醇水溶液容器放在恒温水浴锅上，将短纤加入其中，在恒温水浴锅中100℃下冷凝回流，反应6h，待冷却后将纤维取出，用适量的去离子水缓缓搅拌纤维使其溶胀，然后用布氏漏斗使其自然过滤，再将滤饼用去离子水冲洗，如此反复，至布氏漏斗下方流出的液体pH＝8，待下方无液体流出时制得湿态纤维；反复操作，制得约1000g聚丙烯腈湿态离子交换纤维备用。
将650g聚丙烯腈湿态离子交换纤维填充到纤维过滤器的聚丙烯(PP)棉与圆筒外壳间，密封严实，将电渗析装置的磷酸出口管与纤维过滤器的入口管连接，纤维过滤器的出口管入磷酸贮槽，再由泵打入电渗析装置循环。
将负极浓水室贮槽3、正极浓水室贮槽2由积水管全部放出，换上新鲜的高纯水3L，磷酸贮液体积3L，保持电源电压为DC5.3V，流体总量为2640mL，同时运行纤维过滤器和电渗析装置，运行时间为80h。开始运行后，隔段时间取磷酸贮槽5、正极浓水室贮槽2、负极浓水室贮槽3样品，测定样品中pH及钙百分含量，其中钙离子含量采用EDTA络合滴定法测定，电渗析完成的标准是负极浓水室贮槽3的钙离子百分含量达到平衡。
实施例6
将50g聚丙烯腈纤维剪成长度为3cm的短纤，备用；准确称取120g氢氧化钠固体，在烧杯中用1700mL95％的乙醇溶液溶解，然后将装有配置好的氢氧化钠乙醇水溶液容器放在恒温水浴锅上，将短纤加入其中，在恒温水浴锅中100℃下冷凝回流，反应6h，待冷却后将纤维取出，用适量的去离子水缓缓搅拌纤维使其溶胀，然后用布氏漏斗使其自然过滤，再将滤饼用去离子水冲洗，如此反复，至布氏漏斗下方流出的液体pH＝8，待下方无液体流出时制得湿态纤维；反复操作，制得约1000g聚丙烯腈湿态离子交换纤维备用。
将650g聚丙烯腈湿态离子交换纤维填充到纤维过滤器的聚丙烯(PP)棉与圆筒外壳间，密封严实，将电渗析装置的磷酸出口管与纤维过滤器的入口管连接，纤维过滤器的出口管入磷酸贮槽，再由泵打入电渗析装置循环。
将负极浓水室贮槽3、正极浓水室贮槽2由积水管全部放出，换上新鲜的高纯水3L，磷酸贮液体积3L，保持电源电压为DC2.1V，流体总量为2112mL，同时运行纤维过滤器和电渗析装置，运行时间为80h。开始运行后，隔段时间取磷酸贮槽5、正极浓水室贮槽2、负极浓水室贮槽3样品，测定样品中pH及钙百分含量，其中钙离子含量采用EDTA络合滴定法测定，电渗析完成的标准是负极浓水室贮槽3的钙离子百分含量达到平衡。
实施例7
将50g聚丙烯腈纤维剪成长度为3cm的短纤，备用；准确称取120g氢氧化钠固体，在烧杯中用1700mL95％的乙醇溶液溶解，然后将装有配置好的氢氧化钠乙醇水溶液容器放在恒温水浴锅上，将短纤加入其中，在恒温水浴锅中100℃下冷凝回流，反应6h，待冷却后将纤维取出，用适量的去离子水缓缓搅拌纤维使其溶胀，然后用布氏漏斗使其自然过滤，再将滤饼用去离子水冲洗，如此反复，至布氏漏斗下方流出的液体pH＝8，待下方无液体流出时制得湿态纤维；反复操作，制得约1000g聚丙烯腈湿态离子交换纤维备用。
将650g聚丙烯腈湿态离子交换纤维填充到纤维过滤器的聚丙烯(PP)棉与圆筒外壳间，密封严实，将电渗析装置的磷酸出口管与纤维过滤器的入口管连接，纤维过滤器的出口管入磷酸贮槽，再由泵打入电渗析装置循环。
将负极浓水室贮槽3、正极浓水室贮槽2由积水管全部放出，换上新鲜的高纯水3L，磷酸贮液体积3L，保持电源电压为DC2.1V，流体总量为2640mL，同时运行纤维过滤器和电渗析装置，运行时间为80h。开始运行后，隔段时间取磷酸贮槽5、正极浓水室贮槽2、负极浓水室贮槽3样品，测定样品中pH及钙百分含量，其中钙离子含量采用EDTA络合滴定法测定，电渗析完成的标准是负极浓水室贮槽3的钙离子百分含量达到平衡。
实施例8
将50g聚丙烯腈纤维剪成长度为3cm的短纤，备用；准确称取120g氢氧化钠固体，在烧杯中用1700mL95％的乙醇溶液溶解，然后将装有配置好的氢氧化钠乙醇水溶液容器放在恒温水浴锅上，将短纤加入其中，在恒温水浴锅中100℃下冷凝回流，反应6h，待冷却后将纤维取出，用适量的去离子水缓缓搅拌纤维使其溶胀，然后用布氏漏斗使其自然过滤，再将滤饼用去离子水冲洗，如此反复，至布氏漏斗下方流出的液体pH＝8，待下方无液体流出时制得湿态纤维；反复操作，制得约1000g聚丙烯腈湿态离子交换纤维备用。
