CN109487294A - 一种海水或卤水提钾的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种海水或卤水提钾的方法。电化学池阴极室内充入海水或卤水，阳极室内充入支持电解质溶液；可还原普鲁士蓝化合物的导电基体作阴极，可氧化普鲁士蓝化合物的导电基体作阳极；在电场或电流驱动下，使阴极室盐水中K+嵌入到可还原普鲁士蓝化合物中，同时阳极室中可氧化普鲁士蓝化合物将K+或其他阳离子释放到富钾溶液后；实现海水或卤水中K+与其他阳离子的分离；保持阴、阳极位置固定，将盐水室和钾盐室转换功能，继续进行电化学操作；或者维持阴、阳极室功能不变，保留阴极室中的嵌钾后溶液、或将其排出加入海水或卤水，阴阳电极交换位置，继续进行电化学操作；本方法流程短，操作简单，能耗低，生产成本低，绿色环保且可连续操作，易于工业化应用。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，涉及一种海水或卤水提钾的方法，尤其涉及一种用于直接处理海水或卤水，使K+与其他阳离子分离进而富集的方法。
背景技术
钾是动植物组织中不可或缺的重要元素之一，其在自然界主要以盐的形式广泛分布于陆地和海洋中。其中陆地约170亿吨，主要存于矿石和盐湖卤水中，而海洋中储有550万亿吨，但浓度极低。受限于开采技术、以及满足低成本的要求，目前可利用的钾资源主要来自陆地可溶性钾盐矿以及盐湖卤水的开采提炼。而陆地钾资源分布极不均衡，加拿大、俄罗斯和白俄罗斯探明储量占全球的71％。
我国是农业大国，缺钾大国。截止2014年底我国查明储量11.2亿吨(折氯化钾)，仅占世界储量1.6％，其中可溶性钾矿主要分布在柴达木盆地盐湖卤水中。资源短缺导致我国钾肥生产规模与市场需求量的不相称，为此需每年大量进口。钾肥供给已成为关系到我国农业安全的重要因素之一。
利用盐湖卤水生产氯化钾通常第一步为采输卤及日晒制备盐田光卤石，第二步为光卤石加工制氯化钾，通常工艺主要有冷分解-浮选法和反分解-冷结晶工艺。冷分解-浮选法能耗低、投资低，但产品呈粉末状、物理性能差，不符合国际市场技术指标需求。反分解-冷结晶工艺所得产品粒度大、质量好，可工艺流程复杂、操作控制不便，在浮选及结晶的操作过程中精度要求高。两者都存在筛分流程长、作业率低、氯化钾回收率低的问题。其他生产工艺还有热熔结晶法和兑卤工艺；热熔结晶法所得产品纯度高，但能耗大，成本高，设备腐蚀严重，工艺操作复杂；兑卤工艺(又称四号工艺)，采用E点成矿卤水(氯化钾、氯化钠、光卤石共饱)与F点老卤(氯化镁、氯化钠、光卤石共饱)两种盐溶液混合制备低钠光卤石，再进行控速分解结晶，获优质KC1产品。其缺点是系统回收率较低，生产规模受限于E点成矿卤水和F点老卤供应量，难以全面推广至大规模生产。
海水中钾资源储量为陆地的3万倍，但品位极低，K+平均含量仅为0.38g/L。目前海水提钾方法主要有化学沉淀法、有机溶剂萃取法、膜交换法和沸石吸附法等。化学沉淀法用化学物质使钾从海水中沉淀出来，再对沉淀物进行化学处理，得可溶性钾盐。有机溶剂萃取法是利用某些有机溶剂不溶于水而对钾盐有很好的溶解特性，对海水中的钾盐进行萃取。这两种方法中沉淀剂和有机溶剂的流失会造成环境污染。膜交换法是利用具有离子选择透过性的离子交换膜处理海水，得高温高浓含钾溶液，冷却后得氯化钾。该法可实现一价离子和二价离子的分离，尚难做到Na+和K+的分离。沸石法以天然斜方沸石吸附海水中K+，后以盐水解吸，获得高含钾洗脱液，蒸发浓缩后得到氯化钾，但存在沸石吸附量低，克吸附容量仅15-17mg。上述方法普遍存在物料周转量大、提取材料价格昂贵、操作程序复杂、能耗大、提取成本高等问题，目前均无规模产业化。
