CN107638890B - 一种离子交换剂及其应用 - Google Patents

一种离子交换剂及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107638890B
CN107638890B CN201710999791.7A CN201710999791A CN107638890B CN 107638890 B CN107638890 B CN 107638890B CN 201710999791 A CN201710999791 A CN 201710999791A CN 107638890 B CN107638890 B CN 107638890B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ion exchanger
parts
solution
exchanger according
added
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.)
Active
Application number
CN201710999791.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107638890A (zh
Inventor
余凡星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan Xinghao New Material Technology Co Ltd
Original Assignee
Henan Xinghao New Material Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan Xinghao New Material Technology Co Ltd filed Critical Henan Xinghao New Material Technology Co Ltd
Priority to CN201710999791.7A priority Critical patent/CN107638890B/zh
Publication of CN107638890A publication Critical patent/CN107638890A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107638890B publication Critical patent/CN107638890B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供一种离子交换剂，有效成分为以下重量份数的非金属离子溶液35~55份和羟基羧酸类聚合物30~50份，所述非金属离子溶液为含有NH4 +、CI‑、NO3 ‑、SO4 2‑和H2PO4 ‑的水溶液，本发明所述离子交换剂极大地降低了去离子水的用量，且洗涤后残留少，不会引进新的杂质阳离子。

