CN112642295B - 一种电渗析提纯系统及固相体系的提纯方法 - Google Patents

一种电渗析提纯系统及固相体系的提纯方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112642295B
CN112642295B CN202011534677.5A CN202011534677A CN112642295B CN 112642295 B CN112642295 B CN 112642295B CN 202011534677 A CN202011534677 A CN 202011534677A CN 112642295 B CN112642295 B CN 112642295B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrodialysis
cathode
anolyte
anode
membrane
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
CN202011534677.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112642295A (zh
Inventor
董明哲
周德文
聂国亮
李军
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.)
Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Original Assignee
Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
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 Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS filed Critical Qinghai Institute of Salt Lakes Research of CAS
Priority to CN202011534677.5A priority Critical patent/CN112642295B/zh
Publication of CN112642295A publication Critical patent/CN112642295A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112642295B publication Critical patent/CN112642295B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • B01D61/48—Apparatus therefor having one or more compartments filled with ion-exchange material, e.g. electrodeionisation
    • 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
    • B01D61/422—Electrodialysis
    • 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
    • B01D61/52—Accessories; Auxiliary operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/12—Addition of chemical agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/25—Recirculation, recycling or bypass, e.g. recirculation of concentrate into the feed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2676—Centrifugal separation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电渗析提纯系统及固相体系的提纯方法。所述提纯方法包括：采用电渗析提纯系统，将含有电解质的固相体系于水中分散形成浆料，之后将所获浆料输入所述一级电渗析装置的第一物料室进行一级电渗析处理；以及，将一级电渗析处理后的浆料输入所述二级电渗析装置的第二物料室进行二级电渗析处理，之后再经离心、干燥处理，获得提纯后的固体粉末；其中，所述第一阳极室与第二阳极室的阳极液均包括阳极电解液和咪唑啉类缓蚀剂，所述第一阴极室与第二阴极室的阴极液均包括阴极电解液和阻垢缓蚀剂。本发明中的电渗析提纯系统极大延长了电极以及阳极液、阴极液的使用周期，大大降低了成本；同时本发明中提纯工艺简单，提纯效率高。

Description

一种电渗析提纯系统及固相体系的提纯方法
技术领域
