CN115432787B - 一种从盐湖卤水中电解去除硫化氢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从盐湖卤水中电解去除硫化氢的方法。所述方法包括：采用双室隔膜电解法，以包括硫化氢的待处理盐湖卤水为阳极室电解液，使其与阴极室电解液、阴极与阳极共同构建电化学反应体系，之后通电进行电解反应，使待处理盐湖卤水中的硫化氢电氧化成为单质硫，从而使硫化氢从卤水中除去。本发明提供的方法将卤水中的硫化氢电氧化成为单质硫，再经由过滤从卤水中除去。同时，由于阴离子交换膜阻止了卤水中的钙镁等离子向阴极扩散，可阻止钙镁离子在阴极表面的沉积，避免卤水成分发生改变。通过本发明的方法除硫化氢后的卤水，可直接应用于后续成矿工艺，有效解决了含硫化氢卤水在开发过程中存在的环境压力大、元素提取难等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种从盐湖卤水中电解去除硫化氢的方法，特别是涉及一种采用双室隔膜电解法，通过电氧化去除卤水中的硫化氢的方法，属于卤水处理技术领域。
背景技术
在盐湖开采过程中，从深层地下开采的卤水中常含有大量的硫化氢组分。这些硫化氢组分不仅会给开采带来极大的环境压力，还会严重影响到卤水矿产的后续加工，诸如在吸附法提锂时，硫化氢成分会严重降低吸附剂的效能，导致用于元素分离的吸附剂失效。并且，初步开采出来的卤水中盐分较低，加工效率较低，需要通过修建盐田或者功能相同、类似的太阳池、缓冲池，来实现卤水浓缩、初步成矿。此时溶解在卤水中的硫化氢会在露天环境中大规模逸出，给周围居住的人类和生态环境带来严重负面后果。在涉及国外盐湖开发时，企业同样会因此遭受来自环保组织和所在国政府的极大压力，因此必须首先对初步开采卤水中的硫化氢进行快速去除。此外，卤水成矿工艺通常对水中组分和性质要求非常精确，在往常的硫化氢去除工艺中，采用化学法对原卤中硫化氢进行去除，不仅低效，还会对卤水组分和性质造成较大影响，影响到卤水正常开发。
现有的卤水中硫化氢去除方法主要有两种，其一，通过在自然环境下进行晾晒，是硫化氢从卤水中自然散发出去。缺点是硫化氢具有毒性和刺激性，会对周围的环境和居民造成极大的危害。其二，通过化学方法去除卤水中的硫化氢，缺点是加入的化学反应剂会改变卤水的成分，然而卤水的后续成矿工艺对卤水的成分极其敏感，任何对卤水成分带来改变的除硫化氢方法都会对后续的成矿工艺带来很大麻烦。除上述两种方案以外，假如单纯采用电氧化方法将硫化氢氧化成不可溶的单质硫，也会导致钙镁等离子在阴极表面沉积，给卤水成分带来显著改变。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种从盐湖卤水中电解去除硫化氢的方法，从而克服现有技术的不足。
为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明实施例提供了一种从盐湖卤水中电解去除硫化氢的方法，其包括：
提供待处理盐湖卤水，其包括硫化氢；
采用双室隔膜电解法，以所述待处理盐湖卤水为阳极室电解液，使其与阴极室电解液、阴极与阳极共同构建电化学反应体系；
向所述电化学反应体系通电进行电解反应，使待处理盐湖卤水中的硫化氢电氧化成为单质硫，从而使硫化氢从卤水中除去。
在一些实施例中，所述双室隔膜电解法具体包括：
采用阴离子交换膜将电解腔室分为阴极室和阳极室；
以氯化钠水溶液作为阴极室电解液，以待处理盐湖卤水作为阳极室电解液；
使阴极、阳极与所述阴极室电解液、阳极室电解液共同构建电化学反应体系并通电进行电解反应，使硫化氢中的负二价硫在阳极表面失电子被氧化为单质硫。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的从盐湖卤水中电解去除硫化氢的方法将卤水中的硫化氢电氧化成为单质硫，再经由过滤从卤水中除去。同时，由于阴离子交换膜阻止了卤水中的钙镁等离子向阴极扩散，可阻止钙镁离子在阴极表面的沉积，避免卤水成分发生改变。通过本发明的方法除硫化氢后的卤水，可直接应用于后续成矿工艺，有效解决了含硫化氢卤水在开发过程中存在的环境压力大、元素提取难等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明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是本发明一典型实施方案中一种从盐湖卤水中电解去除硫化氢的方法原理示意图。
具体实施方式
鉴于现有技术的不足，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，其主要是通过在双室电解池中进行电解，将卤水中的硫化氢电氧化成为单质硫，再经由过滤从卤水中除去。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例的一个方面提供的一种从盐湖卤水中电解去除硫化氢的方法包括：