发明内容
本发明的目的在于提出一种海水或卤水提钾的方法，直接从海水或卤水中高效实现K+与其他阳离子分离，并获得富K+溶液的方法。本方法具有作业率高、流程短、操作简单、生产成本低、可连续操作等优点，易于工业化应用。
本发明的技术方案为：一种海水或卤水提钾的方法，其具体步骤如下：
(1)用阴离子交换膜将装置电化学池分为阴极室(盐水室)和阳极室(钾盐室)，阴极室内充入海水或卤水，阳极室内充入支持电解质溶液；
(2)将涂覆有可还原普鲁士蓝化合物的导电基体置于阴极室中作阴极，将涂覆有可氧化普鲁士蓝化合物的导电基体置于阳极室中作阳极；在电场或电流驱动下，使阴极室盐水中K+嵌入到可还原普鲁士蓝化合物中形成可氧化普鲁士蓝化合物，同时阳极室中可氧化普鲁士蓝化合物将K+或其他阳离子释放到富钾溶液后，恢复为可还原普鲁士蓝化合物；实现海水或卤水中K+与其他阳离子的分离；
(3)保持阳极和阴极位置固定，将盐水室中的嵌钾后液排出，将钾盐室中的支持电解质溶液转移到盐水室中，视操作需要将嵌钾后液加入到钾盐室中、或重新加海水或卤水至钾盐室中；即将盐水室和钾盐室转换功能，而后继续进行电化学操作；或者
(3B)维持阴极室和阳极室功能不变，视操作需要保留阴极室中的嵌钾后溶液、或将其排出加入海水或卤水，阴阳电极交换位置，继续进行电化学操作；以在钾盐室中富集K+得富钾溶液。
进一步说明其具体步骤为：
(1)用阴离子交换膜将装置电化学池分为阴极室(盐水室)和阳极室(钾盐室)，阴极室内充入海水或卤水，阳极室内充入支持电解质溶液；
(2)将涂覆有可还原普鲁士蓝化合物的导电基体置于盐水室中作为阴极；将涂覆有可氧化普鲁士蓝化合物的导电基体置于钾盐室中作为阳极，在电场驱动下，使盐水室溶液中的K+嵌入到可还原普鲁士蓝化合物中形成可氧化普鲁士蓝化合物，同时钾盐室中的可氧化普鲁士蓝化合物将K+或其他阳离子释放到支持电解质溶液中后，成为可还原普鲁士蓝化合物。在该过程中，盐水室中的K+嵌入阴极，与其他阳离子分离；钾盐室中阳极上的K+脱嵌富集至支持电解液中，得到富钾溶液。
经过上述步骤(2)的操作，盐水室溶液中的K+嵌入到可还原普鲁士蓝化合物中形成可氧化普鲁士蓝化合物，同时钾盐室中的可氧化普鲁士蓝化合物将K+释放到导电溶液后，成为可还原普鲁士蓝化合物；两个电极实现了功能互换。
步骤(2)完成后，至少还可以进行一次以下操作进一步使K+与其他阳离子分离并富集。
盐水室中的嵌钾后液视其K+浓度情况和操作要求，或保留、或排出重新加入海水或卤水，然后将阴极和阳极交换放置，进行下一次电化学操作。(即每重复一次上述操作，阴极和阳极就交换位置使用一次)
或者步骤(2)完成后，为避免每次交换阴极和阳极，也可以至少进行一次以下操作：
保持阳极和阴极位置固定，将盐水室中的嵌钾后液排出，将钾盐室中的含钾溶液转移到盐水室中，视情况将嵌钾后液或新的海水或卤水加入到钾盐室中；即将盐水室和钾盐室转换功能使用，继续进行电化学操作。(即每重复一次上述操作，盐水室和钾盐室就转换功能使用一次)
上述的海水或卤水为任意海水及其蒸发浓缩提盐后所得苦卤中的一种或几种，任意盐湖中的原始卤水及其蒸发浓缩后卤水中的一种或几种，以及任意含K+的溶液。
上述的支持电解质溶液为任意含阳离子的溶液，优选含K+的溶液，或者K+和一种或几种其他任意阳离子的混合溶液；更优选含K+的溶液为KCl、K2SO4或KNO3中的一种或几种；其他任意阳离子为NH4Cl、MgSO4或NaCl…中的一种或几种。支持电解质溶液中电解质浓度一般不低于1mM。