本发明属于电驱动膜分离技术领域，具体涉及一种电渗析提纯系统及固相体系的提纯方法。
背景技术
高纯粉体是现代工业体系的基础材料，例如高级陶瓷原料、电路板硼酸锌阻燃剂、高档纸张的碳酸钙填料、锂电池电极原料、二氧化钛氧化锌颜料、化妆品原料等。部分粉体可用高纯原料合成，例如二氧化钛、氧化锌等，这类粉体通常不需要进一步进化。而硼酸锌、碳酸钙等产品通过溶液沉淀或固液反应生产，其中的Cl-、SO4 2-、Na+，Mg2+会吸附于微小的粉末粒子中，通过常规的清洗，离心操作分离，效率低，成本高，并且清洗效果有限，因此需要通过其他途径提纯。
电渗析作为一种电驱动膜分离技术，广泛应用于咸水淡化、食品和医药生产等领域。在电场驱动力的作用下阳离子和阴离子，分别向阴极和阳极移动，并选择性地通过阳离子交换膜和阴离子交换膜从而达到对不同物质的分离。粉体颗粒上吸附的杂质离子，如Cl-、SO4 2-、Na+，Mg2+等在悬浮搅拌条件下，达到溶解吸附平衡，接通直流电场后，带电离子分别向阴极和阳极移动，料液区中的阳离子通过阳离子交换膜迁移至阴极区中，而阴离子通过阴离子交换膜迁移至阳极区中。从水溶液和其他不带电组分中分离带电组分的一种电化学分离过程，阴阳离子和沉淀颗粒得以分离，其中刘恒(电渗析法除氯离子制高纯碳酸钙的研究，成都科技大学学报，1996(5)93)42-47)，赖雪飞(电渗析法制备低氯碳酸钴，无机盐工业，2006，38(9)35-37)在实验室利用电渗析法对碳酸钙、碳酸钴粉末进行了提纯。目前现有技术仅有实验室规模，尚无工业化应用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电渗析提纯系统及固相体系的提纯方法，以克服现有技术的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种电渗析提纯系统，其包括：
一级电渗析装置，所述一级电渗析装置包括第一壳体，所述第一壳体内依次设置有第一阳极室、第一阳极膜、第一物料室、第一阴极膜以及第一阴极室，所述第一阳极膜、第一阴极膜与第一物料室相邻一侧的表面均设置有透析膜层；所述第一阳极膜为二价阴离子交换膜；所述第一阴极膜为二价阳离子交换膜；
以及，复数个二级电渗析装置，所述二级电渗析装置包括第二壳体，所述第二壳体内依次设置有第二阳极室、第二阳极膜、第二物料室、第二阴极膜以及第二阴极室，所述第二阳极膜、第二阴极膜与第二物料室相邻一侧的表面均设置有透析膜层；所述第二阳极膜为一价和/或二价阴离子交换膜；所述第二阴极膜为一价和/或二价阳离子交换膜。
本发明实施例还提供了一种固相体系的提纯方法，所述提纯方法主要基于前述的电渗析提纯系统而实施，并且所述提纯方法包括：
将含有电解质的固相体系于水中分散形成浆料，之后将所获浆料输入所述一级电渗析装置的第一物料室进行一级电渗析处理；
以及，将一级电渗析处理后的浆料输入所述二级电渗析装置的第二物料室进行二级电渗析处理，之后再经离心、干燥处理，获得提纯后的固相体系；
其中，所述第一阳极室与第二阳极室的阳极液均包括阳极电解液和咪唑啉类缓蚀剂，所述第一阴极室与第二阴极室的阴极液均包括阴极电解液和阻垢缓蚀剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供的电渗析提纯系统包括一级电渗析装置和复数个二级电渗析装置，其中一级电渗析装置可预先去除一价、二价阴阳离子，二级电渗析装置进一步除去一价阴阳离子，提高纯化效果，同时第一、第二阴极膜与阳极膜表面均附有透析膜层，能够有效防护浆料中粒子对膜的磨损及细小微粒对阴极膜、阳极膜的阻塞；
(2)本发明在固相体系(固体粉末)提纯过程中，向一级、二级电渗析装置的第一、第二阳极液中添加有缓蚀剂，大大降低了阳极地腐蚀速率，同时增强了阳极液导电性，第一、第二阴极液中添加有阻垢剂缓蚀剂，避免了Ca2+，Mg2+等离子在电极上生成沉淀，延长了电极以及极液的使用周期，大大降低了成本；同时本发明中固体粉的提纯工艺简单，提纯效率高；
(3)本发明中固体粉末在提纯过程中用于形成浆料的水可以循环使用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中一种电渗析提纯系统的结构示意图；
图2是本发明实施例2中一种一级电渗析装置的结构示意图；
图3是本发明实施例3中一种二级电渗析装置的结构示意图。
附图说明：1-物料预分散装置，2-一级电渗析装置，3-缓冲存储装置，4-二级电渗析装置、5-存储装置，6-离心装置，7-干燥装置，8-第一极液循环装置，9-第二极液循环装置；21-第一阳极液循环进料口，22-第一壳体，23-第一阳极液循环出料口，24-第一阳极，25-第一阳极膜，26-搅拌装置，27-第一阴极膜，28-第一阴极，29-第一阴极液循环出料口，210-第一阳极液循环进料口，211-第一阴极室，212-第一物料室，213-第一阳极室；41-第二阳极液循环进料口，42-第二壳体，43-第二阳极液循环出料口，44-第二阳极，45-第二阳极膜，46-第二阴极，47-第二阴极膜，48-第二阴极液循环出料口，49-第二阳极液循环进料口，410-搅拌装置，411-第二阴极室，412-第二物料室，413-第二阳极室。
具体实施方式
