CN105817141A - 用于回收酸的装置和方法 - Google Patents
用于回收酸的装置和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105817141A CN105817141A CN201510006798.5A CN201510006798A CN105817141A CN 105817141 A CN105817141 A CN 105817141A CN 201510006798 A CN201510006798 A CN 201510006798A CN 105817141 A CN105817141 A CN 105817141A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- proton
- compartment
- anion
- exchange membrane
- acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 20
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims description 16
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 7
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N monobenzene Natural products C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 3
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 description 3
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 3
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical group C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dichloroethane Chemical class CC(Cl)Cl SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 AAV anion Chemical class 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N Hydrogen atom Chemical compound [H] YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N lead oxide Chemical compound [O-2].[Pb+2] HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Inorganic materials O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
- B01D61/46—Apparatus therefor
- B01D61/462—Apparatus therefor comprising the membrane sequence AA, where A is an anion exchange membrane
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
- B01D61/46—Apparatus therefor
- B01D61/463—Apparatus therefor comprising the membrane sequence AC or CA, where C is a cation exchange membrane
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
- B01D61/46—Apparatus therefor
- B01D61/465—Apparatus therefor comprising the membrane sequence AB or BA, where B is a bipolar membrane
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/1213—Laminated layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/1216—Three or more layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
- C02F1/4693—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/42—Ion-exchange membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
- B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/16—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from metallurgical processes, i.e. from the production, refining or treatment of metals, e.g. galvanic wastes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