Description

一种离子交换剂及其应用
技术领域
本发明属于离子交换剂技术领域，具体涉及一种离子交换剂及其应用。
背景技术
水合氧化铝是一种组成不确定，结晶不完整，结构复杂的氧化铝材料。目前国内生产拟 薄水铝石的方法主要有硫酸铝法和碳化法，产品中主要杂质都含有Na+。由于水合氧化铝属 于半胶质的物质，晶粒细小，很大的比表面积，很高的界面吉布斯自由能和很高的活性，杂 质离子吸附性强，因而目前采用的85-90℃水多次洗涤方式很难洗到目前市场要求水合氧化铝 的Na2O含量指标(Na2O含量小于0.1％或0.05％)。目前针对钠离子的去除多采用去离子水 洗涤的方式，去离子水本身成本高，如此大量地使用，不仅增加了企业的生产成本，而且造 成了水资源的极大浪费。
发明内容
本发明针对现有技术中离子交换剂存在的问题，提供一种离子交换剂，极大地降低了去 离子水的用量，且洗涤后残留少，不会引进新的杂质阳离子。
本发明采用如下技术方案：
一种离子交换剂，包括有效成分，所述有效成分由以下重量份数的组分组成：非金属离 子溶液35～55份和羟基羧酸类聚合物30～50份，所述非金属离子溶液为含有NH4 +、CI-、NO3 -、 SO4 2-和H2PO4 -的水溶液。
作为本发明的改进之一，所述非金属离子溶液采用如下方法制备得到：在搅拌的同时， 将氨气通入酸液中，控制反应温度为0～7℃，反应至pH为4～5，停止反应即得；
所述酸液为HCl、HNO3、H2SO4和H3PO4的混合水溶液且pH为0.5～1.5，且NH3、HCl、HNO3、H2SO4和H3PO4的摩尔比为2～4：1：2～4：1：1。
所得非金属离子溶液应保存在密封不透光的塑料桶中，存放在阴凉的地方。
作为本发明的改进之一，所述羟基羧酸类聚合物采用如下方法制备得到：以 R-(CH＝CH)-CH2-OH和R-(CH＝CH)-COOH为原料，在碱性条件下，加入摩尔比为1:1的铂催 化剂和钯催化剂(购自中国石化催化剂有限公司长岭分公司)，控制温度为120～140℃，搅 拌反应2～3小时，然后冷却至室温，加入强酸调节pH至3～4即得羟基羧酸类聚合物；
其中，以羟基和羧基的摩尔比计，R-(CH＝CH)-CH2-OH和R-(CH＝CH)-COOH的用量比为 (1-2)：(3-5)，R为氢基或烷基。
作为本发明的改进之一，所述R-(CH＝CH)-CH2-OH包括丙烯醇和丁烯醇，所述 R-(CH＝CH)-COOH包括丙烯酸和丁烯酸。
作为本发明的改进之一，还包括重量份数为10～20份的乳化剂，乳化剂为十二烷基苄基 二甲基氯化铵(别名为阳离子1227乳化剂)；
作为本发明的改进之一，上述离子交换剂在水合氧化铝、氧化铝、氢氧化铝洗涤去除钠 离子中的应用。
本发明的洗涤原理为：
相比钠离子，NH4 +具有更强的电场力且与钠离子的离子半径相似，它能挤进斯特恩层内 将钠离子置换出来，使钠离子脱离开带负电荷的核形成的电场引力；同时，由于水合氧化铝 中的钠离子主要存在形式是碳酸钠(Na2CO3)，阴离子CI-、NO3 -、SO4 2-和H2PO4 -的加入能 破坏碳酸钠的电解平衡，且起到带异电荷的离子型表面活性剂的作用，使钠离子更容易进入 洗涤液中；而且羟基羧酸类聚合物能够把洗涤液中的钠离子吸附结合起来溶入水中，使洗涤 效率大幅上升。
在洗涤水合氧化铝、氧化铝和氢氧化铝时，添加本发明所述离子交换剂，添加量为1： 260-1000(质量比)，等效耗水量约下降35％，且不会引进新的杂质离子。
具体实施方式
为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合具体实施例对本发 明的技术方案作出进一步的说明。
实施例1
一种离子交换剂，由以下重量份数的原料混匀配制而成：非金属离子溶液45份(含有 NH4 +、CI-、NO3 -、SO4 2-和H2PO4 -的水溶液)、羟基羧酸类聚合物40份和十二烷基苄基二甲 基氯化铵15份，所述非金属离子溶液为含有NH4 +、CI-、NO3 -、SO4 2-和H2PO4 -的水溶液。
所述非金属离子溶液采用如下方法制备得到：在0.5m3的玻璃钢制反应釜中加入0.25-0.3m3的酸液，开启搅拌的同时并不断的将氨气通入酸液中，控制反应温度为3℃，反应 至pH为4，关掉氨气，停止反应即得；所述酸液为HCl、HNO3、H2SO4和H3PO4的混合水 溶液且pH为1.0，且NH3、HCl、HNO3、H2SO4和H3PO4的摩尔比为3：1：3：1：1。所得 非金属离子溶液应保存在密封不透光的塑料桶中，存放在阴凉的地方。
所述羟基羧酸类聚合物采用如下方法制备得到：以CH2＝CH-CH2-OH和CH2＝CH-COOH 为原料，在0.5m3的玻璃钢制反应釜中，在碱性条件下，加入原料0.25m3，然后高速搅拌且 加入摩尔比为1:1的铂催化剂和钯催化剂，控制温度为120℃，搅拌反应2小时，然后冷却至 室温，加入浓盐酸调节pH至3即得羟基羧酸类聚合物；其中，以羟基和羧基的摩尔比计，CH2＝CH-CH2-OH和CH2＝CH-COOH的用量比为1：3。
实施例2
一种离子交换剂，由以下重量份数的原料混匀配制而成：非金属离子溶液55份(含有 NH4 +、CI-、NO3 -、SO4 2-和H2PO4 -的水溶液)、羟基羧酸类聚合物50份和十二烷基苄基二甲 基氯化铵20份，所述非金属离子溶液为含有NH4 +、CI-、NO3 -、SO4 2-和H2PO4 -的水溶液。
所述非金属离子溶液采用如下方法制备得到：在0.5m3的玻璃钢制反应釜中加入0.25-m3的酸液，开启搅拌的同时并不断的将氨气通入酸液中，控制反应温度为7℃，反应至pH为5， 关掉氨气，停止反应即得；所述酸液为HCl、HNO3、H2SO4和H3PO4的混合水溶液且pH为1.5，且NH3、HCl、HNO3、H2SO4和H3PO4的摩尔比为4：1：2：1：1。所得非金属离子溶 液应保存在密封不透光的塑料桶中，存放在阴凉的地方。