将650g聚丙烯腈湿态离子交换纤维填充到纤维过滤器的聚丙烯(PP)棉与圆筒外壳间，密封严实，将电渗析装置的磷酸出口管与纤维过滤器的入口管连接，纤维过滤器的出口管入磷酸贮槽，再由泵打入电渗析装置循环。
将负极浓水室贮槽3、正极浓水室贮槽2由积水管全部放出，换上新鲜的高纯水3L，磷酸贮液体积3L，保持电源电压为DC3.5V，流体总量为2640mL，同时运行纤维过滤器和电渗析装置，运行时间为80h。开始运行后，隔段时间取磷酸贮槽5、正极浓水室贮槽2、负极浓水室贮槽3样品，测定样品中pH及钙百分含量，其中钙离子含量采用EDTA络合滴定法测定，电渗析完成的标准是负极浓水室贮槽3的钙离子百分含量达到平衡。
实施例9
将50g聚丙烯腈纤维剪成长度为3cm的短纤，备用；准确称取120g氢氧化钠固体，在烧杯中用1700mL95％的乙醇溶液溶解，然后将装有配置好的氢氧化钠乙醇水溶液容器放在恒温水浴锅上，将短纤加入其中，在恒温水浴锅中100℃下冷凝回流，反应6h，待冷却后将纤维取出，用适量的去离子水缓缓搅拌纤维使其溶胀，然后用布氏漏斗使其自然过滤，再将滤饼用去离子水冲洗，如此反复，至布氏漏斗下方流出的液体pH＝8，待下方无液体流出时制得湿态纤维；反复操作，制得约1000g聚丙烯腈湿态离子交换纤维备用。
将650g聚丙烯腈湿态离子交换纤维填充到纤维过滤器的聚丙烯(PP)棉与圆筒外壳间，密封严实，将电渗析装置的磷酸出口管与纤维过滤器的入口管连接，纤维过滤器的出口管入磷酸贮槽，再由泵打入电渗析装置循环。
将负极浓水室贮槽3、正极浓水室贮槽2由积水管全部放出，换上新鲜的高纯水3L，磷酸贮液体积3L，保持电源电压为DC3.5V，流体总量为2112mL，同时运行纤维过滤器和电渗析装置，运行时间为80h。开始运行后，隔段时间取磷酸贮槽5、正极浓水室贮槽2、负极浓水室贮槽3样品，测定样品中pH及钙百分含量，其中钙离子含量采用EDTA络合滴定法测定，电渗析完成的标准是负极浓水室贮槽3的钙离子百分含量达到平衡。
Claims (6)
1.脱除湿法磷酸中金属离子的新工艺，其特征在于：包括有以下步骤：1)部分水解后的聚丙烯腈纤维的处理：向去离子水中加入碱性部分水解的聚丙烯腈纤维缓缓搅拌使其溶胀，然后用布氏漏斗使其自然过滤，再将滤饼用去离子水冲洗，如此反复，至布氏漏斗下方流出的液体pH＝8，待下方无液体流出时制得聚丙烯腈离子湿态离子交换纤维；2)进行电渗析和纤维电渗析：将聚丙烯腈离子湿态离子交换纤维填充到纤维过滤器的聚丙烯(PP)棉与圆筒外壳间，密封严实，将电渗析装置的磷酸出口管与纤维过滤器的入口管连接，纤维过滤器的出口管入磷酸贮槽，再由泵打入电渗析装置循环，将湿法磷酸通过电渗析装置同时运行纤维过滤器和电渗析装置。
2.按权利要求1所述的脱除湿法磷酸中金属离子的新工艺，其特征在于：所述电渗析装置的运行条件是维持电源电压为DC2V～20V，流体总量为2～10000mL，运行时间为2～80h。
3.按权利要求1所述的脱除湿法磷酸中金属离子的新工艺，其特征在于：所述的碱性部分水解的聚丙烯腈纤维制备包括有以下步骤：1)将聚丙烯腈纤维剪成短纤，备用；2)取无水乙醇和去离子水一同加入容器中，混匀；3)向上述乙醇水溶液中加入氢氧化钠固体溶解；4)将上述装有配置好的氢氧化钠乙醇水溶液容器放在恒温水浴锅上，将短纤加入其中，在恒温水浴锅中冷凝回流，水解反应，待冷却后将纤维取出，即得碱性部分水解的聚丙烯腈纤维。
4.按权利要求3所述的脱除湿法磷酸中金属离子的新工艺，其特征在于：所述的短纤长度为0.1cm～10cm。
5.按权利要求3或4所述的脱除湿法磷酸中金属离子的新工艺，其特征在于：所述的水解反应温度为50～150℃，时间为2～10h。
6.按权利要求5所述的脱除湿法磷酸中金属离子的新工艺，其特征在于：所述的水解反应温度为100℃，时间为6h。
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