CZ2013234A3 - Způsob výroby dusičnanu draselného metodou elektrodialýzy a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents
Způsob výroby dusičnanu draselného metodou elektrodialýzy a zařízení k provádění tohoto způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2013234A3 CZ2013234A3 CZ2013-234A CZ2013234A CZ2013234A3 CZ 2013234 A3 CZ2013234 A3 CZ 2013234A3 CZ 2013234 A CZ2013234 A CZ 2013234A CZ 2013234 A3 CZ2013234 A3 CZ 2013234A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- membranes
- nitrate
- solution
- solutions
- ion exchange
- Prior art date
Links
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 title claims abstract description 24
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 title claims abstract description 9
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 38
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 claims abstract description 31
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims abstract description 18
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims abstract description 14
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 claims abstract description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 11
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 9
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 claims description 9
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 6
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 claims description 3
- 235000011167 hydrochloric acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 claims 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 2
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 NaOH hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hcl hcl Chemical compound Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000005649 metathesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009972 noncorrosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001139 pH measurement Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000606 toothpaste Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D9/00—Nitrates of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D9/08—Preparation by double decomposition
-
- 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
-
- 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
- B01D61/50—Stacks of the plate-and-frame type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D9/00—Nitrates of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D9/08—Preparation by double decomposition
- C01D9/10—Preparation by double decomposition with ammonium nitrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D9/00—Nitrates of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D9/08—Preparation by double decomposition
- C01D9/14—Preparation by double decomposition of salts of potassium with sodium nitrate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/14—Specific spacers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/28—Specific concentration chambers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/30—Specific dilution or de-ionizing chambers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Vynález se týká způsobu výroby dusičnanu draselného metodou elektrodialýzy, která spočívá ve výměně iontů mezi roztokem chloridu draselného a roztokem dusičnanu amonného, kyseliny dusičné nebo dusičnanu sodného. Tato výměna iontů probíhá v elektrickém poli na soustavě iontovýměnných membrán obsahující alespoň jednu sekvenci anionvýměnných membrán (AM1, AM2) a kationvýměnných membrán (CM1, CM2), vzájemně se střídajících a vytvářejících alespoň čtyři mezimembránové prostory (C1, C2, D1, D2). V těchto mezimembránových prostorech po obou stranách membrán proudí roztoky uvedených chemických sloučenin. Dále se vynález týká zařízení k provádění tohoto způsobu.
Description
Vynález se týká způsobu výroby dusičnanu draselného metodou elektrodialýzy, která spočívá ve výměně iontů mezi roztokem chloridu draselného a roztokem dusičnanu amonného, kyseliny dusičné nebo dusičnanu sodného. Tato výměna iontů probíhá v elektrickém poli na soustavě iontovýměnných membrán obsahující alespoň jednu sekvenci anionvýměnných membrán (AM1, AM2) a kationvýměnných membrán (CM 1, CM2), vzájemně se střídajících a vytvářejících alespoň čtyři mezimembránové prostory (Cl, C2, Dl, D2). V těchto mezimembránových prostorech po obou stranách membrán proudí roztoky uvedených chemických sloučenin. Dále se vynález týká zařízení k provádění tohoto způsobu.
Cl C3 (2006.01) (2006.01) (2006.01)
Způsob výroby dusičnanu draselného metodou elektrodialýzy a zařízení k provádění tohoto způsobu
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby dusičnanu draselného metodou elektrodialýzy, která spočívá ve výměně iontů mezi roztokem chloridu draselného a roztokem dusičnanu amonného, kyseliny dusičné nebo dusičnanu sodného. Dále se vynález týká zařízení k provádění tohoto způsobu. Vyráběný dusičnan draselný má široké použití v zemědělství jako hnojivo, v průmyslu - sklářském, výbušin a pyrotechniky, v potravinářství jako konzervační přípravek nebo ve farmacii jako přísada do zubních past.