优选步骤(2)所述的导电基体为钛网(箔)、涂钌钛网(箔)、Pt族金属箔(网)及其合金箔(网)、石墨板(纸)、碳纸和碳纤维布中的一种或多种。
优选电化学池中溶液温度为0～80℃，pH值为2～8。
优选上述的电化学操作为在阴阳极间调整和控制电势差，电势差值为–2.0～2.0V；或者控制体系电流大小和流向，电流大小在-100～100mA/cm2。单次电化学操作时间一般在1min～10h。
优选上述普鲁斯蓝类化合物为AxM1yM2z(CN)6-α.nH2O，其中A为碱金属或碱土金属Li、Na、K、Mg、Ca、Ba中的一种或几种的混合，优选Na和K中一种或两种的混合；M1为Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr、Pb中的一种或几种的混合物，优选Ni、Fe、Mn和Cu中一种或几种的混合；M2为过度金属Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr、Pb中的一种或几种的混合物，优选Fe；0≤x≤2,0.5≤y≤1.5,0.5≤z≤1.5,0≤α≤2,0≤n≤10；可还原普鲁士蓝化合物为M1和M2中至少有一种处在其高价氧化态，即该化合物可以被电化学还原；可氧化普鲁士蓝化合物为M1和M2中至少有一种处在其低价还原态，及该化合物可以被电化学氧化。
上述的从海水或卤水中分离及富集钾的方法其配套装置特征在于，包括具有被阴离子交换膜分隔成两个空间的电化学池，以及阴极和阳极，所述的阴极和阳极分别设置于隔成的两个空间内；所述的阴极为涂覆有可还原普鲁士蓝化合物的导电基体，阳极为涂覆有可氧化普鲁士蓝化合物的导电基体。
本发明的技术措施是：自主设计一种电化学装置，采用一种或多种在水溶液中稳定工作并能反复嵌入脱嵌K+的化合物材料，通过调整体系电动势或者控制体系电流大小和流向，使溶液中的K+优先嵌入到可还原普鲁士蓝化合物之晶格中，其他离子留在溶液中，通过这一过程实现K+与其他离子的有效分离；同时使可氧化普鲁士蓝化合物中的K+释放到溶液中，得到富钾溶液，实现钾和其他阳离子的高效分离和钾的富集；其优点在于：在电化学装置运行过程中，含钾溶液中的钾嵌入到可还原普鲁士蓝化合物的同时，可氧化普鲁士蓝化合物中钾脱嵌到钾盐室，这一过程有效降低能耗，提高钾的提取效率。
具体的步骤为：
(1).K+与其他阳离子的分离与K+的富集：将可还原普鲁士蓝化合物涂覆在导电基体上，置于装有海水或卤水的盐水室中，作为阴极；将可氧化普鲁士蓝化合物涂覆在导电基体上置于支持电解质溶液的钾盐室中，作为阳极；在电动势或电流驱动下，使盐水室溶液中的K+嵌入到可还原普鲁士蓝化合物中形成富含钾离子的可氧化普鲁士蓝化合物，而钾盐室中的可氧化普鲁士蓝化合物将K+或其他阳离子释放到导电溶液中形成可还原普鲁士蓝化合物；由于阴离子交换膜阻止盐水室和钾盐室两个区域之间阳离子的相互迁移，阴离子从盐水室透过交换膜进入钾盐室维持电荷平衡，而盐水室中的K+通过嵌入阴极实现与其他阳离子的分离。
(2).步骤(1)完成后，为进一步使K+与其他阳离子分离并富集钾，还可进行如下操作：
(3).视操作需要将盐水室中的嵌钾后液保留，或排出重新加入海水或卤水，将步骤(1)钾盐室中所得的可还原普鲁士蓝化合物导电基体置于盐水室中作为阴极，将盐水室中所得的可氧化普鲁士蓝化合物导电基体置于钾盐室中作为阳极，进行电化学操作，使盐水中的K+嵌入到可还原普鲁士蓝化合物中，而可氧化普鲁士蓝化合物中的K+释放到钾盐室的溶液中，使盐水室中的K+通过阴阳电极的反应转移到钾盐室中的溶液中，进一步实现了盐水室中的K+与其他阳离子的分离并在钾盐室中富集，得到富钾溶液；按上述电化学过程重复循环操作即可实现钾的富集，当富钾溶液中的K+达到一定浓度时即可用于直接提取钾。