提供待处理盐湖卤水，其包括硫化氢；
采用双室隔膜电解法，以所述待处理盐湖卤水为阳极室电解液，使其与阴极室电解液、阴极与阳极共同构建电化学反应体系；
向所述电化学反应体系通电进行电解反应，使待处理盐湖卤水中的硫化氢电氧化成为单质硫，从而使硫化氢从卤水中除去。
在一些优选实施例中，所述双室隔膜电解法具体包括：
采用阴离子交换膜将电解腔室分为阴极室和阳极室；
以氯化钠水溶液作为阴极室电解液，以待处理盐湖卤水作为阳极室电解液；
使阴极、阳极与所述阴极室电解液、阳极室电解液共同构建电化学反应体系并通电进行电解反应，使硫化氢中的负二价硫在阳极表面失电子被氧化为单质硫。
本发明的双室隔膜电解法采用阴离子交换膜，阳极卤水采用流动式的处理方式，经过滤后得到除硫化氢的卤水。通过本方案，可以在除硫化氢的同时，避免钙镁离子在阴极的沉积，从而达到不改变卤水组分的目的，使得处理后卤水可以顺利应用于后端成矿工艺。
本发明采用阴离子交换膜可以避免卤水中的钙镁离子从阳极室移到阴极，在析氢反应导致的富集OH-作用下发生沉淀反应。如此，一来可以避免卤水组分的变化，二来可以保持阴极室电解液的洁净和电极表面不被沉积层覆盖，避免电阻和槽电压过大。
在一些优选实施例中，所述阴极室电解液的浓度为20g/L～300g/L。
在一些优选实施例中，所述阳极室电解液为含硫化氢卤水，含硫化氢卤水中天然无机盐的浓度为50g/L～300g/L，硫化氢的含量为1mg/L～2g/L。
在一些优选实施例中，所述电解反应的温度为0℃～40℃，槽电压为2V～10V，反应时间为30s～10min。本发明的制备过程是连续化处理的，可以把卤水在阳极室的停留时间设置在30秒～10分钟之间，电压越小，停留时间越长。
进一步地，所述电化学反应体系为三电极体系，还包括参比电极，所述参比电极可以是饱和甘汞电极、银/氯化银电极等中的任意一种，但不限于此。
进一步地，所述的方法还包括：在电解反应完成后，对阳极室的反应混合物进行过滤处理，使生成的单质硫与卤水分离。
进一步地，电解处理后的卤水中硫化氢的含量低于0.1mg/L。电解处理后卤水中含有的少量单质硫，过滤后从体系中分离，处理后卤水不再含有任何刺激性硫化氢成分，可直接应用于后续成矿工艺。
进一步地，所述阴极包括不锈钢板或金属钛等，但不限于此。
进一步地，所述阳极包括铂片或者表面覆盖有保护涂层的钛电极等，但不限于此。
其中，在一些更为具体的实施案例之中，所述从盐湖卤水中电解去除硫化氢的方法具体包括以下步骤：
步骤1、采用双室电解池，中间用阴离子交换膜进行隔离；电解池阳极室中同时接入卤水入口和出口；
步骤2、采用双电极或三电极体系进行电解，以不锈钢或金属钛为阴极，以表面覆盖有保护涂层的钛电极或金属铂为阳极；若采用三电极体系，可使用饱和甘汞电极、银/氯化银电极为参比电极；
步骤3、阴极室中的电解液为氯化钠或氯化钾，浓度应介于20g/L至300g/L之间；
步骤4、阳极室中的电解液为含硫化氢卤水，卤水浓度介于50g/L至300g/L之间，硫化氢含量介于1mg/L至2g/L之间；
步骤5、电解温度介于0℃至70℃之间，电解时的槽电压介于0.2V至2.6V之间；
步骤6、经过电解处理的卤水从出水口离开阳极室，卤水中的硫化氢经电氧化生成单质硫，单质硫经过滤后和卤水分离，处理后的卤水中硫化氢含量低于0.1mg/L，可直接用于后续卤水成矿工艺。
请参阅图1所示，本发明以上技术方案的机理可能在于：本发明采用双室隔膜电解法，通过电氧化去除卤水中的硫化氢。采用不锈钢或金属钛为阴极，表面覆盖有保护涂层的钛板或铅板为阳极。阴极室中电解液为氯化钠水溶液，阳极室中电解液为不断流经此处的初采卤水。所用隔膜为阴离子交换膜。在电解过程中，硫化氢中的负二价硫在阳极表面失电子被氧化为单质硫。与此同时，阴极表面发生析氢反应，由此富集的氢氧根通过阴离子交换膜进入阳极室，与阳极室中的氢离子结合生成水。电解处理后卤水中含有的少量单质硫，过滤后从体系中分离，处理后卤水不再含有任何刺激性硫化氢成分，可直接应用于后续成矿工艺。由于采用了隔膜电解方式，阻止了镁、钙离子在阴极表面发生沉积，有效避免卤水成分发生改变。综上所述，本发明由于阴离子交换膜阻止了卤水中的钙镁等离子向阴极扩散，可阻止钙镁离子在阴极表面的沉积，避免卤水成分发生改变。通过本发明的方法去除硫化氢后的卤水，可直接应用于后续成矿工艺，有效解决了含硫化氢卤水在开发过程中存在的环境压力大、元素提取难等问题。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合若干较佳实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅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的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。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，实施例中的试验方法均按照常规条件进行。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如下各实施例采用的所用试剂均为分析纯。