鉴于现有技术的缺陷，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的一个方面提供了一种电渗析提纯系统，其包括：
一级电渗析装置，所述一级电渗析装置包括第一壳体，所述第一壳体内依次设置有第一阳极室、第一阳极膜、第一物料室、第一阴极膜以及第一阴极室，所述第一阳极膜、第一阴极膜与第一物料室相邻一侧的表面均设置有透析膜层；所述第一阳极膜为二价阴离子交换膜；所述第一阴极膜为二价阳离子交换膜；
以及，复数个二级电渗析装置，所述二级电渗析装置包括第二壳体，所述第二壳体内依次设置有第二阳极室、第二阳极膜、第二物料室、第二阴极膜以及第二阴极室，所述第二阳极膜、第二阴极膜与第二物料室相邻一侧的表面均设置有透析膜层；所述第二阳极膜为一价和/或二价阴离子交换膜；所述第二阴极膜为一价和/或二价阳离子交换膜。
进一步的，所述第二阳极膜和第二阴极膜可以根据杂质类型来选择。
在一些较为具体的实施方案中，所述一级电渗析装置与第一极液循环装置连接，所述第一极液循环装置包括第一阳极液循环装置和第一阴极液循环装置。
进一步的，所述第一阳极液循环装置通过一级电渗析装置的第一阳极液循环进料口、第一阳极液循环出料口连接。
进一步的，所述第一阴极液循环装置通过一级电渗析装置的第一阴极液循环进料口、第一阴极液循环出料口连接。
进一步的，所述第一物料室中设置有搅拌装置。
在一些较为具体的实施方案中，所述二级电渗析装置与第二极液循环装置连接，所述第二极液循环装置包括第二阳极液循环装置和第二阴极液循环装置。
进一步的，所述第二阳极液循环装置通过二级电渗析装置的第二阳极液循环进料口、第二阳极液循环出料口连接。
进一步的，所述第二阴极液循环装置通过二级电渗析装置的第二阴极液循环进料口、第二阴极液循环出料口连接。
进一步的，所述第二物料室中设置有搅拌装置。
进一步的，所述复数个二级电渗析装置与同一第二极液循环装置连接。
进一步的，所述复数个二级电渗析装置之间相互独立设置，即复数个二级电渗析装置相对独立，每个二级电渗析装置的阳极液串联并通过管道与第二极液循环装置链接，每个二级电渗析装置的阴极液串联并通过管道与第二极液循环装置链接。
进一步的，所述二级电渗析装置的数量为3个以上。
在一些较为具体的实施方案中，所述电渗析提纯系统还包括物料预分散装置，其至少用以对含有电解质的固相体系进行研磨分散处理形成浆料。
进一步的，所述物料预分散装置还用于提供所述一级电渗析装置提纯所用的浆料。
进一步的，所述一级电渗析装置提纯所用的浆料的固含量为10～50wt％。
在一些较为具体的实施方案中，所述一级电渗析装置和二级电渗析装置之间还设置有缓冲存储装置，其至少用于存储一级电渗析装置提纯后的浆料。
进一步的，所述一级电渗析装置提纯后的浆料的固含量为50～95wt％。
进一步的，所述缓冲存储装置中设置有搅拌装置。
在一些较为具体的实施方案中，所述电渗析提纯系统还包括存储装置，其至少用于存储二级电渗析装置提纯后的浆料。
进一步的，所述电渗析提纯系统还包括离心装置和干燥装置。
在一些更为具体的实施方案中，所述电渗析提纯系统具体包括：物料预分散装置、一级电渗析装置、缓冲存储装置、二级电渗析装置、存储装置、离心装置、干燥装置、第一极液循环装置、第二极液循环装置。
其中，在一次电渗析处理过程中，第一物料室与第一阳极室通过第一阳极膜相隔，允许一价、二价阴离子通过，第一物料室与第一阴极室则通过第一阴极膜相隔，该阴极膜允许一价、二阳离子通过，同时第一阳极膜与第一阴极膜表面附有透析膜层，能够有效防护浆料中粒子对膜的磨损及细小微粒对第一阳极膜、第一阴极膜的阻塞。一级电渗析装置的第一阳极室中的阳极液中添加有缓蚀剂，可以降低阳极腐蚀速率，同时增强阳极液的导电性。一级电渗析装置的第一阴极室中的阴极液中添加有阻垢缓蚀剂，避免Ca2+、Mg2+等离子在电极上生成沉淀。
在二级电渗析处理过程中，第二物料室与第二阳极室通过第二阳极膜相隔，允许一价阴离子通过，第二物料室与第二阴极室则通过第二阴极膜相隔，该阴极膜允许一价离子通过，同时第二阳极膜与第二阴极膜表面附有透析膜层，能够有效防护浆料中粒子对膜的磨损及细小微粒对第二阳极膜、第二阴极膜的阻塞。二级电渗析装置的第二阳极室中的阳极液中添加有缓蚀剂，可以降低阳极腐蚀速率，同时增强阳极液的导电性。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种固相体系的提纯方法，所述提纯方法主要基于前述的电渗析提纯系统而实施，并且所述提纯方法包括：
将含有电解质的固相体系于水中分散形成浆料，之后将所获浆料输入所述一级电渗析装置的第一物料室进行一级电渗析处理；
以及，将一级电渗析处理后的浆料输入所述二级电渗析装置的第二物料室进行二级电渗析处理，之后再经离心、干燥处理，获得提纯后的固相体系；
其中，所述第一阳极室与第二阳极室的阳极液均包括阳极电解液和咪唑啉类缓蚀剂，所述第一阴极室与第二阴极室的阴极液均包括阴极电解液和阻垢缓蚀剂。
进一步的，所述阻垢缓蚀剂通过螯合作用阻止水垢的生成。
在一些较为具体的实施方案中，所述提纯方法还包括：先对固相体系进行洗涤处理。
进一步的，所述含有电解质的固相体系包括硼酸锌、碳酸钙、氧化锌、氧化铝、二氧化硅、石墨中的任意一种，且不限于此。