(4).为简化上述操作，避免电极在盐水室和钾盐室之间不断调换，上述的步骤(3)还可以按如下方式进行操作：步骤(1)完成后，阴极和阳极位置固定不变，将盐水室中的嵌钾后液分别排出，将钾盐室中的含钾溶液转移到可氧化普鲁士蓝化合物所在的半电化学池(即盐水室)中，将嵌钾后液或海水或卤水加入到可氧化普鲁士蓝化合物所在的半电化学池(即钾盐室)中；使原盐水室转换为新的钾盐室，原钾盐室转换为新的盐水室(即将盐水室和钾盐室转换功能使用)，继续进行电化学操作；重复上述操作，即可实现盐水溶液中的K+与其他阳离子的分离，同时得到富钾溶液；按上述电化学过程重复操作即可实现钾的富集，当富钾溶液中的K+达到一定浓度时即可用于直接提取钾。
本发明具有如下优点：
本发明所述的化合物对K+具有很好的选择性，且吸附量大，稳定性好，能循环富集海水或卤水中的钾；
1、此方法能处理不同K+浓度的盐水溶液，特别是能高效解决钾与盐水溶液中其他阳离子分离的技术难题，特别是和钠镁钙等阳离子分离的难题；
2、此方法所设计的电化学装置可以同步完成K+在阴极的嵌入和在阳极的脱出，实现钾的高效选择性提取，且电化学池工作电压低，能耗低；在完成一个周期的操作后，通过调换电极或者电解质溶液来实现连续循环工作；
3、此方法所设计的电化学池装置在分离钾与其他阳离子的同时可同步完成钾的富集；且装置结构简单，操作方便，能循环处理含钾盐水；
4、此方法对于盐湖卤水，可提大幅高钾的收率。
5、此方法成本低、能耗低、无三废排放，易于规模化生产。
附图说明
图1为本发明的电化学池俯视示意图；其中1为阴离子交换膜，2为阴极，3为阳极，4为盐水室，5为钾盐室；
图2为本发明K+浓度随电化学操作时间的变化图；
图3为本发明K+浓度随循环系数的变化图。
具体实施方式
为更详细地解释本发明，列举以下实施例进行说明，但本发明不局限于这些实施例。
本发明装置参见图1，电化学池用阴离子交换膜1垂直隔离成两个空间，即盐水室4和钾盐室5，阴极2和阳极3分别设置于隔成的两个空间内；阴极2为涂覆有可还原普鲁士蓝化合物的导电基体，阳极3为涂覆有已嵌钾态化合物的导电基体。
实施例1
按80∶10∶10的重量比将8g K2Ni[Fe(CN)6]化合物、1g乙炔黑和1g PVDF混合均匀，将N-甲基吡咯烷酮(NMP)有机溶剂加入到混合好的粉末中研磨调浆，将浆状物涂覆在石墨板上，真空箱内110℃恒温干燥12小时，冷却后得到还原态复合膜电极，置于电化学池中的钾盐室做阳极；按80∶10∶10的重量比将8g Ni[Fe(CN)6]化合物、1g乙炔黑和1g PVDF混合均匀，将NMP加入到混合好的粉末中研磨调浆，将浆状物涂覆在石墨板上，真空箱内110℃恒温干燥12小时，冷却后得到氧化态复合膜电极，置于电化学池中的盐水室作阴极；电化学池装置的俯视示意图如图1所示；将1000mL浓度为10g/L的KCl溶液加入到钾盐室中做支持电解质，将1000mL某盐湖原卤液加入盐水室，卤水的主要成分及含量如下表所示：
25℃下，pH＝8时，该电化学池首先以原电池方式工作；电化学池阴(+)阳(-)两极开路电压0.68V，以-100mA/cm2恒流放电至0V，耗时约1min；而后该电化学池转以电解池方式工作，以+100mA/cm2恒流充电直至阴(-)阳(+)两极电压升至0.68V，停止电化学操作，整个电解时间耗时大约1min；电流停止后盐水室中的K+浓度降低至0.322g/L，Na+浓度为约2.134g/L，Mg2+浓度为约5.246g/L，Ca2+浓度为约0.102g/L；钾盐室中，由于原K2Ni[Fe(CN)6]复合膜脱嵌K+至支持电解液，K+浓度增至10.52g/L；
