CN103708507B - 一种食品级碳酸钾的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种食品级碳酸钾的制备方法，本发明以工业级氯化钾为原料，溶于高纯水中，加入有机胺固载催化剂，然后通入二氧化碳气体调节pH值，过滤得到的滤液经醋酸纤维素酯微孔过滤膜进行膜过滤，结晶，干燥，得到食品级的碳酸钾。用本发明方法得到的食品级碳酸钾的纯度达到99.0wt%，金属杂质的含量在10ppm以下，杂质砷元素的含量在2ppm以下，符合GB25588-2010食品添加剂碳酸钾的标准，操作简便，除杂效果好，产品质量稳定，成本低廉，适于工业化生产。

Description

一种食品级碳酸钾的制备方法

技术领域

本发明涉及一种食品级碳酸钾的制备方法。

背景技术

碳酸钾是一种重要的无机化工原料，被广泛应用于医药，染料等领域，如医药工业可用于制造长效磺胺、黄体酮、苯甲酸雌二醇等药品，染料行业可用来制造分散红3B、阴丹士林等染料，还可用于制造钛白粉、铝氟酸钾、酒石酸钾钠等无机化学品及油墨、聚酯、炸药、洗涤助剂等。随着高新技术的不断开发，碳酸钾在食品、药品等领域的应用也日趋扩大，对食品级碳酸钾的纯度有更高的要求：即食品级碳酸钾的纯度大于99.0%，金属杂质的质量浓度低于10ppm，杂质砷元素的质量浓度低于2ppm。

现有技术中，碳酸钾的制备方法通常采用电解法、离子交换法和沸石法海水提取。

其中，采用电解法制备得到的产品质量高、无污染，但其设备要求高，能耗大，成本高；

离子交换法虽然具有投资少，原料利用率高的优点，但离子交换得到的反应液中成品率低，且蒸发成本高，污染大、不利于环保；

沸石法海水提取工艺以天然斜发沸石作为离子交换剂,以海水替代氯化钾作为钾源,采用吸附、洗脱、蒸发、萃取、结晶等操作制备得到碳酸钾，此法生产设备投入大，操作步骤繁琐，且受地域限制不利于推广应用。

中国专利CN101481154A公开了一种采用离子交换法制备碳酸钾的工艺，用碳酸氢铵与氯化钾进行离子交换，然后依次经过低温蒸发、重结晶、高温锻烧等工序得到产品，该方法工艺繁琐，过程复杂，产品难以达到食品级碳酸钾的标准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种食品级碳酸钾的制备方法，以克服现有技术碳酸钾制备工艺繁琐、成本偏高、产品质量难以达标的不足。

本发明的技术构思是这样的：

本发明以工业级氯化钾为原料，溶于高纯水中，加入有机胺固载催化剂，然后通入二氧化碳气体调节pH值，过滤得到的滤液经醋酸纤维素酯微孔过滤膜进行膜过滤，结晶，干燥，得到食品级的碳酸钾。

本发明的技术方案包括如下步骤：

将工业级氯化钾在常温下溶于比抗阻大于17MΩ·cm的高纯水中，加入有机胺固载催化剂，搅拌下加热升温至50-60℃，通入二氧化碳气体调节pH值为8-9，继续搅拌2-4小时，趁热过滤除去固相，得到的滤液50-60℃保温条件下，通过孔径为0.10-0.22μm的醋酸纤维素酯微孔过滤膜进行膜过滤，得到的滤液浓缩后冷却至0-5℃，析出的结晶经过滤得到固体，在200-250℃的温度下干燥，得到食品级碳酸钾。

按照本发明，工业级氯化钾与高纯水的质量体积比为1:3-5，g/ml，工业级氯化钾与有机胺固载催化剂的质量比为1:2-3，g/g，其中所使用的工业级氯化钾符合GB/T7118-2008的标准。

本发明所使用的有机胺固载催化剂借鉴了参考文献“固载有机胺在酸水处理中的应用研究”（赵建玲，王西新等，南阳师范学院学报(自然科学版)，2002.4,1(2)），对参考文献所使用的溶剂及有机胺进行了优化，通过筛选，使所制备的有机胺固载催化剂分散性更好、催化性能在本发明中的效果最佳化，其制备过程为：将二氧化硅、甲苯、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷按比例1:3-8:0.5-2混合，搅拌均匀后回流2-4小时后蒸出溶剂，待反应物固化后干燥至恒重，冷却后得到有机胺固载催化剂。

本发明采用的有机胺固载催化剂在使用前用2-5wt%的高纯氢氧化钠溶液浸泡过夜，然后用比抗阻大于17MΩ·cm的高纯水清洗，烘干备用。

本发明与现有技术相比较的有益效果：

本发明所使用的有机胺固载催化剂可有效去除杂质阴离子，利用固载催化剂的特性，将大分子有机胺固载到二氧化硅上，可提高有机胺的稳定性，使其不易进入溶液形成二次污染，在通入CO₂气体时有机胺可以促使2HCl+CO₃ ²－→CO₂+H₂O+2Cl-反应逆向进行，反应过程中有机胺可有效吸附溶液中SO₄ ^2-、NO^3-等杂质阴离子，吸附酸性物质的有机胺在NaOH等强碱的存在下很容易将吸附的酸释放出来，达到固载催化剂再生的目的。

有机胺固载催化剂失活后用碱液再生即可重复使用，从而有效降低生产成本，符合绿色化工要求。

用本发明方法得到的碳酸钾的纯度达到99.0wt%，其中金属杂质的含量在10ppm以下，杂质砷元素的含量在2ppm以下，符合GB25588-2010食品添加剂碳酸钾标准。

本发明的制备方法操作简便，除杂效果好，得到的食品级碳酸钾产品质量稳定，成本低廉，适于工业化生产。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明，但实施例并不限制本发明的保护范围。

其中，本发明所使用的有机胺固载催化剂可参考文献“固载有机胺在酸水处理中的应用研究”（赵建玲，王西新等，南阳师范学院学报(自然科学版)，2002.4,1(2)）制备得到。本发明的有机胺固载催化剂选用了与参考文献不同的溶剂及有机胺进行制备，其过程为：将二氧化硅、甲苯、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷按比例1:3-8:0.5-2混合，搅拌均匀后回流2-4小时后蒸出溶剂，待反应物固化后干燥至恒重，冷却后得到有机胺固载催化剂。

实施例1

将100g工业氯化钾在常温下加入300mL比抗阻大于17MΩ·cm的高纯水中溶解，加入200g有机胺固载催化剂，搅拌下加热升温至50℃，通入二氧化碳气体调节pH值为8，继续搅拌4小时，趁热过滤除去固相物，得到的滤液在50℃保温的条件下通过孔径为0.10μm的醋酸纤维素酯微孔过滤膜进行膜过滤，得到的滤液浓缩后，冷却至5℃，析出的结晶过滤后得到的固相物在200℃的温度下干燥，得到食品级碳酸钾84g。

实施例2

将100g工业氯化钾在常温下加入500mL比抗阻大于17MΩ·cm的高纯水中溶解，加入300g有机胺固载催化剂，搅拌下加热升温至60℃，通入二氧化碳气体调节pH值为9，继续搅拌2小时，趁热过滤除去固相物，得到的滤液在60℃保温的条件下通过孔径为0.22μm的醋酸纤维素酯微孔过滤膜进行膜过滤，得到的滤液浓缩后，冷却至0℃，析出的结晶过滤后得到的固相物在250℃的温度下干燥，得到食品级碳酸钾84g。

实施例1-2产品检测结果如下：

检测项目	标准值	实测值1	实测值2
				碳酸钾，w/%	≥99.0	99.3	99.5
氯化物(以KCl计)，w/%	≤0.015	0.010	0.011
				硫化合物(以K2SO4计)，w/%	≤0.01	0.006	0.004
水不溶物，w/%	≤0.02	0.01	0.01
				燃烧减量，w/%	≤0.60	0.35	0.28
铁(Fe)，ppm	≤10	6	5
				重金属(以Pb计)，ppm	≤10	3	4
砷(As)，ppm	≤2	1	未检出

其中检测所使用的仪器如下：水含量采用卡尔费休水分测定仪，金属离子采用等离子质谱仪（ICP-MS），阴离子采用液相离子色谱仪（IC）。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (3)

1.一种食品级碳酸钾的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将工业级氯化钾在常温下加入比抗阻大于17MΩ·cm的高纯水中溶解，加入有机胺固载催化剂，搅拌下加热升温至50-60℃，通入二氧化碳气体调节pH值为8-9，继续搅拌2-4小时，趁热过滤除去固相，得到的滤液在50-60℃保温条件下通过孔径为0.10-0.22μm的醋酸纤维素酯微孔过滤膜进行膜过滤，得到的滤液浓缩后，冷却至0-5℃析出结晶，过滤，得到的固相物在200-250℃的温度下干燥，得到食品级的碳酸钾；

其中，所述有机胺固载催化剂的制备方法为：将二氧化硅、甲苯、3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷按比例1:3-8:0.5-2混合，搅拌均匀后回流2-4小时后蒸出溶剂，待反应物固化后干燥至恒重，冷却后得到有机胺固载催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的工业级氯化钾与高纯水的质量体积比为1:3-5，g/mL。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的工业级氯化钾与有机胺固载催化剂的质量比为1:2-3，g/g。