进一步的，所述含有电解质的固相体系为不溶于水的粉末状固体材料。
进一步的，所述含有电解质的固相体系于水中分散形成浆料的固含量为10～50wt％。
进一步的，所述一级电渗析处理后的浆料的固含量为50～95wt％。
在一些较为具体的实施方案中，所述阳极液中咪唑啉类缓蚀剂的浓度为30～50ppm，优选为30ppm。
进一步的，所述咪唑啉类缓蚀剂包括咪唑啉季铵盐、咪唑啉酮、咪唑啉二硫脲、咪唑啉多硫化合物中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步的，所述阳极电解液包括盐酸、硝酸、硫酸中的至少任意一种，且不限于此。
进一步的，所述阳极电解液为硝酸。
进一步的，所述盐酸、硝酸的浓度均为0.0051～1mol/L，优选为0.01mol/L。
进一步的，所述硫酸的浓度为0.015～1mol/L，优选为0.005mol/L。
在一些较为具体的实施方案中，所述阴极液中阻垢缓蚀剂的浓度为0.2～1ppm，优选为0.3ppm。
进一步的，所述阻垢缓蚀剂包括氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸钠、2-羟基膦酸基乙酸、多氨基多醚基甲叉膦酸中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步的，所述阴极电解液包括Na2CO3溶液或Na2SO3溶液中的任意一种或两种的组合，且不限于此。
进一步的，所述Na2CO3溶液和/或Na2SO3溶液的浓度为0.01mol/L。
在一些较为具体的实施方案中，所述阳极液与阴极液的循环速率为0.5～1.0L/h。
在一些更为具体的实施方案中，所述固体粉末的提纯方法具体包括：
(1)物料与水在物料预分散装置中研磨混合均匀后形成浆料进入一级电渗析装置进行以及电渗析处理；
进一步地，所述一级电渗析装置中的第一物料室中设置有搅拌装置，第一阳极室和第一阴极室分别设置有阳极液阴、阳极液。
进一步的，由于原料(物料)中含杂质较多，一级电渗析处理过程中一价、二价阳离子都将除去，由二价离子受电场作用力较强，在一级电渗析处理基本去能除干净。
(2)浆料经过一级电渗析装置提纯后进入缓冲存储装置；
(3)提纯后的浆料从缓冲存储装置进入二级电渗析装置进行二级电渗析处理；
进一步地，所述二级电渗析装的置容积较小，可进一步提高纯化效果，容积在2～3L。
进一步地，所述二级电渗析装置至少为三个，其阳极液和阴极液分别整体循环。
进一步的，二级电渗析处理过程中，电压较一级电渗析装置低，除杂时间比较长，能进一步去去一价阴阳离子，此过程为精制过程。
(4)浆料从二级电渗析装置净化提纯后进入存储装置；
(5)步骤(4)所获浆料由存储装置进入离心装置；
(6)经离心脱水后进入干燥装置，然后进行包装处理。
下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，本实施例在以发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下面所用的实施例中所采用的实验材料，如无特殊说明，均可由常规的生化试剂公司购买得到。
实施例1
请参阅图1，一种电渗析提纯系统包括：物料预分散装置1、一级电渗析装置2、缓冲存储装置3、3个二级电渗析装置4、存储装置5、离心装置6、干燥装置7、第一极液循环装置8、第二极液循环装置9，各装置之间通过管道实现浆料的输送和连接；所述一级电渗析装置2外接有第一极液循环装置8；所述二级电渗析装置4外接有第二极液循环装置9。所述二级电渗析装置可以是复数个，复数个二级电渗析装置外接于同一个第二极液循环装置。
实施例2
请参阅图2，一级电渗析装置包括第一壳体22，所述第一壳体22内依次设置有第一阳极室213、第一阳极膜25、第一物料室212、第一阴极膜27以及第一阴极室211，所述第一阳极室213、第一物料室212以及第一阴极室211由所述第一阳极膜25与第一阴极膜27间隔形成，所述第一阳极膜25、第一阴极膜27与第一物料室212相邻一侧的表面均设置有透析膜层；所述第一阳极膜25为一价和/或二价阴离子交换膜；所述第一阴极膜27为一价和/或二价阳离子交换膜；所述第一阳极液循环进料口21、第一阳极液循环出料口23与第一阳极液循环装置连接，实现第一阳极液的循环，所述第一阴极液循环进料口210、第一阴极液循环出料口29与第一阴极液循环装置连接，实现第一阴极液的循环。所述第一阳极室213、第一阴极室211分别设置有第一阳极24、第一阴极28；所述第一物料室中设置有搅拌装置26。
实施例3
请参阅图3，二级电渗析装置包括第二壳体42，所述第二壳体42内依次设置有第二阳极室413、第二阳极膜45、第二物料室412、第二阴极膜47以及第二阴极室411，所述第二阳极室413、第二物料室412以及第二阴极室411由所述第二阳极膜45与第二阴极膜47间隔形成，所述第二阳极膜45、第二阴极膜47与第二物料室412相邻一侧的表面均设置有透析膜层；所述第二阳极膜45为一价阴离子交换膜；所述第二阴极膜47为一价阳离子交换膜。所述第二阳极液循环进料口41、第二阳极液循环出料口43与第二阳极液循环装置连接，实现第二阳极液的循环，所述第二阴极液循环进料口49、第二阴极液循环出料口48与第二阴极液循环装置连接，实现第二阴极液的循环。所述第二阳极室413、第二阴极室411分别设置有第二阳极44、第二阴极46；所述第二物料室中设置有搅拌装置410。