上述电化学过程结束后，可还原普鲁士蓝化合物和可氧化普鲁士蓝化合物所处状态发生相互转换；保持阴阳极腔室功能不变，阴阳电极交换位置，即将原阴极拿出置于钾盐室中用作阳极，将原阳极拿出置于盐水室用作阴极。盐水室中嵌钾后卤水排出，重新注入卤水，而后对电化学池重复上述电化学操作,耗时1min,其中钾盐室钾离子浓度随时间变化如图2所示；操作结束后测得盐水室中的K+浓度降低至0.318g/L，Na+浓度为约2.13g/L，Mg2+浓度为约5.244g/L，Ca2+浓度为约0.108g/L；钾盐室中，K+浓度富集至11.05g/L，Na+浓度为约0.038g/L，Mg2+浓度为约0.004g/L，Ca2+浓度为约0.011g/L；
在操作中，Ni[Fe(CN)6]对K+的吸附量约为113mg/g，对Na+的吸附量约为21mg/g，对Mg2+的吸附量约为2mg/g，对Ca2+的吸附量约为5mg/g。
实施例2
按80∶10∶10的重量比将8g KFe[Fe(CN)6].10H2O化合物、1g乙炔黑和1gPVDF混合均匀，将NMP加入到混合好的粉末中研磨调浆，将浆状物涂覆在碳纤维布上，真空箱内110℃恒温干燥8小时，冷却后得到复合膜电极；将此复合膜电极分别置于电化学池中的盐水室和钾盐室用作阴极和阳极；将200mL浓度为10g/L的KCl溶液加入到钾盐室中做支持电解液；将2000mL海水注入盐水室中，海水的成分及含量如下表所示：
在电极两端施加2V的电压，在80℃、pH＝2下维持10h后，交换阴阳极，排空盐水室嵌钾后液，注入新鲜海水，重复上述电化学操作。20个循环后，钾盐室中K+的浓度增至20.83g/L，Na+的浓度为2.93g/L，Mg2+的浓度为0.82g/L，Ca2+的浓度为0.17g/L，其中钾盐室中钾离子浓度随循环次数变化如图3所示。
实施例3
如实施例2制备电极构建电化学池；将200mL浓度为10g/L的KCl溶液加入到钾盐室中做支持电解液，海水以10mL/min流速流经盐水室中；0℃、pH＝8下对电极两端施加-2V电压恒压10h后，交换阴阳极继续上述操作；20个循环后，钾盐室中K+的浓度增至19.22g/L，Na+的浓度为2.68g/L，Mg2+的浓度为0.72g/L，Ca2+的浓度为0.08g/L。
实施例4
按90∶5∶5的重量比将9g K2Mn0.5[Fe1.5(CN)5]、0.5g乙炔黑和0.5g PVDF混合均匀，将混合好的粉末加入到NMP中研磨调浆，将浆状物喷涂或刷在碳布上，在真空条件下于110℃保温干燥10小时，冷却后得到可氧化普鲁士蓝化合物复合膜。
按90∶5∶5的重量比将9g Cu1.5[Fe0.5(CN)6].6H2O、0.5g高纯石墨和0.5g PVDF混合均匀，将混合好的粉末加入到NMP中研磨调浆，将浆状物喷涂或刷在涂钌钛网上，在真空条件下于110℃保温干燥10小时，冷却后得到可还原普鲁士蓝化合物复合膜。将该复合膜置于盐水室中，加入500mL盐湖某调节池卤水，卤水的成分及含量如下表所示：
将200mL浓度为20g/L的NH4Cl溶液加入到钾盐室中做支持电解液；以可氧化普鲁士蓝化合物复合膜为阴极，在电极两端施加0.75V的电压，在0℃、pH＝5下维持1h后，交换阴阳极，重复上述操作。10周循环后，盐水室中K+的浓度降低至8.3g/L，Na+的浓度为7.76g/L，Mg2 +的浓度为821.96g/L。钾盐室中K+的浓度增至27.74g/L，Na+的浓度为1.3g/L，Mg2+的浓度为2.51g/L，NH4 +浓度基本不变,10周循环后钾盐室得到富钾溶液。