本发明公开了用于回收酸的装置和方法。其中涉及的一种用于回收酸的装置，其包括：阴极；阳极；位于阴极和阳极之间的多个阴离子交换膜；与阴离子交换膜交替排布的多个质子选择膜；多个第一隔室，用于收容含有阴离子和质子的水流；以及多个第二隔室，其与第一隔室交替分布，用于容纳接收从第一隔室通过阴离子交换膜的阴离子和通过质子选择膜的质子的回收流。本发明还涉及相应的用于回收酸的方法。
Description
技术领域
本发明涉及用于回收酸的装置和方法。
背景技术
现有装置和方法无法令人满意的从水流中回收酸，例如，从利用酸洗脱金属表面氧化物和其他杂质时所产生的废弃水流中回收酸。
因而，需要新的用于回收酸的装置和方法。
发明内容
一方面，本发明的实施例涉及用于回收酸的装置，其包括：阴极；阳极；位于阴极和阳极之间的多个阴离子交换膜；与阴离子交换膜交替排布的多个质子选择膜；多个第一隔室，用于收容含有阴离子和质子的水流；以及多个第二隔室，其与第一隔室交替分布，用于容纳接收从第一隔室通过阴离子交换膜的阴离子和通过质子选择膜的质子的回收流。
另一方面，本发明的实施例涉及用于回收酸的方法，其包括：将含有阴离子和质子的水流输入本发明的实施例涉及的用于回收酸的装置的第一隔室；向阴极和阳极施加电压，使得阴离子通过阴离子交换膜和质子通过质子选择膜从第一隔室迁移到第二隔室的回收流。
附图说明
参考附图阅读下面的详细描述，可以帮助理解本发明的特征、方面及优点，其中：
图1所示为根据本发明的实施例的一种装置的示意图；
图2所示为对比例中相对于测试时间的电压-电流曲线图；及
图3所示为例2中相对于测试时间的电压-电流曲线图。
具体实施方式
除非本发明中清楚另行定义，用到的科学和技术术语的含义为本发明所属技术领域的技术人员所通常理解的含义。本发明中使用的“包括”、“包含”、“具有”、或“含有”以及类似的词语是指除了列于其后的项目及其等同物外，其他的项目也可在范围以内。
本发明中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于所述具体数量，还包括与所述数量接近的、可接受的、不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”、“左右”等修饰一个数值，意为本发明不限于所述精确数值。一些实施例中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。本发明中的数值范围可以合并及/或互换，除非另行清楚说明，数值范围包括其所涵盖的所有数值子范围。
在说明书和权利要求中，除非清楚地另外指出，所有项目的单复数不加以限制。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的元件或实施例等。
除非上下文另外清楚地说明，术语“或”、“或者”并不意味着排他，而是指存在提及项目(例如成分)中的至少一个，并且包括提及项目的组合可以存在的情况。
本发明说明书中提及“一些实施例”等等，表示所述与本发明相关的一种特定要素(例如特征、结构和/或特点)被包含在本说明书所述的至少一个实施例中，可能或不可能出现于其他实施例中。另外，需要理解的是，所述发明要素可以任何适合的方式结合。
在下文中，将根据附图说明本发明的实施方式，将不会详细描述众所周知的功能和结构，以避免因不必要的细节而使本发明变得令人费解。
图1所示为根据本发明的实施例的用于回收酸的装置10的示意图。装置10包括：阴极11；阳极12；位于阴极11和阳极12之间的多个阴离子交换膜13；与阴离子交换膜13交替排布的多个质子选择膜14；多个第一隔室15，用于收容含有阴离子17和质子18的水流16；多个第二隔室19，其与第一隔室15交替分布，用于容纳接收从第一隔室15通过阴离子交换膜13的阴离子17和通过质子选择膜14的质子18的回收流23。
一些实施例中，每一个第一隔室与一个相邻的第二隔室组成一个重复单元或者一个隔室对。基于对水流16的处理要求或装置10的堆叠设计，装置10可包含任意数量的隔室对。
本发明提及的“酸”或者类似用语指的是一种化学物质或者多个化学物质的组合，该物质或组合的水溶液可使得蓝色石蕊变红，并且可与碱和特定金属(例如：钙)反应后生成盐。酸的水溶液的pH值小于7。pH值越小表示酸性越强，以及水溶液中阳性氢离子(质子)的浓度越高。酸的示例包括，但不限于：氯化氢、氟化氢、乙酸、硫酸、硝酸、碳酸、硼酸、磷酸、酒石酸、以及上述酸的任意组合。
阴极11可包括任何适合阴极使用的导电材料。阴极11可包括，但不限于：镍、铂、镀铂钛、钢(例如不锈钢)、以及前述材料的任意组合。
阳极12可包含任何适合阳极使用的导电材料。阳极12可包括，但不限于：钛，铂、镀铂钛、例如石墨和二氧化铅等碳、钯、铱、金、钌、钽以及前述材料的任意组合。
阴离子交换膜13可以是任何能够选择性通过阴离子的膜。阴离子交换膜13的示例包括，但不限于：美国马萨诸塞州沃特敦市的Ionics，Incorporated公司的204-UZL-386阴离子膜和AR204SXZL阴离子交换膜，日本东京的TokuyamaSodaCo.,Ltd.公司的NeoseptaAMX-SB阴离子交换膜和NeoseptaAXE-01阴离子膜，日本山口的ToyoSodaManufacturingCo.公司的DF43阴离子交换膜，日本东京的AsahiGlassCo.,Ltd.公司出售的AMV、ASV或AAV阴离子选择透过膜，美国专利第4231855号中公开的脂肪季铵阴离子交换膜，以及用二氯乙烷以及三乙胺先后处理苯乙烯/丁二烯/苯二乙烯共聚物而制备的阴离子交换膜。