实施例4
选用实施例1所示的提纯系统，参阅图1，在物料预分散装置中配制固含量为25wt％的硼酸锌粉末浆料并研磨至平均粒径5μm左右，初始浆料中电解质杂质浓度为：Cl-浓度0.253mg/L，SO4 2-浓度0.162mg/L；浆料进入一级电渗析装置中进行提纯，其阴极液为0.01mol/L的Na2CO3溶液，阴极液中氨基三甲叉膦酸的浓度为0.2ppm，循环速度0.5L/h，阳极液为0.01mol/L硝酸溶液，阳极液中咪唑啉季铵盐的浓度为40ppm，0.5L/h循环速度，以电位梯度6V/cm搅拌3h；一次提纯后浆料Cl-浓度为0.160mg/L，SO4 2-浓度为0.043mg/L，经过脱水至固含量达到80wt％进入二级电渗析装置，二级电渗析装置的电位梯度3V/cm，阴极液为0.01mol/L的Na2CO3溶液，阴极液中氨基三甲叉膦酸的浓度为0.3ppm，循环速度为0.5L/h；阳极液为0.01mol/L硝酸溶液，阳极液中咪唑啉季铵盐的浓度为40ppm，循环速度0.5L/h。经过120h后，产物经干燥后含Cl-量50μg/g，SO4 2-含量25μg/g。
实施例5
选用实施例1所示的提纯系统，参阅图1，在物料预分散装置中配制固含量为20wt％的轻质碳酸钙粉末浆料并研磨至平均粒径5μm左右，浆料初始电解质杂质浓度为Cl-浓度0.30mg/L，浆料进入一级电渗析装置中进行提纯，其阴极液为0.01mol/L的Na2CO3溶液，阴极液中羟基乙叉二膦酸的浓度为1ppm，循环速度0.7L/h，阳极液为0.01mol/L的硝酸溶液，阳极液中咪唑啉酮的浓度为40ppm，0.7L/h的循环速度，以电位梯度5V/cm搅拌2h；一次提纯后浆料Cl-浓度为0.0160mg/L，一级纯化料浆进入二级电渗析装置，二级电渗析装置电位梯度5V/cm，阴极液为0.01mol/L的Na2CO3溶液，阴极液中羟基乙叉二膦酸的浓度为1ppm，循环速度为0.5L/h；阳极液为0.01mol/L的硝酸溶液，阳极液中咪唑啉季铵盐的浓度为40ppm，循环速度0.5L/h，经过5h后，产物经干燥后Cl-含量15μg/g。
实施例6
选用实施例1所示的提纯系统，参阅图1，在物料预分散装置中配制固含量为25wt％的硼酸锌粉末浆料并研磨至平均粒径5μm左右，初始浆料中电解质杂质浓度为：Cl-浓度0.253mg/L，SO4 2-浓度0.162mg/L(取自同一批样品，初始数据与实施例4相同)；浆料进入一级电渗析装置中进行提纯，其阴极液为0.01mol/L的Na2CO3溶液，阴极液中乙二胺四甲叉膦酸钠的浓度为0.3ppm，循环速度0.7L/h，阳极液为0.01mol/L硝酸溶液，阳极液中咪唑啉二硫脲的浓度为30ppm，0.7L/h循环速度，以电位梯度6V/cm搅拌3h；一次提纯后浆料Cl-浓度为0.156mg/L，SO4 2-浓度为0.040mg/L，经过脱水至固含量达到75wt％进入二级电渗析装置，二级电渗析装置的电位梯度3V/cm，阴极液为0.01mol/L的Na2CO3溶液，阴极液中乙二胺四甲叉膦酸钠的浓度为0.3ppm，循环速度为0.7L/h；阳极液为0.01mol/L硝酸溶液，阳极液中咪唑啉二硫脲的浓度为30ppm，循环速度0.7L/h，经过48h后，产物经干燥后含Cl-量77μg/g，SO4 2-含量46μg/g。
实施例7
选用实施例1所示的提纯系统，参阅图1，在物料预分散装置中配制固含量为10wt％的硼酸锌粉末浆料并研磨至平均粒径5μm左右，初始浆料中电解质杂质浓度为：Cl-浓度0.079mg/L，SO4 2-浓度0.021mg/L；浆料进入一级电渗析装置中进行提纯，其阴极液为0.005mol/L的Na2SO3溶液，阴极液中2-羟基膦酸基乙酸的浓度为0.2ppm，循环速度0.5L/h，阳极液为0.005mol/L硝酸溶液，阳极液中咪唑啉多硫化合物的浓度为40ppm，0.5L/h循环速度，以电位梯度6V/cm搅拌3h；一次提纯后浆料Cl-浓度为0.080mg/L，SO4 2-浓度为0.027mg/L，经过脱水至固含量达到50wt％进入二级电渗析装置，二级电渗析装置的电位梯度3V/cm，阴极液为0.005mol/L的Na2SO3溶液，阴极液中2-羟基膦酸基乙酸的浓度为0.2ppm，循环速度0.5L/h，阳极液为0.005mol/L硝酸溶液，阳极液中咪唑啉多硫化合物的浓度为40ppm，0.5L/h循环速度，经过8h后，产物经干燥后含Cl-量105μg/g，SO4 2-含量60μg/g。
实施例8
选用实施例1所示的提纯系统，参阅图1，在物料预分散装置中配制固含量为50wt％的硼酸锌粉末浆料并研磨至平均粒径5μm左右，初始浆料中电解质杂质浓度为：Cl-浓度0.508mg/L，SO4 2-浓度0.326mg/L；浆料进入一级电渗析装置中进行提纯，其阴极液为1mol/L的Na2CO3溶液，阴极液中多氨基多醚基甲叉膦酸的浓度为1ppm，循环速度1L/h，阳极液为1mol/L硝酸溶液，阳极液中咪唑啉二硫脲的浓度为50ppm，1L/h循环速度，以电位梯度6V/cm搅拌3h；一次提纯后浆料Cl-浓度为0.198mg/L，SO4 2-浓度为0.075mg/L，经过脱水至固含量达到75wt％进入二级电渗析装置，二级电渗析装置的电位梯度3V/cm，阴极液为1mol/L的Na2CO3溶液，阴极液中多氨基多醚基甲叉膦酸的浓度为1ppm，循环速度1L/h，阳极液为1mol/L硝酸溶液，阳极液中咪唑啉二硫脲的浓度为50ppm，1L/h循环速度，经过72h后，产物经干燥后含Cl-量67μg/g，SO4 2-含量35μg/g。