实施例5
采用实施例4中的电化学池不变，所用卤水和支持电解质的浓度和体积也不变，在电极两端施加1.0V的电压，在25℃、pH＝5下维持1h后，维持阴阳极不动，交换钾盐室和盐水室的电解液，即变换阴阳极腔室功能，重复上述操作。10周循环后，盐水室中K+的浓度降低至8.22g/L，Na+的浓度为7.78g/L，Mg2+的浓度为823g/L。钾盐室中K+的浓度增至27.62g/L，Na+的浓度为1.42g/L，Mg2+的浓度为2.66g/L，NH4 +浓度基本不变。10周循环后原支持电解液变为富钾溶液。
实施例6
按85∶7∶8的重量比将8.5g Na0.1K1.9Fe0.56Ni0.42[Cr(CN)4].2H2O、0.7g乙炔黑和0.8gPVDF混合均匀，将混合好的粉末加入到NMP中研磨调浆，将浆状物喷涂或刷在碳纸上，在真空条件下于110℃保温干燥10小时，冷却后得到可氧化普鲁士蓝化合物复合膜。
按85∶7∶8的重量比将8.5g KMn1.05[Cd(CN)4].3.2H2O、0.7g高纯石墨和0.8g PVDF混合均匀，将混合好的粉末加入到NMP中研磨调浆，将浆状物喷涂或刷在10cm*10cm涂钌钛网上，在真空条件下于110℃保温干燥10小时，冷却后得到可还原普鲁士蓝化合物复合膜。将该复合膜置于盐水室中，加入2000mL海水；
将200mL浓度为1mM的KCl溶液加入到钾盐室中做支持电解液；以可氧化普鲁士蓝化合物复合膜为阴极，在电极两端施加1.5V的电压，在10℃、pH＝7下维持10h后，交换阴阳极，排空盐水室嵌钾后液，注入新鲜海水，重复上述操作。20个循环后，钾盐室中K+的浓度增至16.8g/L，Na+的浓度为2.9g/L，Mg2+的浓度为0.82g/L，Ca2+的浓度为0.17g/L。
实施例7
按90∶5∶5的重量比将9g Na2Cu1.2[Fe0.8(CN)6].5H2O、0.5g乙炔黑和0.5g PVDF混合均匀，将混合好的粉末加入到NMP中研磨调浆，将浆状物喷涂或刷在碳布上，在真空条件下于110℃保温干燥10小时，冷却后所得化合物复合膜置于钾盐室用作阳极。
按90∶5∶5的重量比将9g Ni0.95[Fe(CN)6].5H2O、0.5g高纯石墨和0.5g PVDF混合均匀，将混合好的粉末加入到NMP中研磨调浆，将浆状物喷涂或刷在涂钌钛网上，在真空条件下于110℃保温干燥10小时，冷却后得到可还原普鲁士蓝化合物复合膜。将该复合膜置于盐水室中用作阳极，加入500mL滩涂盐田所得苦卤，卤水的成分及含量如下表所示：
将200mL浓度为20g/L的NaCl溶液加入到钾盐室中做支持电解液；在电极两端施加2V的电压，在30℃、pH＝5下维持1h。阳极Na2Cu1.2[Fe0.8(CN)6].5H2O脱钠生成可还原普鲁士蓝化合物，阴极上Ni0.95[Fe(CN)6].5H2O嵌入钾生成可氧化普鲁士蓝化合物。交换阴阳极，同时排出钾盐室溶液，重新注入10g/L KCl溶液为支持电解质，重复上述电化学操作。
在电极两端施加2V的电压，在30℃、pH＝5下维持1h后，交换阴阳极。重复上述电化学操作，15周循环后，钾盐室中K+的浓度增至32.2g/L得富钾溶液，Na+的浓度为3.3g/L，Mg2+的浓度为1.51g/L15。盐水室中K+的浓度降低至0.9g/L，Na+的浓度为62.2g/L，Mg2+的浓度为50.8g/L。
Claims (9)
1.一种海水或卤水提钾的方法，其具体步骤如下：
(1)用阴离子交换膜将装置电化学池分为阴极室和阳极室，阴极室内充入海水或卤水，阳极室内充入支持电解质溶液；