质子选择膜14可以是任何选择性的让质子通过的膜。本发明提及的“质子选择”是指，通过质子选择膜14的所有离子中如果含有其他非质子离子的话，质子的量比其他非质子离子的量多。一些实施例中，只有质子通过质子选择膜14。一些实施例中，通过质子选择膜14进入第二隔室19的非质子阳离子少于第一隔室15中原有非质子阳离子的约50wt％、约30wt％、或约10wt％。
一些实施例中，质子选择膜14包括阴离子交换膜元件20和附着在阴离子交换膜元件20上的阳离子交换膜元件21。阴离子交换膜元件20可朝向阳极12，而阳离子交换膜元件21可朝向阴极11。这样放置有助于减少/消除质子选择膜14的结垢。阴离子交换膜元件20可以是与阴离子交换膜13相同或不同的任何阴离子交换膜。
阳离子交换膜元件21可以是任何能够选择性通过阳离子的膜。阳离子交换膜的示例包括，但不限于：美国马萨诸塞州沃特敦市的Ionics,Incorporated公司的CR61-AZL或CR67AZL阳离子交换膜，日本东京市的TokuyamaSodaCo.,Ltd.公司的NeoseptaCMB阳离子交换膜和NeoseptaCMX-SB阳离子膜，美国特拉华州威尔明顿市DuPontCompany公司的酸性碳氟膜，例如110、901和324阳离子膜，以及用硫酸酐磺化苯乙烯/丁二烯/苯二乙烯共聚物制备的阳离子交换膜。
一些实施例中，质子选择膜14包括阴离子交换材料层20和通过例如喷绘、涂抹、浸渍、喷涂、滚压、涂刷等方式与阴离子交换材料层20一体成形的阳离子交换材料层21。阴离子交换材料层20可朝向阳极12，阳离子交换材料层21可朝向阴极11。这样放置有利于减少或消除质子选择膜14的结垢。
阴离子交换材料层20可以包含用于制作前述阴离子交换膜的任何材料。阳离子交换材料层21可以包含用于制作前述阳离子交换膜的任何材料。
第一隔室15和第二隔室19交替设置且位于阴极11、阴离子交换膜13、质子选择膜14和阳极12之间。
收容于第一隔室15中的水流16可以是含有阴离子17和质子18的任何水流。一些实施例中，水流16中除了质子，还含有其他阳离子22。
当把电压施加到阴极11和阳极12后，阴离子17向阳极迁移、穿过阴离子交换膜13、进入第二隔室19，质子18向阴极11迁移、穿过质子选择膜14、进入第二隔室19。同时，如果水流16中含有非质子阳离子22，全部或大部分向阴极迁移的非质子阳离子22被质子选择膜14所阻挡而留在第一隔室15。
所施加的电压可以是任何引起离子迁移但不会导致水分解成氢氧根和质子的电压。一些实施例中，每一个隔室对所对应的电压是从大约0.5伏到大约3.0伏的直流电。施加电压可以在任意合适的温度和压力进行，例如室温和大气压。
一些实施例中，在施加电压之前，向第二隔室19提供回收流23。回收流23可以是任何从水流16中回收酸的水流。一些实施例中，回收流23具有酸的水溶液，例如要从水流16中回收的酸。
一些实施例中，水流16一次流过第一隔室15。一些实施例中，水流16循环流过第一隔室15。一些实施例中，回收流23一次流过第二隔室19。一些实施例中，回收流23循环流过第二隔室19。
通过调整回收流23的流量相对于水流16的流量的比例或使用合适的循环过程，从水流16回收到回收流23中的酸的浓度和/或酸回收率(回收流中最终酸的量与水流中最初酸的量的比例)可以有所提高。
一些实施例中，为了达到回收和浓缩酸的目的，回收流23中最终的酸浓度可能是水流16中最初酸浓度的2倍到20倍。一些实施例中，酸的回收率可以在大约50％到大约90％。
实验示例
以下实验示例可以为本领域中具有一般技能的人实施本发明提供参考。这些例子并不限制权利要求的范围。
例1
将来自美国马萨诸塞州沃特敦市的Ionics,Incorporated公司的CR67AZL阳离子交换膜和AR204SXZL阴离子交换膜相互附着，以一体形成质子选择膜。
制备装置，以钛板作为阳极，不锈钢板作为阴极，将AR204SXZL阴离子交换膜和质子选择膜交替安置于阳极和阴极之间构成5个隔室对(5个第一隔室和5个与第一隔室交替分布的第二隔室)。阳极、阴极、阳离子交换膜和阴离子交换膜的长度和宽度分别为10英寸和9英寸。
对比例
制备大约40升包含约10000ppm氯化钠的水流。准备大约2升包含约10000ppm氯化钠的回收流。
阴阳两极通以大约10V的恒定直流电，而水流和回收流以大约0.5升每分钟的流速分别在第一、第二隔室循环流过。
图2所示为对比例中相对于测试时间的电压-电流曲线图。图2中可见的电流在大约1分钟内从约1000mA到大约300mA的迅速下降表明，大部分非质子阳离子被质子选择膜所阻挡，水未被分解成质子和氢氧根，并且该装置不适用于不包含酸的液体。
例2
准备大约40升包含大约0.15％氯化氢、大约5000ppm氯化钙和大约5000ppm氯化钠的水流。准备大约2升包含0.19％左右氯化氢的回收流。水流和回收流的pH值均为约1.4。
向阴阳两极施加大约10伏的恒定直流电，水流和回收流以大约0.5升每分钟的流速分别在第一、第二隔室循环流过。
用氢氧化钠滴定来确定氯化氢的浓度。利用电感耦合等离子体发射光谱仪测量其他离子浓度后将其加总求和作为杂质的浓度。约4小时循环前后水流和回收流中氯化氢和杂质浓度如下表1所示。
表1
表1的数据表明，质子和氯离子分别通过质子选择膜和阴离子交换膜从第一隔室迁移到第二隔室，而大部分的钙离子和钠离子留在了第一隔室。因此氯化氢被有选择性的从第一隔室中回收并且浓缩于第二隔室。
用如后的公式计算酸的回收率：4小时循环后回收流中酸的重量/4小时循环前水流中酸的重量x100％，得出酸的回收率为77.6％。用后述公式计算回收的酸的纯度：4小时循环后回收流中酸的重量/4小时循环后回收流的重量x100％，得出纯度为97.2wt％。
图3所示为相对于测试时间的电压-电流曲线图。图3中可见，电流在约4小时的时间均维持在1300mA到1500mA左右，证实了质子和阴离子的迁移。