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。
应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。

Claims (23)

1.一种电渗析提纯系统，其特征在于包括：
一级电渗析装置，所述一级电渗析装置包括第一壳体，所述第一壳体内依次设置有第一阳极室、第一阳极膜、第一物料室、第一阴极膜以及第一阴极室，所述第一阳极室、第一物料室以及第一阴极室由所述第一阳极膜与第一阴极膜间隔形成，所述第一阳极膜、第一阴极膜与第一物料室相邻一侧的表面均设置有透析膜层；所述第一阳极膜为二价阴离子交换膜；所述第一阴极膜为二价阳离子交换膜；
以及，复数个二级电渗析装置，所述二级电渗析装置包括第二壳体，所述第二壳体内依次设置有第二阳极室、第二阳极膜、第二物料室、第二阴极膜以及第二阴极室，所述第二阳极室、第二物料室以及第二阴极室由所述第二阳极膜与第二阴极膜间隔形成，所述第二阳极膜、第二阴极膜与第二物料室相邻一侧的表面均设置有透析膜层；所述第二阳极膜为一价阴离子交换膜；所述第二阴极膜为一价阳离子交换膜。
2.根据权利要求1所述的电渗析提纯系统，其特征在于：所述一级电渗析装置与第一极液循环装置连接，所述第一极液循环装置包括第一阳极液循环装置和第一阴极液循环装置。
3.根据权利要求1所述的电渗析提纯系统，其特征在于：所述第一物料室中设置有搅拌装置。
4.根据权利要求1所述的电渗析提纯系统，其特征在于：所述二级电渗析装置与第二极液循环装置连接，所述第二极液循环装置包括第二阳极液循环装置和第二阴极液循环装置。
5.根据权利要求1所述的电渗析提纯系统，其特征在于：所述第二物料室中设置有搅拌装置。
6.根据权利要求1所述的电渗析提纯系统，其特征在于：所述复数个二级电渗析装置与同一第二极液循环装置连接；所述复数个二级电渗析装置之间相互独立设置。
7.根据权利要求1所述的电渗析提纯系统，其特征在于：所述二级电渗析装置的数量为3个以上。
8.根据权利要求1所述的电渗析提纯系统，其特征在于还包括物料预分散装置，其至少用以对含有电解质的固相体系进行研磨分散处理形成浆料；所述物料预分散装置还用于提供所述一级电渗析装置提纯所用的浆料；所述一级电渗析装置提纯所用的浆料的固含量为10~50wt%。
9.根据权利要求1所述的电渗析提纯系统，其特征在于：所述一级电渗析装置和二级电渗析装置之间还设置有缓冲存储装置，其至少用于存储一级电渗析装置提纯后的浆料；所述一级电渗析装置提纯后的浆料的固含量为50~95wt%。
10.根据权利要求1所述的电渗析提纯系统，其特征在于还包括存储装置，其至少用于存储二级电渗析装置提纯后的浆料。
11.根据权利要求1所述的电渗析提纯系统，其特征在于：所述电渗析提纯系统还包括离心装置和干燥装置。
12.一种固相体系的提纯方法，其特征在于所述提纯方法主要基于权利要求1-11中任一项所述的电渗析提纯系统而实施，并且所述提纯方法包括：
将含有电解质的固相体系于水中分散形成浆料，之后将所获浆料输入所述一级电渗析装置的第一物料室进行一级电渗析处理；
以及，将一级电渗析处理后的浆料输入所述二级电渗析装置的第二物料室进行二级电渗析处理，之后再经离心、干燥处理，获得提纯后的固相体系；
其中，所述第一阳极室与第二阳极室的阳极液均包括阳极电解液和咪唑啉类缓蚀剂，所述第一阴极室与第二阴极室的阴极液均包括阴极电解液和阻垢缓蚀剂。
13.根据权利要求12所述的提纯方法，其特征在于还包括：先对固相体系进行洗涤处理。
14.根据权利要求12所述的提纯方法，其特征在于：所述含有电解质的固相体系为不溶于水的粉末状固体材料；所述不溶于水的粉末状固体材料选自硼酸锌、碳酸钙、氧化锌、氧化铝、二氧化硅、石墨中的任意一种。
15.根据权利要求12所述的提纯方法，其特征在于：所述含有电解质的固相体系于水中分散形成浆料的固含量为10~50wt%。
16.根据权利要求12所述的提纯方法，其特征在于：所述一级电渗析处理后的浆料的固含量为50~95wt%。
17.根据权利要求12所述的提纯方法，其特征在于：所述阳极液中咪唑啉类缓蚀剂的浓度为30~50ppm。
18.根据权利要求12所述的提纯方法，其特征在于：所述咪唑啉类缓蚀剂选自咪唑啉季铵盐、咪唑啉酮、咪唑啉二硫脲、咪唑啉多硫化合物中的任意一种或两种以上的组合。
19.根据权利要求12所述的提纯方法，其特征在于：所述阳极电解液选自盐酸、硝酸、硫酸中的至少任意一种；
所述盐酸、硝酸的浓度均为0.005~1mol/L；所述硫酸的浓度为0.01~1mol/L。
20.根据权利要求12所述的提纯方法，其特征在于：所述阴极液中阻垢缓蚀剂的浓度为0.2~1ppm。
