CN102320629B - 利用白炭黑母液水生产试剂级硫酸钠的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用白炭黑母液水生产试剂级硫酸钠的方法，包括如下步骤：1）采用Φ≤0.15μm混合纤维素微孔滤膜，将白炭黑母液水去除白炭黑母液水中少量的白炭黑等固体残余物，初步净化为硫酸钠溶液；2）取步骤1）获得的硫酸钠溶液经螯合树脂处理得到百分比浓度为5-6%的纯硫酸钠溶液；3）步骤2）获得的百分比浓度为5-6%的纯硫酸钠溶液经电渗析浓缩得到百分比浓度为15-25%的纯硫酸钠溶液；4）步骤3）获得的百分比浓度为15-25%的纯硫酸钠溶液多效蒸发后得到晶体，用离心机使晶体分离、120℃干燥后得到成品。采用本方法制备的硫酸钠产品，具有杂质含量少、品质高、水份含量小等特点，为高品位试剂级的硫酸钠产品。

Description

利用白炭黑母液水生产试剂级硫酸钠的方法

技术领域

本发明属于硫酸钠生产方法，尤其属于一种利用白炭黑母液水生产试剂级硫酸钠的方法。

背景技术

无水硫酸钠是重要的无机化工产品，主要用于硫化钠、泡花碱、苛性钠、硅酸钠等化工产品的制造；此外，在有色冶金、电镀、造纸、玻璃、水泥、瓷釉、印染、制革、合成纤维、合成洗涤剂及医药等行业也有广泛的应用，市场需求量很大。当前，工业级无水硫酸钠的生产主要靠天然盐湖中的硝泥经过溶解、过滤、蒸发、干燥等工艺制备，由于盐湖的硝泥中含有大量的钙、镁、铁、氯等离子，使通过该法制备的工业硫酸钠产品杂质含量高，生产成本较大，技术改进也非常复杂，制约了硫酸钠产业的发展。

随着国家经济的发展，工业生产上对无水硫酸钠的需求量越来越大，对产品的品质要求也越来越高，积极开发寻求新的节能降耗而又成本低廉的无水硫酸钠制备方法显得非常迫切。

目前，白炭黑(化学成分为二氧化硅)的世界年生产量己突破150万吨，硫酸沉淀法生产白炭黑的产量约100万吨。白炭黑母液水主要成份为硫酸钠，但母液水中硫酸钠含量较低约为5.0~6.0%，如直接采用多效蒸发器浓缩生产工业用硫酸钠，因能耗太高，没有任何经济价值。因此绝大多数白炭黑生产厂家都是把白炭黑母液水稀释后排放，不仅污染了环境而且浪费了宝贵的硫酸钠资源。如果能够将其中富含的硫酸钠回收，根据工业生产中每生产一吨白炭黑化工产品约可回收0.4吨的硫酸钠计算，每年可回收的硫酸钠近40万吨。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用白炭黑母液水通过净化和树脂处理以及电渗析浓缩等程序来生产试剂级硫酸钠的方法。

本发明的目的是这样实现的，所述的利用白炭黑母液水生产试剂级硫酸钠的方法，包括如下步骤：1）白炭黑母液水经初步净化得到硫酸钠溶液；2）硫酸钠溶液经螯合树脂处理得到纯硫酸钠溶液（5-6%）；3）纯硫酸钠溶液（5-6%）经电渗析浓缩得到15-25%纯硫酸钠溶液，优选20%的纯硫酸钠溶液；4）15-25%（优选20%）纯硫酸钠溶液多效蒸发后得到晶体，晶体分离干燥后得到成品。这样可利用白炭黑母液水生产高品位试剂级的硫酸钠。产品品位提高了，企业中获可观利润。

上述步骤1）的初步净化指采用将硫酸沉淀法制备白炭黑的含有硫酸钠的废液精密过滤，去除白炭黑母液水中少量的白炭黑等固体残余物，得到滤液；所述的过滤可以采用纤维素膜过滤，如采用混合纤维素微孔滤膜（Φ≤0.15μm），由于对白炭黑母液水首先使用纤维素膜过滤，去除了白炭黑母液水中的残余白炭黑等固体残余物，使得制备出的硫酸钠的纯度更高。

上述步骤2）的螯合树脂是一类能与高价金属离子形成多配位络合物的交联功能高分子材料。螯合树脂吸附金属离子的机理是树脂上的功能原子与金属离子发生配位反应，形成类似小分子螯合物的稳定结构，而离子交换树脂吸附的机理是静电作用。因此，与离子交换树脂相比，螯合树脂与金属离子的结合力更强，选择性也更高，可广泛应用于各种金属离子的回收分离、氨基酸的拆分以及湿法冶金、公害防治等方面。螯合树脂如可采用蓝晓科技LSC-500胺基膦酸树脂和LSC-100胺基羧酸树脂可有效脱除盐水中有害离子Ca^2＋， Mg^2＋，Sr^2＋等，使二次盐水完全满足离子膜工艺要求。如可采用下述具体型号的螯合树脂：名称 D401，全交换容量，Mmol/g(干) 1.95，含水量 % 52-58；选择性吸附二价金属离子。经过步骤1）净化获得的硫酸钠溶液经螯合树脂处理得到百分比浓度为5-6%的纯硫酸钠溶液。