例3
获得大约25升水流，利用电感感耦合等离子体发射光谱仪对水流的成分进行分析，得到的结果如下表2所示。
表2
准备大约1升包含约0.012％的硫酸的回收流，回收流的pH值为2.6左右。
水流和回收流以约0.2升/每分钟的流速分别在第一、第二隔室循环时，阴阳两极通以大约7V的恒定直流电。
用氢氧化钠滴定来确定酸的浓度。利用电感耦合等离子体发射光谱仪测量其他离子浓度后将其加总求和作为杂质的浓度。约4小时循环前后水流和回收流中酸和杂质浓度如下表3所示。
表3
表3的数据显示，质子和阴离子分别通过质子选择膜和阴离子交换膜从第一隔室迁移到第二隔室，而大部分的非质子阳离子留在了第一隔室。因此酸被选择性的从第一隔室中回收并且浓缩于第二隔室。用如后的公式计算酸的回收率：4小时循环后回收流中酸的重量/4小时循环前水流中酸的重量x100％，得出酸的回收率为75.9％。用后述公式计算回收的酸的纯度：4小时循环后回收流中酸的重量/4小时循环后回收流的重量x100％，得出纯度为96.7wt％。
例4
获得大约25升水流，利用电感耦合等离子体发射光谱仪对水流的成分进行分析，所得结果如下表4所示。此外，通过离子色谱法测出219.8ppm的F-和676.6ppm的NO3 -。
表4
准备1升左右包含0.012wt％的硫酸的回收流。回收流的pH值大约为6.03。
水流和回收流以约0.2升每分钟的流速分别在第一、第二隔室循环流过，阴阳两极通以约7伏的恒定直流电。
用氢氧化钠滴定来确定酸的浓度。利用电感耦合等离子体发射光谱仪测量其他离子浓度后将其加总求和作为杂质的浓度。约4小时循环前后水流和回收流中酸和杂质浓度如下表5所示。
表5
表5的数据显示，质子和阴离子分别通过质子选择膜和阴离子交换膜从第一隔室迁移到第二隔室，而大部分的非质子阳离子留在了第一隔室。因此酸被选择性的从第一隔室中回收并且浓缩于第二隔室。用如后的公式计算酸的回收率：4小时循环后回收流中酸的重量/4小时循环前水流中酸的重量x100％，得出酸的回收率为68.4％。用后述公式计算回收的酸的纯度：4小时循环后回收流中酸的重量/4小时循环后回收流的重量x100％，得出纯度为94.4wt％。
虽然结合特定的实施例对本发明进行了表明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。
Claims (10)
1.一种用于回收酸的装置，包括：
阴极；
阳极；
位于阴极和阳极之间的多个阴离子交换膜；
与阴离子交换膜交替排布的多个质子选择膜；
多个第一隔室，用于收容含有阴离子和质子的水流；以及
多个第二隔室，其与第一隔室交替分布，用于容纳接收从第一隔室通过阴离子交换膜的阴离子和通过质子选择膜的质子的回收流。
2.如权利要求1所述的装置，其中质子选择膜包括阴离子交换膜元件和附着在阴离子交换膜元件上的阳离子交换膜元件。
3.如权利要求2所述的装置，其中阴离子交换膜元件朝向阳极，而阳离子交换膜元件朝向阴极。
4.如权利要求1所述的装置，其中质子选择膜包含阴离子交换材料层和与阴离子交换材料层一体的阳离子交换材料层。
5.如权利要求4所述的装置，其中阴离子交换材料层朝向阳极，而阳离子交换材料层朝向阴极。
6.如权利要求1所述的装置，其中水流含有非质子阳离子。
7.一种用于回收酸的方法，包括：
将含有阴离子和质子的水流输入如权利要求1至6中任一项所述的装置的第一隔室；及
向阴极和阳极施加电压，使得阴离子通过阴离子交换膜和质子通过质子选择膜从第一隔室迁移到第二隔室的回收流。
8.如权利要求7所述的方法，包括：在向阴极和阳极施加电压之前，为第二隔室提供回收流。
9.如权利要求7所述的方法，其中对于每一个第一隔室和与之相邻的第二隔室，电压大约在0.5伏至3.0伏的范围。
10.如权利要求7所述的方法，其中回收流中最终的酸浓度约是水流中最初酸浓度的2倍到20倍，回收流中最终的酸含量大约是水流中最初酸含量的50％到90％。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510006798.5A CN105817141A (zh) | 2015-01-07 | 2015-01-07 | 用于回收酸的装置和方法 |
| TW104143631A TW201641435A (zh) | 2015-01-07 | 2015-12-24 | 用於回收酸的裝置與方法 |
| CA2972093A CA2972093A1 (en) | 2015-01-07 | 2016-01-06 | Apparatus and method for recovering acid |
| EP16704070.8A EP3242738A1 (en) | 2015-01-07 | 2016-01-06 | Apparatus and method for recovering acid |
| PCT/US2016/012302 WO2016112083A1 (en) | 2015-01-07 | 2016-01-06 | Apparatus and method for recovering acid |
| US15/532,512 US20170333845A1 (en) | 2015-01-07 | 2016-01-06 | Apparatus and method for recovering acid |
| KR1020177021470A KR20170102323A (ko) | 2015-01-07 | 2016-01-06 | 산을 회수하는 장치 및 방법 |
| JP2017534322A JP2018502708A (ja) | 2015-01-07 | 2016-01-06 | 酸を回収するための装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510006798.5A CN105817141A (zh) | 2015-01-07 | 2015-01-07 | 用于回收酸的装置和方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105817141A true CN105817141A (zh) | 2016-08-03 |
Family
ID=55349932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510006798.5A Pending CN105817141A (zh) | 2015-01-07 | 2015-01-07 | 用于回收酸的装置和方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20170333845A1 (zh) |
| EP (1) | EP3242738A1 (zh) |
| JP (1) | JP2018502708A (zh) |
| KR (1) | KR20170102323A (zh) |
| CN (1) | CN105817141A (zh) |
| CA (1) | CA2972093A1 (zh) |
| TW (1) | TW201641435A (zh) |
| WO (1) | WO2016112083A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114534501A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-05-27 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于分离硝酸和乙酸的电渗析装置和方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001029916A (ja) * | 1999-07-27 | 2001-02-06 | Takuma Co Ltd | 灰の処理方法 |
| CN1516615A (zh) * | 2001-06-18 | 2004-07-28 | 多价金属盐的电渗析 | |
| CN103269777A (zh) * | 2010-12-29 | 2013-08-28 | 通用电气公司 | 具有改善的阻垢性的电去离子装置和方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4231855A (en) | 1979-03-02 | 1980-11-04 | Ionics, Incorporated | Electrodialysis membranes of high interstitial molality based upon methacrylate ester derivatives |
| US20020127474A1 (en) * | 2001-01-09 | 2002-09-12 | E.C.R.-Electro-Chemical Research Ltd. | Proton-selective conducting membranes |
| WO2015024135A1 (en) * | 2013-08-23 | 2015-02-26 | Saltworks Technologies Inc. | System and method for the electrodialytic regeneration of acid |
-
2015
- 2015-01-07 CN CN201510006798.5A patent/CN105817141A/zh active Pending
- 2015-12-24 TW TW104143631A patent/TW201641435A/zh unknown
-
2016
- 2016-01-06 US US15/532,512 patent/US20170333845A1/en not_active Abandoned
- 2016-01-06 JP JP2017534322A patent/JP2018502708A/ja active Pending
- 2016-01-06 CA CA2972093A patent/CA2972093A1/en not_active Abandoned
- 2016-01-06 WO PCT/US2016/012302 patent/WO2016112083A1/en active Application Filing
- 2016-01-06 KR KR1020177021470A patent/KR20170102323A/ko unknown
- 2016-01-06 EP EP16704070.8A patent/EP3242738A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001029916A (ja) * | 1999-07-27 | 2001-02-06 | Takuma Co Ltd | 灰の処理方法 |
| CN1516615A (zh) * | 2001-06-18 | 2004-07-28 | 多价金属盐的电渗析 | |
| CN103269777A (zh) * | 2010-12-29 | 2013-08-28 | 通用电气公司 | 具有改善的阻垢性的电去离子装置和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016112083A1 (en) | 2016-07-14 |