21.根据权利要求12所述的提纯方法，其特征在于：所述阻垢缓蚀剂选自氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸钠、2-羟基膦酸基乙酸、多氨基多醚基甲叉膦酸中的任意一种或两种以上的组合。
22.根据权利要求12所述的提纯方法，其特征在于：所述阴极电解液选自Na2CO3溶液和/或Na2SO3溶液；所述Na2CO3溶液和/或Na2SO3溶液的浓度为0.005~1mol/L。
23.根据权利要求12所述的提纯方法，其特征在于：所述阳极液与阴极液的循环速率为0.5~1.0L/h。
CN202011534677.5A 2020-12-23 2020-12-23 一种电渗析提纯系统及固相体系的提纯方法 Active CN112642295B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011534677.5A CN112642295B (zh) 2020-12-23 2020-12-23 一种电渗析提纯系统及固相体系的提纯方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011534677.5A CN112642295B (zh) 2020-12-23 2020-12-23 一种电渗析提纯系统及固相体系的提纯方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112642295A CN112642295A (zh) 2021-04-13
CN112642295B true CN112642295B (zh) 2022-05-27

Family

ID=75359381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011534677.5A Active CN112642295B (zh) 2020-12-23 2020-12-23 一种电渗析提纯系统及固相体系的提纯方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112642295B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116651211A (zh) * 2021-11-23 2023-08-29 青岛科技大学 水溶液中胶体粒径的调控方法、所得胶体及其应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102348493A (zh) * 2009-03-12 2012-02-08 赢创德固赛有限公司 通过电渗析制备包含沉淀二氧化硅的高纯度悬浮体
JP2012183473A (ja) * 2011-03-04 2012-09-27 Miura Co Ltd 水処理装置
CN104805288A (zh) * 2015-03-16 2015-07-29 重庆民丰化工有限责任公司 一种综合利用铝泥废料回收铬和铝的工艺方法
CN105233696A (zh) * 2015-11-09 2016-01-13 天津大学 一种氧化石墨连续纯化的方法及所用的电渗析实验设备
CN107164777A (zh) * 2017-05-12 2017-09-15 中国科学院过程工程研究所 一种膜电解从高镁锂比盐湖卤水中分离镁和富集锂的方法
CN108176233A (zh) * 2018-03-01 2018-06-19 天津城建大学 新型三室电渗析脱盐装置
CN111807420A (zh) * 2019-04-12 2020-10-23 荆门市格林美新材料有限公司 一种高密度、低氯碳酸钴的制备方法
WO2020232556A1 (en) * 2019-05-22 2020-11-26 Nemaska Lithium Inc. Processes for preparing hydroxides and oxides of various metals and derivatives thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3728945B2 (ja) * 1998-10-30 2005-12-21 オルガノ株式会社 フォトレジスト現像廃液からの現像液の回収再利用方法及び装置
US10518219B2 (en) * 2016-04-19 2019-12-31 China Petroleum & Chemical Corporation Ion-exchange process

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102348493A (zh) * 2009-03-12 2012-02-08 赢创德固赛有限公司 通过电渗析制备包含沉淀二氧化硅的高纯度悬浮体
JP2012183473A (ja) * 2011-03-04 2012-09-27 Miura Co Ltd 水処理装置
CN104805288A (zh) * 2015-03-16 2015-07-29 重庆民丰化工有限责任公司 一种综合利用铝泥废料回收铬和铝的工艺方法
CN105233696A (zh) * 2015-11-09 2016-01-13 天津大学 一种氧化石墨连续纯化的方法及所用的电渗析实验设备
CN107164777A (zh) * 2017-05-12 2017-09-15 中国科学院过程工程研究所 一种膜电解从高镁锂比盐湖卤水中分离镁和富集锂的方法
CN108176233A (zh) * 2018-03-01 2018-06-19 天津城建大学 新型三室电渗析脱盐装置
CN111807420A (zh) * 2019-04-12 2020-10-23 荆门市格林美新材料有限公司 一种高密度、低氯碳酸钴的制备方法
WO2020232556A1 (en) * 2019-05-22 2020-11-26 Nemaska Lithium Inc. Processes for preparing hydroxides and oxides of various metals and derivatives thereof

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Mourad Ben Sik Ali.Iron removal from brackish water by electrodialysis.《Environmental Technology》.2013,第34卷(第17期), *
赖雪飞.降低碳酸钴中氯含量的方法研究.《四川有色金属》.2006,(第01期), *
赖雪飞等.电渗析法制备低氯碳酸钴.《无机盐工业》.2006,(第09期), *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112642295A (zh) 2021-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111727171B (zh) 用于从盐水中回收锂的方法
JP6212693B2 (ja) 高純度の炭酸リチウム、及び他の高純度のリチウム含有化合物を調製するためのプロセス
US4623436A (en) Method and apparatus for removing impurities from liquids
CN102459096B (zh) 从镀敷清洗废水中回收水和金属的方法
EP2874152B1 (en) Treatment method and use of a treatment device for waste water containing radioactive strontium
CN112642295B (zh) 一种电渗析提纯系统及固相体系的提纯方法
US4207152A (en) Process for the purification of alkali metal chloride brines
KR20230051148A (ko) 염수로부터 리튬을 회수하는 방법
Chiao et al. Bipolar membranes for purification of acids and bases
CN101948211B (zh) 处理氧化钒生产废水的方法
JPH033747B2 (zh)
CN113698002A (zh) 一种反渗透浓盐水回收处理新工艺
EP3110534B1 (en) Purification process for partly-hydrolyzed cellulose
CN1054234A (zh) 碱金属碳酸盐的制造方法
US4888099A (en) Process for the production of alkali metal chlorate
CN216549987U (zh) 一种含盐废水的分质结晶系统
CN217868495U (zh) 一种氯化钙型废水处理系统
CN115555054A (zh) 一种工业盐电再生离子交换树脂的系统
JP2005052738A (ja) カチオン交換樹脂の再生方法
JPS619588A (ja) 鉛電解における高純度鉛の製造法
CN115521016A (zh) 一种去除高浓盐废水中硫酸根及硅的处理方法
Institution of Mining and Metallurgy and the Society of Chemical Industry et al. Recovery of acids and bases used in metal treatment processes by diffusion dialysis
US1147515A (en) Process of obtaining base-exchanging substances.
CN113754148A (zh) 一种脱硫废水零排放处理方法及系统
CA2041041A1 (en) Method for treating solutions in hydrometallurgical zinc processing

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