上述步骤2）获得的纯硫酸钠溶液（5-6%）经电渗析浓缩得到20%纯硫酸钠溶液，所述的电渗析指以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，将带电组分的盐类与非带电组分的水分离的技术。可实现溶液的淡化、浓缩、精制或纯化等工艺过程。本发明通过通用的电渗析技术使百分比浓度为5-6%的硫酸钠溶液经电渗析浓缩得到百分比浓度为20%的纯硫酸钠溶液；所述的离子交换膜可以采用型号为NRE-212的离子交换膜；实际操作压力可以是0.5─3.0kg /cm2 左右，操作电压、电流 100─250V，1─3A。

上述步骤3）获得的20%纯硫酸钠溶液经过多效蒸发后得到晶体，晶体分离干燥后得到成品。所述的多效蒸发指的是将一个蒸发器蒸发出来的蒸汽引入下一蒸发器，利用其凝结放出的热加热蒸发器中的水，两个或多于两个串联以充分利用热能的蒸发系统。而蒸发是指“用加热的方法，使溶液中部分溶剂气化并除去，从而提高溶液的浓度，促进溶质析出的工艺操作”。

本发明的优点：本方法开辟了一种获得硫酸钠产品的有效途径，采用本方法制备的硫酸钠产品，具有杂质含量少、品质高、水份含量小等特点，为高品位试剂级的硫酸钠。本方法制备的高品位试剂级的硫酸钠产品技术指标参见表l。

项目指标	本方法制备产品的检验数据	试剂级的硫酸钠国家标准（GB/T 6009-2003）
			硫酸钠，质量分数(％)	99.6	≥99.3
钙离子，(％)	未检出	≤0.1
			镁离子，（以Mg计）(％)	未检出	≤0.1
铁离子，（以Fe计）质量分数(％)	0.0001	≤0.002
			氯离子，（以Cl计）质量分数(％)	0.001	≤0.12
水分，质量分数(％)	0.05	≤0.1
			白度(R457) (％)	90	≥85

由于本方法采用的原料为硫酸沉淀法制备白炭黑的富含硫酸钠的白炭黑母液水，在降低生产成本的同时减轻了白炭黑母液水排放造成的环境污染问题，生产工艺具有环保、节能的特色。所述白炭黑母液水中硫酸钠的重量百分比含量为5％～6％。

具体实施方式

本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

实施例l：

利用白炭黑母液水生产试剂级硫酸钠的方法，包括如下步骤：

1）采用混合纤维素微孔滤膜（Φ≤0.15μm），将白炭黑母液水去除白炭黑母液水中少量的白炭黑等固体残余物，初步净化为硫酸钠溶液；2）取步骤1）获得的4L硫酸钠溶液经螯合树脂处理得到百分比浓度为5.6%的纯硫酸钠溶液，螯合树脂采用蓝晓科技LSC-500胺基膦酸树脂，其全交换容量为1.95Mmol/g(干)，含水量为52-58%；3）步骤2）获得的百分比浓度为5.6%的纯硫酸钠溶液经电渗析浓缩得到百分比浓度为20%的纯硫酸钠溶液，电渗析浓缩所用的离子交换膜可以采用型号为NRE-212的离子交换膜；实际操作压力可以是2.0kg /cm2，操作电压、电流 220V，2A；4）步骤3）获得的百分比浓度为20%的纯硫酸钠溶液多效蒸发后得到晶体，用离心机使晶体分离、120℃干燥后得到成品。所述多效蒸发采用的设备是江苏嘉泰蒸发结晶设备有限公司生产的产品；这样就生产获得高品位试剂级的硫酸钠，其产品经检测获得如下表1数据。产品品位提高了，企业中获可观利润。

表1为产品检测数据：

项目指标	本方法制备产品的检验数据	试剂级的硫酸钠国家标准（GB/T 6009-2003）
			硫酸钠，质量分数(％)	99.6	≥99.3
钙离子，(％)	未检出	≤0.1
			镁离子，（以Mg计）(％)	未检出	≤0.1
铁离子，（以Fe计）质量分数(％)	0.0001	≤0.002
			氯离子，（以Cl计）质量分数(％)	0.001	≤0.12
水分，质量分数(％)	0.05	≤0.1
			白度(R457) (％)	90	≥85

由表1数值可知，本发明利用白炭黑母液水能生产出试剂级的硫酸钠。

试验表明：1t母液水能生产0.3t试剂级硫酸钠，成本1200元/吨，试剂级无水硫酸钠价格达3500元/吨以上，年产1kt试剂级无水硫酸钠可获利230万元。

Claims (3)

1.一种利用白炭黑母液水生产试剂级硫酸钠的方法，包括如下步骤：1）采用Φ≤0.15μm混合纤维素微孔滤膜，将白炭黑母液水去除白炭黑母液水中少量的白炭黑固体残余物，初步净化为硫酸钠溶液；2）取步骤1）获得的硫酸钠溶液经螯合树脂处理得到百分比浓度为5-6%的纯硫酸钠溶液；3）步骤2）获得的百分比浓度为5-6%的纯硫酸钠溶液经电渗析浓缩得到百分比浓度为15-25%的纯硫酸钠溶液；4）步骤3）获得的百分比浓度为15-25%的纯硫酸钠溶液多效蒸发后得到晶体，用离心机使晶体分离、120℃干燥后得到试剂级的硫酸钠。

2.根据权利要求1所述的利用白炭黑母液水生产试剂级硫酸钠的方法，其特征在于螯合树脂采用胺基膦酸树脂，其全交换容量为1.95 mmol/g(干)，含水量为52-58%。

3.根据权利要求1或2所述的利用白炭黑母液水生产试剂级硫酸钠的方法，其特征在于电渗析浓缩所用的离子交换膜采用型号为NRE-212的离子交换膜；实际操作压力是2.0kg /cm²，操作电压、电流分别为220V和2A。