| JP2018502708A (ja) | 2018-02-01 |
| KR20170102323A (ko) | 2017-09-08 |
| TW201641435A (zh) | 2016-12-01 |
| US20170333845A1 (en) | 2017-11-23 |
| EP3242738A1 (en) | 2017-11-15 |
| CA2972093A1 (en) | 2016-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7807032B2 (en) | Boron separation and recovery | |
| CN107960062B (zh) | 双极电渗析方法和系统 | |
| Długołęcki et al. | Current status of ion exchange membranes for power generation from salinity gradients | |
| Dzyazko et al. | Purification of a diluted nickel solution containing nickel by a process combining ion exchange and electrodialysis | |
| US6991718B2 (en) | Electrochemical process for producing ionic liquids | |
| CN104292114B (zh) | 一种鎓氢氧化物的制备方法 | |
| EP0447448B1 (en) | Method for purification of acids from materials comprising acid and salt | |
| AU770841B2 (en) | Methods for producing or purifying onium hydroxides by means of electrodialysis | |
| EP0127201B1 (en) | Process for preparing quaternary ammonium hydroxides by electrodialysis | |
| Shen et al. | Synthesis of quaternary ammonium hydroxide from its halide salt by bipolar membrane electrodialysis (BMED): effect of molecular structure of ammonium compounds on the process performance | |
| Fessler et al. | NONAQUEOUS ION EXCHANGE. II. UNIVALENT CATION EXCHANGE IN ALCOHOLS AND METHANOL-WATER, ETHANOL-WATER, AND METHANOL-ETHANOL MIXTURES1, 2 | |
| CN105817141A (zh) | 用于回收酸的装置和方法 | |
| US3450609A (en) | Electrolytic process for preparing hydrogen fluoride | |
| Rottiers et al. | Permselectivity of cation-exchange membranes between different cations in aqueous alcohol mixtures | |
| US3030287A (en) | Method for the removal of small quantities of strong electrolytes from solutions of weak electrolytes | |
| Amang et al. | Bi-ionic chloride-nitrate equilibrium in a commercial ion-exchange membrane | |
| JPS636050B2 (zh) | ||
| JP3337567B2 (ja) | 電気透析方法 | |
| Shenase et al. | Separation of counterions during pressure-driven transport of electrolyte mixtures across charged porous membranes | |
| US3013995A (en) | Cation-exchange resins based on picryl halide reaction products, and the separation of cations | |
| JP2023014951A (ja) | 濃縮液逐次採取型電気透析方法による同符号イオン成分の分離方法及び装置 | |
| JPH0949096A (ja) | 三室法による塩の電解方法 | |
| Heller et al. | POLYALLYL SULFONATE-A POTENTIAL MEMBRANE FOULANT IN THE ELECTRODIALYTIC RECOVERY OF NICKEL | |
| JPH0816274B2 (ja) | 水酸化第四級アンモニウムの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160803 |