Dosavadní stav techniky
Dusičnan draselný (KNO3) se vyrábí reakcí chloridu draselného (KC1) s některou z následujících látek: dusičnan sodný (NaNCh), kyselina dusičná (HNO3) nebo dusičnan amonný (NH4NO3). Reakce probíhají podle následujících rovnic:
KC1 + NH4NO3 -> KNO3 + NH4CI
KC1 + HNO3 -» KNO3 + HC1
KC1 + NaNO3 -» KNO3 + NaCl
V současné době jsou známy především 2 možnosti, jak realizovat syntézu:
1. Konverzí v reaktoru: roztoky sloučenin podle výše uvedených rovnic se smíchají v reaktoru, kde spolu reagují a řízeným ohříváním/ochlazením se vysráží produkt KNO3. Taková řešení jsou předmětem např. čínských patentů^ 1122793,'/1827526, 'M
101628723 nebo/101973564. Nevýhodami uvedeného postupu je malý stupeň konverze, vznik úsad na povrchu reaktoru při krystalizaci a materiálová náročnost reaktorů z hlediska korozivní a chemické odolnosti.
2. Pomocí ionexů: záměna kationtů se provádí v koloně s kyselým katexem - viz např. čínský patent 71184077, kanadský patent'2027064, Evropský patent/1235743. Po záměně iontů se získá roztok a pro získání pevného produktu vždy následuje odpařování a krystalizace. Nevýhodou uvedeného postupu je získání roztoku KNO3 s nízkou koncentrací, což zvyšuje náklady na odpařování.
U řešení podle patentů USA 4465568 a US4995950 probíhá výměna iontů při elektrolýze. Hnací silou je stejnosměrné napětí, v zařízení pro elektrolýzu je umístěna kationvýměnná membrána. Díky elektrolýze vzniknou nejprve hydroxidy KOH/NaOH, které reagují s HNO3 : ; » j « « x » a » » · ·»· ♦ · · - · » « za vzniku směsi dusičnanů KNCh/NaNCh. Vedlejšími produkty jsou plyny chlór a vodík. Proces elektrolytické výroby dusičnanu draselného je progresivní technologií s nespornými výhodami proti výše uvedeným klasickým výrobním procesům. Hlavní nevýhodou tohoto způsobu ovšem je, že produkt (KNO3) nevzniká přímo, ale až následnou neutralizací. Zároveň je také třeba uvést, že produktivita procesu není optimální.
Pokud jde o výrobu dusičnanů procesem dialýzy, resp. o zařízení k jeho provádění, výroba dusičnanu draselného, resp. zařízení k jejímu provádění známo není. Z japonského spisu JPH 06293986 je znám způsob výroby hydroxidu sodného, u něhož je meziproduktem dusičnan sodný. Dusičnan sodný se připravuje metodou elektrodialýzy, která spočívá ve výměně iontů probíhající v elektrickém poli na soustavě anionvýměnných a kationvýměnných membrán, vzájemně se střídajících a vytvářejících alespoň čtyři mezimembránové prostory pro roztoky vstupních a výstupních chemických sloučenin dialytické výměny iontů. Problémem tohoto procesu a zařízení kjeho provádění je ovšem skutečnost, že nejsou optimalizovány přímo pro výrobu dusičnanů - tzn. nejsou použity z tohoto hlediska optimální iontovýměnné membrány v kombinaci s vhodnými rozdělovači a mechanickými oporami mezimembránového prostoru. Uváděná potřebná proudová hustota 1 až 100 A/dm2, preferenčně 10 až 30 A/dm2 i preferovaná teplota 50 až 90 °C jsou příliš vysoké, což se projevuje v energetické a následně i ekonomické náročnosti procesu. Také požadované koncentrace roztoků vstupních chemických sloučenin - konkrétně 1 až 4,5 mol/1 u chloridu sodného a 3 až 7 mol/1 u kyseliny dusičné jsou značně vysoké, což má opět negativní dopad na ekonomiku procesu.
Podstata vynálezu
K odstranění výše uvedeného nedostatku při zachovám progresivních znaků elektrolytického procesu přispívá do značné míry způsob výroby dusičnanu draselného metodou elektrodialýzy. Výměna iontů mezi roztokem chloridu draselného a roztokem dusičnanu amonného, kyseliny dusičné nebo dusičnanu sodného probíhá v elektrickém poli na soustavě iontovýměnných membrán obsahující alespoň jednu sekvenci anionvýměnných membrán a kationvýměnných membrán, vzájemně se střídajících a vytvářejících alespoň čtyři mezimembránové prostory. Podstata vynálezu spočívá v tom, že v těchto mezimembránových prostorech po obou stranách membrán proudí roztoky chemických sloučenin tak, že v prvním mezimembránovém prostoru před první anionvýměnnou membránou proudí roztok vstupního
chloridu draselného a ve třetím mezimembránovém prostoru mezi první kationvýměnnou membránou a druhou anionvýměnnou membránou pak roztok vstupního dusičnanu amonného, kyseliny dusičné nebo dusičnanu sodného. Ve čtvrtém mezimembránovém prostoru mezi druhou anionvýměnnou membránou a druhou kationvýměnnou membránou proudí roztok hlavního produktu - dusičnanu draselného a ve druhém mezimembránovém prostoru mezi první anionvýměnnou membránou a první kationvýměnnou membránou potom roztok vedlejšího produktu - chloridu amonného, kyseliny chlorovodíkové nebo chloridu sodného. Koncentrace vstupních roztoků chloridu draselného a dusičnanu amonného, kyseliny dusičné nebo dusičnanu sodného je v rozmezí 0,01 až 0,3 mol/1 a koncentrace získaných roztoků produktů - dusičnanu draselného a chloridu amonného, kyseliny chlorovodíkové nebo chloridu sodného je vyšší než 1 mol/1. Proudová hustota v prostoru iontovýměnných membrán je 40 až 400 A/m a teplota roztoků při provozuje v rozmezí 20 až 50 °C.
Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu je tvořeno elektrodami, mezi nimiž je uložena soustava iontovýměnných membrán obsahující alespoň jednu sekvenci anionvýměnných membrán a kationvýměnných membrán, vzájemně se střídajících a vytvářejících alespoň čtyři mezimembránové prostory (Cl, C2, Dl, D2) pro roztoky vstupních a výstupních chemických sloučenin dialytické výměny iontů. Podstata vynálezu spočívá v tom, že iontovýměnnými membránami jsou s výhodou membrány homogenního nebo heterogenního typu v tloušťce 0,1 až 1 mm a s permselektivitou více než 90 %, mezi kterými jsou dále umístěny rozdělovače o tloušťce 0,1 až 2 mm vyrobené zpolymemího materiálu zajišťující distribuci roztoků, jejich vzájemnou nemísitelnost a mechanickou oporu mezimembránového prostoru.
Napětí mezi elektrodami je s výhodou 0,5 až 2 V na sekvenci čtyř membrán membránový kvadruplet při proudové hustotě 40 až 400 A/m2.
Výhodami způsobu výroby dusičnanu draselného podle vynálezu je získání velice čistého roztoku KNO3 při vysokém stupni konverze. Samotná konverze probíhá v zařízení elektrodialyzéru vyrobeného z komponent na bázi polymemích materiálů, které nepodléhají korozi. Z hlediska optimalizace parametrů výroby je důležitá nízká potřebná proudová hustota - pouze 40 až 400 A/m , tedy 0,4 až 4 A/dm i nízká teplota procesu - preferenčně pouze 20 až 50 °C. Minimalizovány jsou také koncentrace roztoků vstupních sloučenin (chloridu draselného a dusičnanu amonného, kyseliny dusičné nebo dusičnanu sodného) na 0,01 až 0,3 mol/1.
i · ·
Objasnění výkresů
K bližšímu objasnění podstaty technického řešení slouží přiložený výkres, kde obr. 1 představuje funkční schéma způsobu výroby dusičnanu draselného metodou elektrodialýzy na jedné (základní) sekvenci iontovýměnných membrán, obr. 2 představuje příkladné uspořádání pěti sekvencí čtyř membrán - membránových kvadrupletů.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Pro testování byla použita laboratorní jednotka P EDR-Z/4x (firmy MemBrain) pro elektrodialýzu-metathesi (dále jen EDM). Jednotka obsahovala 5 nádrží o objemu 0,25 až 2 litry a 5 odstředivých čerpadel s magnetickou vložkou pro cirkulaci roztoků v mezimembránových prostorech Cl, C2, Dl, D2 vytvořených sekvencemi anionvýměnných membrán AMI, AM2 a kationvýměnných membrán CM1, CM2 (schéma jedné základní sekvence - viz obr. 1). Konkrétně se jednalo o následující roztoky:
• diluát 1 - roztok vstupního chloridu draselného (KC1) proudící prvním mezimembránovým prostorem Dl před první anionvýměnnou membránou AMI, • diluát 2 - roztok vstupního dusičnanu amonného (NH4NO3), kyseliny dusičné (HNO3) nebo dusičnanu sodného (NaNCh) proudící třetím mezimembránovým prostorem D2 mezi první kationvýměnnou membránou CM1 a druhou anionvýměnnou membránou AM2, • koncentrát 1 - roztok hlavního produktu - dusičnanu draselného (KNO3) proudící čtvrtým mezimembránovým prostorem C2 mezi druhou anionvýměnnou membránou AM2 a druhou kationvýměnnou membránou CM2, • koncentrát 2 - roztok vedlejšího produktu - chloridu amonného (NH4CI), kyseliny chlorovodíkové (HC1) nebo chloridu sodného (NaCl) proudící druhým mezimembránovým prostorem Cl mezi první anionvýměnnou membránou AMI a první kationvýměnnou membránou CM1.
• elektrodový roztok.
Jednotka byla vybavena měřením průtoků, teploty, vodivostí a pH pro každý okruh individuálně a elektrickým zdrojem stejnosměrného napětí o výkonu 90 W. EDM modul byl osazen 11 ks kationvýměnných membrán CM (RALEX CM-PES) a 10 ks anionvýměnných , ..· ' . - -. k — > 9 S i i 9· » » » 1 9 ··
9 9 9 b«««· membrán AM (RALEX AM-PES), vzájemně se střídajících a tvořících 5 sekvencí membrán (vadrupletů) - viz schéma na obr. 2. Při tom každá ze sekvencí membrán měla uspořádání podle obr. 1. Efektivní plocha jedné membrány byla 64 cm2.
Test byl proveden vsádkovým způsobem. Byly zpracovávány vstupní roztoky KC1 - první mezimembránový prostor Dl, množství 1 litr, koncentrace 0,2 mol/1 a NH4NO3 - třetí mezimembránový prostor D2, množství 1 litr, koncentrace 0,2 mol/1.
Roztoky EDM modulem cirkulovaly rychlostí 0,5 1/min a jejich teplota byla 2^C. Pracovní napětí bylo 7,5 V a proud klesl z počáteční hodnoty 2,5 A na 1,7 A na konci experimentu. Tímto způsobem bylo získáno 50 ml hlavního produktu KNO3 - čtvrtý mezimembránový prostor C2 o koncentraci 4 mol/1 a 50 ml vedlejšího produktu NH4CI - druhý mezimembránový prostor Cl o koncentraci 2,8 mol/1. Obsah chloridů v hlavním produktu byl mol.%. V elektrodových komorách po celou dobu experimentu protékal roztok NH4NO3 o koncentraci 0,3 mol/1.
Příklad 2
Test byl proveden analogicky a na zařízení obdobném příkladu 1, ale kontinuálním způsobem s recyklem (feed and bleed). Testovací jednotka byla doplněna o 2 externí nádrže pro koncentrované roztoky KC1 a NH4NO3 a 2 peristaltická čerpadla. Sání peristaltických čerpadel bylo z externích nádrží a výtlak byl zaveden do pracovních okruhů KC1, respektive NH4NO3. Ke zpracovávanému roztoku KC1 (první mezimembránový prostor Dl) o koncentraci 0,03 mol/1 byl přidáván roztok KC1 o koncentraci 0,2 mol/1. Ke zpracovávanému roztoku NH4NO3 (třetí mezimembránový prostor D2) o koncentraci 0,03 mol/1 byl přidáván roztok NH4NO3 o koncentraci 0,2 mol/1. Rychlost přidávání roztoků byla řízena tak, aby byla udržována konstantní koncentrace roztoků 0,03 mol/1. Cirkulační rychlost roztoků EDM modulem byla 0,5 1/min. Při teplotě 25^C a napětí 7,5 V byl konstantní proud 1,3 A. Zpracováním 1,5 1 roztoku KC1 o 0,2 mol/1 a 1,5 1 roztoku NH4NO3 o 0,2 mol/1 bylo získáno 100 ml hlavního produktu KNO3 (čtvrtý mezimembránový prostor C2) o koncentraci mol/1 a 100 ml vedlejšího produktu NH4CI (druhý mezimembránový prostor Cl) o koncentraci 2,7 mol/L. Obsah chloridů v hlavním produktu byl 2 mol.%. V elektrodových komorách po celou dobu experimentu protékal roztok NH4NO3 o koncentraci 0,2 mol/1.
· “ * r- >
i j
» ·
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (2)
1. Způsob výroby dusičnanu draselného metodou elektrodialýzy, která spočívá ve výměně iontů mezi roztokem chloridu draselného a roztokem dusičnanu amonného, kyseliny dusičné nebo dusičnanu sodného s případnou následnou izolací dusičnanu draselného z roztoku, při čemž uvedená výměna iontů probíhá v elektrickém poli na soustavě iontovýměnných membrán obsahující alespoň jednu sekvenci anionvýměnných membrán (AM1, AM2) a kationvýměnných membrán (CM1, CM2), vzájemně se střídajících a vytvářejících alespoň čtyři mezimembránové prostory (Cl, C2, Dl, D2), při čemž v těchto mezimembránových prostorech (Cl, C2, Dl, D2) po obou stranách membrán (AM1, AM2, CM1, CM2) proudí roztoky uvedených chemických sloučenin, vyznačující se tím, že v prvním mezimembránovém prostoru (Dl) před první anionvýměnnou membránou (AM1) proudí roztok vstupního chloridu draselného, ve třetím mezimembránovém prostoru (D2) mezi první kationvýměnnou membránou (CM1) a druhou anionvýměnnou membránou (AM2) roztok vstupního dusičnanu amonného, kyseliny dusičné nebo dusičnanu sodného, zatím co ve čtvrtém mezimembránovém prostoru (C2) mezi druhou anionvýměnnou membránou (AM2) a druhou kationvýměnnou membránou (CM2) proudí roztok hlavního produktu - dusičnanu draselného a ve druhém mezimembránovém prostoru (Cl) mezi první anionvýměnnou membránou (AM1) a první kationvýměnnou membránou (CM1) proudí roztok vedlejšího produktu - chloridu amonného, kyseliny chlorovodíkové nebo chloridu sodného, stím, že koncentrace vstupních roztoků chloridu draselného a dusičnanu amonného, kyseliny dusičné nebo dusičnanu sodného je v rozmezí 0,01 až 0,3 mol/1 a koncentrace získaných roztoků produktů - dusičnanu draselného a chloridu amonného, kyseliny chlorovodíkové nebo chloridu sodného je vyšší než 1 mol/1, proudová hustota v prostoru iontovýměnných membrán je 40 až 400 A/m2 a teplota roztoků při provozuje v rozmezí 20 až 50 °C.
2. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1, tvořené elektrodami, mezi nimiž je uložena soustava iontovýměnných membrán obsahující alespoň jednu sekvenci anionvýměnných membrán (AM1, AM2) a kationvýměnných membrán (CM1, CM2), vzájemně se střídajících a vytvářejících alespoň čtyři mezimembránové prostory (Cl, C2, Dl, D2) pro roztoky vstupních a výstupních chemických sloučenin dialytické výměny iontů, • » vyznačující se tím, že iontovýměnnými membránami jsou membrány homogenního nebo heterogenního typu v tloušťce 0,1 až 1 mm a s permselektivitou více než 90 %, mezi kterými jsou dále místěny rozdělovače o tloušťce 0,1 až 2 mm vyrobené zpolymemího materiálu k zajištění distribuce a vzájemné nemísitelnosti roztoků a dále mechanické opory mezimembránového prostoru.
3. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že mezi elektrodami je napětí 0,5 až 2 V na sekvenci čtyř membrán - membránový kvadruplet při proudové hustotě 40 až 400 A/m2.
02 ·<D1 <<
~>st .
C2 C1
NH4CI (HCI) (NaCI) kno3
KCI
NH4NO3 (HNOj) (NaN03)
A
A
I
I
Λ----------ci
I-------C2
Obr. 1
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-234A CZ2013234A3 (cs) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | Způsob výroby dusičnanu draselného metodou elektrodialýzy a zařízení k provádění tohoto způsobu |
| PCT/CZ2014/000030 WO2014154189A1 (en) | 2013-03-28 | 2014-03-21 | A method of production of potassium nitrate by electrodialysis and apparatus for making the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-234A CZ2013234A3 (cs) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | Způsob výroby dusičnanu draselného metodou elektrodialýzy a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ304507B6 CZ304507B6 (cs) | 2014-06-04 |
| CZ2013234A3 true CZ2013234A3 (cs) | 2014-06-04 |
Family
ID=50687223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2013-234A CZ2013234A3 (cs) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | Způsob výroby dusičnanu draselného metodou elektrodialýzy a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2013234A3 (cs) |
| WO (1) | WO2014154189A1 (cs) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104261435B (zh) * | 2014-10-10 | 2015-12-02 | 诺贝丰（中国）化学有限公司 | 一种复分解法硝酸钾结晶系统及结晶工艺 |
| CN112723390A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-04-30 | 浙江艺谛环境设备有限公司 | 一种氯化钠与碳酸氢铵制备碳酸氢钠与氯化铵的处理系统及工艺 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4253929A (en) * | 1980-03-05 | 1981-03-03 | Philip Morris Incorporated | Method for denitration of tobacco employing electrodialysis |
| US4465568A (en) | 1981-11-16 | 1984-08-14 | Olin Corporation | Electrochemical production of KNO3 /NaNO3 salt mixture |
| EP0220202B1 (en) * | 1985-05-03 | 1990-04-11 | AlliedSignal Inc. | Recovery of mixed acids from mixed salts |
| DE3729669A1 (de) | 1987-09-04 | 1989-03-16 | Basf Ag | Verfahren zur herstellung von alkalimetallnitraten |
| CH677325A5 (cs) * | 1989-04-28 | 1991-05-15 | Asea Brown Boveri | |
| CA2027064A1 (en) | 1989-10-05 | 1991-04-06 | Alvaro Abidaud | Continuous production of potassium nitrate via ion exchange |
| US5110578A (en) * | 1989-10-05 | 1992-05-05 | Monomeros Colombo Venezolanos, S.A. (E.M.A.) | Continuous production of potassium nitrate via ion exchange |
| US5207879A (en) * | 1991-03-11 | 1993-05-04 | The Graver Company | Bipolar membrane stack and method for production of low chloride sodium hydroxide |
| JP3198297B2 (ja) * | 1992-11-27 | 2001-08-13 | 経済産業省産業技術総合研究所長 | 苛性ソーダの製造方法 |
| CN1122793A (zh) | 1994-11-05 | 1996-05-22 | 张辉 | 副产氮钾二元复合肥的生产方法 |
| CN1056819C (zh) | 1996-12-06 | 2000-09-27 | 陈淑奇 | 离子交换法生产硝酸钾工艺 |
| FI107330B (fi) | 1999-12-03 | 2001-07-13 | Kemira Agro Oy | Kahden alkalimetallisuolan valmistaminen yhdistetyllä ioninvaihto- ja kiteytysmenetelmällä |
| CN100374372C (zh) | 2005-08-31 | 2008-03-12 | 东华工程科技股份有限公司 | 一种复分解法制备硝酸钾的方法 |
| US8801909B2 (en) * | 2006-01-06 | 2014-08-12 | Nextchem, Llc | Polymetal hydroxychloride processes and compositions: enhanced efficacy antiperspirant salt compositions |
| JP5072477B2 (ja) * | 2007-08-10 | 2012-11-14 | 株式会社アストム | 硝フッ酸廃液からの酸の回収方法 |
| CN101628723B (zh) | 2009-08-18 | 2011-09-28 | 湖南丹化农资有限公司 | 复分解反应生产硝酸钾和氯化铵的方法 |
| CN101973564A (zh) | 2010-11-01 | 2011-02-16 | 赵家春 | 烟花爆竹用硝酸钾及其制备方法 |
-
2013
- 2013-03-28 CZ CZ2013-234A patent/CZ2013234A3/cs not_active IP Right Cessation
-
2014
- 2014-03-21 WO PCT/CZ2014/000030 patent/WO2014154189A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ304507B6 (cs) | 2014-06-04 |
| WO2014154189A1 (en) | 2014-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ye et al. | Fractionating various nutrient ions for resource recovery from swine wastewater using simultaneous anionic and cationic selective-electrodialysis | |
| CN112218704B (zh) | 通过电渗析法制备锂化合物的方法和实施该方法的装置 | |
| Han et al. | Preparation of chloride-free potash fertilizers by electrodialysis metathesis | |
| Qiu et al. | Sustainable recovery of high-saline papermaking wastewater: optimized separation for salts and organics via membrane-hybrid process | |
| Zhang et al. | Continuous synthesis of high purity KNO3 through electrodialysis metathesis | |
| Chen et al. | Conversion and pre-concentration of SWRO reject brine into high solubility liquid salts (HSLS) by using electrodialysis metathesis | |
| CN102531927B (zh) | 一种利用双极膜电渗析制备四丙基氢氧化铵的方法 | |
| CN104557621B (zh) | 一种利用双极膜电渗析技术制备甲基磺酸的方法 | |
| CN110683693B (zh) | 一种电渗析与反渗透集成转化法硫酸钠型废水处理的方法 | |
| KR20160075680A (ko) | 리튬 하이드록사이드 제조 공정 및 시스템 | |
| US8519014B2 (en) | Ion exchangeable mixture and method of producing the same | |
| CN103882468A (zh) | 一种由碳酸锂生产氢氧化锂的电解-双极膜电渗析系统及其生产方法 | |
| CN103922980A (zh) | 一种利用双极膜电渗析从蛋氨酸盐与碳酸盐的混合溶液中分离出蛋氨酸的方法 | |
| CN102838497B (zh) | 一种甘氨酸的清洁生产工艺 | |
| CN103949160A (zh) | 双极膜电渗析集成纳滤、反渗透技术资源化处理草甘膦母液的方法及装置 | |
| Zhang et al. | Conversion of potassium chloride into potassium sulfate by four-compartment electrodialysis: batch operation process | |
| Tanaka | Electrodialysis | |
| Hussain et al. | Multistage-batch bipolar membrane electrodialysis for base production from high-salinity wastewater | |
| CN102828198A (zh) | 氯碱用全氟离子交换膜法电解有机铵盐制备高纯季铵碱的方法 | |
| Deemer et al. | Challenges and opportunities for electro-driven desalination processes in sustainable applications | |
| CZ2013234A3 (cs) | Způsob výroby dusičnanu draselného metodou elektrodialýzy a zařízení k provádění tohoto způsobu | |
| CN114849478B (zh) | 一种不对称双极膜电渗析装置和制备酸碱的方法 | |
| CN113813792A (zh) | 一种双极膜电渗析生产次磷酸的工艺 | |
| CN1240670C (zh) | 离子膜电渗析法分离DL－α－丙氨酸工艺 | |
| CN113877432B (zh) | 一种双极膜电渗析装置及利用该装置处理硫酸钠废水的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20170328 |