所述羟基羧酸类聚合物采用如下方法制备得到：以CH3-(CH＝CH)-CH2-OH和 CH3-(CH＝CH)-COOH为原料，在0.5m3的玻璃钢制反应釜中，在碱性条件下，加入原料0.25m 3，然后高速搅拌且加入摩尔比为1:1的铂催化剂和钯催化剂，控制温度为140℃，搅拌反应 3小时，然后冷却至室温，加入浓盐酸调节pH至4即得羟基羧酸类聚合物；其中，以羟基和 羧基的摩尔比计，CH3-(CH＝CH)-CH2-OH和CH3-(CH＝CH)-COOH的用量比为2：5。
应用例1
以水合氧化铝为例说明，水合氧化铝属半胶质的物质，晶粒细小，比表面积大，具有很 高的吉布斯自由能，吸附杂质离子能力强。传统洗涤用85-95℃去离子水搅洗，洗涤效率低， 耗水多。
水合氧化铝中的杂质阳离子主要是钠离子，存在形式为表面钠离子、吸附钠离子和晶格 钠离子。由于钠离子的存在形式不同，需要的洗涤助剂要针对钠离子的存在特性专门设计。 本发明在不影响产品质量的情况下，在洗涤过程中添加离子交换剂，利用离子交换剂中电离 的离子对钠离子的影响，改善洗涤效果，提高洗涤效率。
本发明通过大量研究和试验，找到以下几种有效离子：NH4 +、CI-、NO3 -、SO4 2-和H2PO4 -， 在洗涤水合氧化铝过程中添加实施例1中的离子交换剂，离子交换剂的用量为浆料重量的(浆 料即为去离子水和水合氧化铝的混合溶液，水合氧化铝和去离子水的质量比为3:10)的0.2％， 温度为80-95℃，相比于单纯用去离子水的传统洗涤方式，加入本发明的离子交换剂之后，洗 涤用水的等效用量为传统洗涤的65％，有效地节约了去离子水的用量。
对比试验
水合氧化铝中起始钠含量8.1％，以下将非金属离子溶液作为A，含羟基羧酸类聚合物作 为B，乳化剂作为C，设置8个组进行试验，空白组加去离子水，对照组一加A，对照组二 加B，对照组三加C，对照组四加A和B，对照组五加A和C，对照组六加B和C，试验组 加入本发明实施例1所述离子交换剂，各组之间相同组分用量相等，设计平行试验两次，检 测水合氧化铝中剩余钠离子含量，统计结果如下。
1—钠含量(％) 2—钠含量(％) 3—钠含量(％)
空白组 0.417 0.413 0.421
对照组一 0.082 0.078 0.080
对照组二 0.131 0.132 0.131
对照组三 0.434 0.429 0.427
对照组四 0.035 0.031 0.029
对照组五 0.076 0.078 0.076
对照组六 0.145 0.142 0.144
实施例1 0.011 0.010 0.011
显然，本发明所述离子交换剂中各个组分之间协同作用，发挥了最佳的去除效果，钠离 子残留量极低，很好地满足了产品质量要求。
最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，任何对本发明 进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要 求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种离子交换剂，包括有效成分，所述有效成分由以下重量份数的组分组成：非金属离子溶液35~55份和羟基羧酸类聚合物30~50份，所述非金属离子溶液为含有NH4 +、CI-、NO3 -、SO4 2-和H2PO4 -的水溶液；所述羟基羧酸类聚合物采用如下方法制备得到：以R-(CH=CH)-CH2-OH和R-(CH=CH)-COOH为原料，在碱性条件下，加入摩尔比为1:1的铂催化剂和钯催化剂，控制温度为120~140℃，搅拌反应2~3小时，然后冷却至室温，加入强酸调节pH至3~4即得羟基羧酸类聚合物；
其中，以羟基和羧基的摩尔比计，R-(CH=CH)-CH2-OH和R-(CH=CH)-COOH的用量比为（1-2）：（3-5），R为氢基或烷基。
2.根据权利要求1所述的离子交换剂，其特征在于：所述非金属离子溶液采用如下方法制备得到：在搅拌的同时，将氨气通入酸液中，控制反应温度为0~7℃，反应至pH为4~5，停止反应即得。
3.根据权利要求2所述的离子交换剂，其特征在于：所述酸液为HCl、HNO3、H2SO4和H3PO4的混合水溶液且pH为0.5~1.5，且NH3、HCl、HNO3、H2SO4和H3PO4的摩尔比为2~4：1：2~4：1：1。
4.根据权利要求1所述的离子交换剂，其特征在于：所述R-(CH=CH)-CH2-OH包括丙烯醇和丁烯醇，所述R-(CH=CH)-COOH包括丙烯酸和丁烯酸。
5.根据权利要求1所述的离子交换剂，其特征在于：还包括重量份数为10~20份的乳化剂，乳化剂为十二烷基苄基二甲基氯化铵。
6.权利要求1至5任一项所述离子交换剂在水合氧化铝、氧化铝、氢氧化铝洗涤去除钠离子中的应用。
CN201710999791.7A 2017-10-24 2017-10-24 一种离子交换剂及其应用 Active CN107638890B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710999791.7A CN107638890B (zh) 2017-10-24 2017-10-24 一种离子交换剂及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710999791.7A CN107638890B (zh) 2017-10-24 2017-10-24 一种离子交换剂及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107638890A CN107638890A (zh) 2018-01-30
CN107638890B true CN107638890B (zh) 2020-02-11