(2)将涂覆有可还原普鲁士蓝化合物的导电基体置于阴极室中作阴极，将涂覆有可氧化普鲁士蓝化合物的导电基体置于阳极室中作阳极；在电场或电流驱动下，使阴极室盐水中K+嵌入到可还原普鲁士蓝化合物中形成可氧化普鲁士蓝化合物，同时阳极室中可氧化普鲁士蓝化合物将K+或其他阳离子释放到富钾溶液后，恢复为可还原普鲁士蓝化合物；实现海水或卤水中K+与其他阳离子的分离；
(3)保持阳极和阴极位置固定，将盐水室中的嵌钾后液排出，将钾盐室中的支持电解质溶液转移到盐水室中，将嵌钾后液加入到钾盐室中、或重新加海水或卤水至钾盐室中；即将盐水室和钾盐室转换功能，而后继续进行电化学操作；或者
(3B)维持阴极室和阳极室功能不变，视操作需要保留阴极室中的嵌钾后溶液、或将其排出加入海水或卤水，阴阳电极交换位置，继续进行电化学操作；以在钾盐室中富集K+得富钾溶液。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于所述的海水或卤水为任意海水及其蒸发浓缩提盐后所得苦卤中的一种或几种，任意盐湖中的原始卤水及其蒸发浓缩后卤水中的一种或几种。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于所述的支持电解质溶液为含K+的溶液，或者K+和一种或几种其他任意阳离子的混合溶液。
4.如权利要求3所述方法，其特征在于含K+的溶液为KCl、K2SO4或KNO3中的一种或几种；其他任意阳离子为NH4Cl、MgSO4或NaCl中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)所述的导电基体为钛网、涂钌钛网、Pt族金属箔及其合金箔、石墨板、碳纸和碳纤维布中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于电化学池中溶液温度为0～80℃，pH值为2～8。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的电化学操作为在阴阳极间调整和控制电势差，电势差值为–2.0～2.0V；或者控制体系电流大小和流向，电流大小在-100～100mA/cm2。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述普鲁斯蓝类化合物为AxM1yM2z(CN)6-α.nH2O，其中A为碱金属或碱土金属Li、Na、K、Mg、Ca、Ba中的一种或几种的混合；M1为Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr或Pb中的一种或几种的混合物；M2为过度金属Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr或Pb中的一种或几种的混合物；0≤x≤2,0.5≤y≤1.5,0.5≤z≤1.5,0≤α≤2,0≤n≤10；所述的可还原普鲁士蓝化合物为M1和M2中至少有一种处在其高价氧化态；可氧化普鲁士蓝化合物为M1和M2中至少有一种处在其低价还原态。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述普鲁斯蓝类化合物为AxM1yM2z(CN)6-α.nH2O，其中A为Na和K中一种或两种的混合；M1为Ni、Fe、Mn和Cu中一种或几种的混合；M2为Fe；0≤x≤2,0.5≤y≤1.5,0.5≤z≤1.5,0≤α≤2,0≤n≤10。
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