实施例1
采用双室电解池，中间用阴离子交换膜进行隔离；电解池阳极室中同时接入卤水入口和出口；采用双电极进行电解，以不锈钢为阴极，以表面覆盖有保护涂层的钛电极为阳极；阴极室中的电解液为氯化钠，浓度为20g/L；阳极室中的电解液为含硫化氢卤水，卤水浓度为50g/L，硫化氢含量为1mg/L；电解温度为0℃，电解时的槽电压为0.2V；经过电解处理的卤水从出水口离开阳极室，卤水中的硫化氢经电氧化生成单质硫，单质硫经过滤后和卤水分离，处理后的卤水中硫化氢含量低于0.1mg/L，可直接用于后续卤水成矿工艺。
实施例2
采用双室电解池，中间用阴离子交换膜进行隔离；电解池阳极室中同时接入卤水入口和出口；采用三电极体系进行电解，以金属钛为阴极，以金属铂为阳极；使用饱和甘汞电极为参比电极；阴极室中的电解液为氯化钾，浓度为300g/L；阳极室中的电解液为含硫化氢卤水，卤水浓度为300g/L，硫化氢含量为2g/L；电解温度为70℃，电解时的槽电压为2.6V；经过电解处理的卤水从出水口离开阳极室，卤水中的硫化氢经电氧化生成单质硫，单质硫经过滤后和卤水分离，处理后的卤水中硫化氢含量低于0.1mg/L，可直接用于后续卤水成矿工艺。
实施例3
采用双室电解池，中间用阴离子交换膜进行隔离；电解池阳极室中同时接入卤水入口和出口；采用三电极体系进行电解，以不锈钢为阴极，以表面覆盖有保护涂层的钛电极为阳极；使用银/氯化银电极为参比电极；阴极室中的电解液为氯化钠，浓度为150g/L；阳极室中的电解液为含硫化氢卤水，卤水浓度为150g/L，硫化氢含量为200mg/L；电解温度为25℃，电解时的槽电压为1.4V；经过电解处理的卤水从出水口离开阳极室，卤水中的硫化氢经电氧化生成单质硫，单质硫经过滤后和卤水分离，处理后的卤水中硫化氢含量低于0.1mg/L，可直接用于后续卤水成矿工艺。
对照例1
本对照例与实施例1基本一致，不同之处在于：电解温度为100℃。电解温度过高，会导致硫化氢挥发，对周围环境和人员安全造成影响，无法实现安全无污染地去除硫化氢的目的。
对照例2
本对照例与实施例1基本一致，不同之处在于：电解槽电压为15V。电压过高会导致析氧，电流效率降低，同时阳极片会发热，导致卤水温度快速升高，当温度过高时，就会导致硫化氢挥发，对周围环境和人员安全造成影响，无法实现安全无污染地去除硫化氢的目的。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。
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。
Claims (5)
1.一种从盐湖卤水中电解去除硫化氢的方法，其特征在于，包括：
提供待处理盐湖卤水，其包括硫化氢；
采用双室隔膜电解法，采用阴离子交换膜将电解腔室分为阴极室和阳极室；
以氯化钠水溶液作为阴极室电解液，以待处理盐湖卤水为阳极室电解液，使阴极、阳极与所述阴极室电解液、阳极室电解液共同构建电化学反应体系，所述阴极室电解液的浓度为20 g/L~300 g/L，所述阳极室电解液为含硫化氢卤水，含硫化氢卤水中天然无机盐的浓度为50 g/L~300 g/L，硫化氢的含量为1 mg/L~2 g/L；
向所述电化学反应体系通电进行电解反应，使待处理盐湖卤水中的硫化氢中的负二价硫在阳极表面失电子被电氧化成为单质硫，从而使硫化氢从卤水中除去，处理后的卤水中硫化氢的含量低于0.1 mg/L，所述电解反应的温度为0℃~40℃，槽电压为2 V~10V，反应时间为30s~10min。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电化学反应体系为三电极体系，还包括参比电极，所述参比电极选自饱和甘汞电极、银/氯化银电极中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在电解反应完成后，对阳极室的反应混合物进行过滤处理，使生成的单质硫与卤水分离。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述阴极选自不锈钢板或金属钛。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述阳极选自铂片或者表面覆盖有保护涂层的钛电极。
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