Family

ID=61124240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710999791.7A Active CN107638890B (zh) 2017-10-24 2017-10-24 一种离子交换剂及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107638890B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3370017A (en) * 1963-07-30 1968-02-20 Du Pont Microcrystalline corundum powder, sols thereof, and processes for preparing both
CN102049239A (zh) * 2010-12-07 2011-05-11 浙江大学 天然沸石离子交换改性制备的氮氧化物吸附剂
CN104386722A (zh) * 2014-10-28 2015-03-04 上海飞凯光电材料股份有限公司 一种高纯氢氧化铝和高纯氧化铝的制备方法
CN104477958A (zh) * 2014-11-24 2015-04-01 山东鲲鹏新材料科技股份有限公司 一种工业氧化铝离子交换脱钠的方法
CN104528696A (zh) * 2014-12-16 2015-04-22 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种石墨烯的制备方法及石墨烯

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3370017A (en) * 1963-07-30 1968-02-20 Du Pont Microcrystalline corundum powder, sols thereof, and processes for preparing both
CN102049239A (zh) * 2010-12-07 2011-05-11 浙江大学 天然沸石离子交换改性制备的氮氧化物吸附剂
CN104386722A (zh) * 2014-10-28 2015-03-04 上海飞凯光电材料股份有限公司 一种高纯氢氧化铝和高纯氧化铝的制备方法
CN104477958A (zh) * 2014-11-24 2015-04-01 山东鲲鹏新材料科技股份有限公司 一种工业氧化铝离子交换脱钠的方法
CN104528696A (zh) * 2014-12-16 2015-04-22 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种石墨烯的制备方法及石墨烯

Also Published As

Publication number Publication date
CN107638890A (zh) 2018-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102020295B (zh) 高纯碳酸锂的制备方法
US10427945B2 (en) Ion sieve material, and methods of preparing and using the same
CN108517423B (zh) 一种锂云母回转窑焙烧提取锂及锂盐的方法
CN108455547A (zh) 一种低杂质高铁磷比大比表电池级磷酸铁的制备方法
WO2012083677A1 (zh) 无尘级单水氢氧化锂及其制备方法
CN107973327B (zh) 一种赤泥洗液的除杂方法及拟薄水铝石的生产方法
CN102491379A (zh) 高硼盐湖卤水制备高纯氧化镁的方法
CN103638744A (zh) 一种提高酸性粉煤灰料浆过滤性能的方法
CN103553067B (zh) 一种koh碱熔活化钾长石制取全钾w型分子筛的方法
CN111250036A (zh) 一种钠离子吸附剂、其制备方法及其应用
CN106450559A (zh) 一种从废离子电池中回收制备新电极的方法
CN105217644B (zh) 一种利用高镁锂比盐湖卤水制备镁基水滑石联产硼酸的方法
CN107638890B (zh) 一种离子交换剂及其应用
CN111804270B (zh) 一种铝基锂吸附剂及其制备方法
WO2019019844A1 (zh) 钙铁榴石一步碱热法处理拜耳法赤泥生产4a沸石的方法
CN113603127B (zh) 一种氯化钙废水的浓硫酸处理及联产化学石膏的方法
CN102897802B (zh) 从碱式碳酸铜生产废液中回收试剂级无水硫酸钠的方法
CN114751433A (zh) 一种锂云母超高效深度提锂的工艺方法
CN110217806B (zh) 一种盐湖富锂卤水制备大颗粒碳酸锂的方法
CN109954588B (zh) 一种倍半氧化物抑制剂及其制备方法与用途
CN110092393B (zh) 一种利用NaY分子筛合成母液制备小晶粒NaY分子筛的方法
CN102649605A (zh) 一种纯碱母液阻垢剂
KR20220108815A (ko) 불순한 염화리튬 용액으로부터 출발하여 탄산리튬을 정제하는 공정 및 방법
CN104556056A (zh) 利用高硅粉煤灰制取白炭黑的方法
CN103787387B (zh) 一种拟薄水铝石的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant