一种浓海水制备粗钠盐溶液的方法

技术领域

本发明涉及一种由浓海水制备粗钠盐溶液的方法。

背景技术

浓海水作为海水淡化后一部分产物，具有高盐度的特点，且组成结构复杂，直接排放会对环境造成极大的影响，在浓海水中，也有含有较多的钙镁离子，较高的钙镁离子，会对如电解、电渗析、浓缩等工艺流程中有极大的影响。

在传统除硬度的工艺中，使用氢氧化钠和碳酸钠对钙镁离子进行沉淀，产生相应的固体废料，因此分离浓海水中一二价离子，能够有效降低化学药品的使用以及降低固体废料的产生，降低资源化利用工艺中后续的成本。

为了达到上述目的，需找到一种浓海水的预处理方法来有效的分离其中的钙镁离子，并且得到相应粗钠盐溶液，降低钙镁离子沉淀剂的使用，从而降低固体废料的产生，且可投入于实际生产的方法。此种方法避免浓海水直接排放而影响环境，又获得了显著的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浓海水制备粗钠盐溶液的方法，有效降低其中的钙镁离子含量。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种浓海水制备粗钠盐溶液的方法，所述的方法是在单价选择性置换电渗析装置中进行：

所述的单价选择性电渗析装置包括与直流电源连接的阳极板、阴极板以及夹在阳极板和阴极板之间的膜堆，所述的阳极板和阴极板分别与膜堆最外测的膜形成阳极室和阴极室，所述膜堆由至少一个电渗析单元组成，所述电渗析单元是由阳离子交换膜、单价选择性阳离子交换膜、单价选择性阴离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜依次排列构成的四隔室结构，所述的四隔室依次为阳离子交换膜与相邻的单价选择性阳离子交换膜构成的单价阳离子选择室、单价选择性阳离子交换膜与单价选择性阴离子交换膜构成的浓缩室、单价选择性阴离子交换膜与阴离子交换膜构成的单价阴离子选择室、阴离子交换膜与阳离子交换膜构成的淡化室，其中膜堆最外测的、形成阴极室的阳离子交换膜用单价选择性阳离子交换膜替换以避免淡化室中的高价阳离子进入阴极室，每个隔室设有各自独立的循环管道使料液各自循环流动；

所述的方法为：

(1)将浓海水用微孔过滤器进行过滤，得到无杂质颗粒的浓海水；

(2)将步骤(1)所得的无杂质颗粒的浓海水通入到单价选择性置换电渗析装置的淡化室中，将相同体积纯水分别通入浓缩室、单价阴离子选择室和单价阳离子选择室中，硫酸钠溶液分别通入阳极室和阴极室；

将所述电渗析装置的阴极板与直流电源的负极相连，阳极板与直流电源的正极相连，各隔室液体通过循环盘管各自循环流动，流速控制为10～50L/h，各隔室液体流速保持一致，以避免隔室间存在压差而产生渗透；再开启电渗析装置，控制电压10～15V，温度为20～40℃，观察淡化室料液电导率，当电导率降到小于10ppm，视为反应终点，所述的浓缩室的产物为粗钠盐。

本发明制备方法的原理为：在电流电压的驱使下，淡化室中的阴离子、阳离子分别通过离子交换膜迁移至单价离子选择室中，在单价离子选择室中，单价选择性离子膜对隔室中的离子进行筛选，有效的阻拦二价离子，而一价离子如钠离子、氯离子等通过单价选择性离子膜，从而有效的分离一二价离子，得到具有较低二价离子浓度的粗钠盐溶液。

本发明所述的单价选择性置换电渗析装置，每个隔室设有各自独立的循环管道使料液各自循环流动，在优选的具体实施方式中，所述的极液室外接极液罐，所述的极液罐的出口通过管道经由循环泵a和阀门a与极液室的入口相连，所述的极液室的出口通过管道与极液罐的入口连通；

所述的淡化室外接淡化罐，所述的淡化罐的出口通过管道经由循环泵b和阀门b与淡化室的入口相连，所述的淡化室的出口通过管道与淡化罐的入口连通；

所述的浓缩室外接浓缩罐，所述的浓缩罐的出口通过管道经由循环泵c和阀门c与浓缩室的入口相连，所述的浓缩室的出口通过管道与浓缩罐的入口连通；

所述的单价阴离子选择室外接单价阴离子选择罐，所述的单价阴离子选择罐的出口通过管道经由循环泵d

所述的单价阳离子选择室外接单价阳离子选择罐，所述的单价阳离子选择罐的出口通过管道经由循环泵d

本发明对于阴极板和阳极板的选择没有特别要求，一般电渗析装置常规使用的阴极板和阳极板(如镀铂钛板、石墨板等)均适用于本发明。

作为优选，所述的单价选择性置换电渗析膜堆由5～10组电渗析单元串联排列组成。

作为优选，所述阳离子交换膜为CMX型阳离子交换膜(ASTOM Corporation，Japan)，所述单价选择性阳离子交换膜为CMS型单价阳离子交换膜(ASTOM Corporation，Japan)，所述单价选择性阴离子交换膜为ACS型单价阴离子交换膜(ASTOM Corporation，Japan)，所述阴离子交换膜为AMX型阴离子交换膜(ASTOM Corporation，Japan)。

作为优选，所述的膜与膜均设有网状隔板。

作为优选，步骤(1)中，所述的微孔膜的孔径不大于10μm。

作为优选，步骤(1)中，所述的浓海水的NaCl的浓度为35000-40000ppm。

本发明中，硫酸钠溶液起导电作用，其浓度对于电渗析结果影响不大。在具体实施方式中，所述的硫酸钠溶液的质量浓度设定为3％。

经本发明以上步骤的单机选择性置换电渗析装置处理之后，淡化罐的电导率小于10ppm，单价阳离子选择室存在大量钙镁离子，浓缩罐生成粗钠盐溶液，一二价离子分离率在75％以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明所提供的单价选择性置换电渗析方法实现了浓海水预处理，通过浓海水得到粗钠盐，达到了预处理的目的。同时在预处理的过程中，单价选择性离子膜对二价离子进行筛选，有效的降低浓缩室的硬度，为后续进行电渗析或者电解的过程中，大大降低了生产成本，具有显著的环境效益和经济效益。

附图说明

图1为本发明的生产流程图；

图2为单价选择性置换电渗析制取三乙胺电渗析装置原理图；

图3为膜堆工作原理图，其中C-阳离子交换膜，C1-单价选择性阳离子交换膜，A1-单价选择性阴离子交换膜，A-阴离子交换膜；

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明的技术方案进行进一步的说明。

本发明所述的实例采用一个单价选择性置换电渗析装置，如图2所示。所述单价选择性置换电渗析装置包括在电源两侧的阳极板、阴极板以及夹在阳极板和阴极板之间的膜堆，所述膜堆由至少1个电渗析单元组成，所述电渗析单元是由阳离子交换膜、单价选择性阳离子交换膜、单价选择性阴离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜依次排列构成的四隔室结构，所述的四隔室依次为阳离子交换膜与相邻的单价选择性阳离子交换膜构成的单价阳离子选择室、单价选择性阳离子交换膜与单价选择性阴离子交换膜构成的浓缩室、单价选择性阴离子交换膜与阴离子交换膜构成的单价阴离子选择室、阴离子交换膜与阳离子交换膜构成的淡化室；所述膜堆最外测的两张膜分别与阴极板和阳极板形成两个极液室，其中膜堆最外测的、形成阴极室的阳离子交换膜用单价选择性阳离子交换膜替换以避免淡化室中的高价阳离子进入阴极室，所述隔室设有可通入循环冷冻水的循环盘管；

所述的极液室外接极液罐，所述的极液罐的出口通过循环泵a和阀门a与极液室的入口相连，所述的极液室的出口与极液罐的入口连通；

所述的淡化室外接淡化罐，所述的淡化罐的出口通过循环泵b和阀门b与淡化室的入口相连，所述的淡化室的出口与淡化罐的入口连通；

所述的浓缩室外接浓缩罐，所述的浓缩罐的出口通过循环泵c和阀门c与浓缩室的入口相连，所述的浓缩室的出口与浓缩罐的入口连通。

所述的单价阴离子选择室外接单价阴离子选择罐，所述的单价阴离子选择罐的出口通过循环泵d

所述的单价阳离子选择室外接单价阳离子选择罐，所述的单价阳离子选择罐的出口通过循环泵d

所述阴极板和阳极板分别选择用不锈钢和钛镀钌板，所述阳离子交换膜为CMX型阳离子交换膜(ASTOM Corporation，Japan)，所述单价选择性阳离子交换膜为CMS型单价阳离子交换膜(ASTOM Corporation，Japan)，所述单价选择性阴离子交换膜为ACS型单价阴离子交换膜(ASTOM Corporation，Japan)，所述阴离子交换膜为AMX型阴离子交换膜(ASTOMCorporation，Japan)；

单张膜有效面积189cm

实施例1

将浓海水(其中钙离子浓度为665ppm，镁离子浓度为1546ppm，Na离子浓度约为15117ppm)用10μm微孔过滤器进行过滤，得到无杂质颗粒的浓海水；

单价选择性置换电渗析装置如图2所示，所述装置的膜堆由5组电渗析单元组成，将500mL处理后的浓海水加入到淡化罐，打开循环泵将其泵入到膜堆的淡化室，并将流量调至20L/h，将500mL纯水加入到浓缩罐，打开循环泵将其泵入到膜堆的浓缩室，亦将流量调至20L/h，分别将500mL的纯水加入到单价阳离子选择罐和单价阴离子选择罐，打开循环泵将其泵入到膜堆的单价阳离子选择室和单价阴离子选择室，并以20L/h的流量运行，将500mL的3wt％的硫酸钠溶液加入到极液罐，打开循环泵将其泵入到膜堆的极液室，开启直流电源，控制膜堆温度为20℃左右，控制电流密度为15V，反应45min，浓缩罐得到粗盐溶液(其中钙离子浓度为211ppm，镁离子浓度为300ppm)溶液，检测其二价离子去除率为77％。

实施例2

将浓海水(其中钙离子浓度为665ppm，镁离子浓度为1546ppm，Na离子浓度约为15117ppm)用10μm微孔过滤器进行过滤，得到无杂质颗粒的浓海水；

单价选择性置换电渗析装置如图2所示，所述装置由5组电渗析单元组成。将500mL处理后的浓海水加入到淡化罐，打开循环泵将其泵入到膜堆的淡化室，并将流量调至20L/h，将500mL纯水加入到浓缩罐，打开循环泵将其泵入到膜堆的浓缩室，亦将流量调至20L/h，分别将500mL的纯水加入到单价阳离子选择罐和单价阴离子选择罐，打开循环泵将其泵入到膜堆的单价阳离子选择室和单价阴离子选择室，并以20L/h的流量运行，将500mL的3wt％的硫酸钠溶液加入到极液罐，打开循环泵将其泵入到膜堆的极液室，开启直流电源，控制膜堆温度为20℃左右，控制电流密度为12V，反应60min，浓缩罐得到粗盐溶液(其中钙离子浓度为205ppm，镁离子浓度为347ppm)，检测其二价离子去除率为75％。

以上所描述的实施例仅仅为了清楚的表达本发明所举的案例，并没有对本发明的实施方式进行限定。上述实施例和说明书终点说明仅仅表示本发明的原理，对于本领域的技术人员来说，在本发明的基础上还可以有别的形式的变化与改进。这里对无法对所有的实施方式进行描述。凡是属于本发明所引出技术方案为基础的明显的变动均处于本发明的保护范围之内。