一种含钾和钠的混合硫酸盐中钾钠的分离方法技术

本发明专利技术涉及一种含钾和钠的混合硫酸盐中钾钠的分离方法，所述方法将硫酸铁与混合硫酸盐混合，使得其中的钾转化为黄钾铁矾，进而实现钾和钠的分离；所述分离过程中硫酸铁与混合硫酸盐中的硫酸钾反应生成了难溶的黄钾铁矾，而硫酸钠不参加反应，生成的黄钾铁矾和硫酸钠通过液固分离，从而实现了含钾和钠的混合硫酸盐中钾钠的分离，本发明专利技术所述分离方法得到的黄钾铁矾的纯度＞95％，硫酸钠的纯度＞92％。

【技术实现步骤摘要】
一种含钾和钠的混合硫酸盐中钾钠的分离方法
本专利技术涉及混盐中钾钠的分离领域，尤其涉及一种含钾和钠的混合硫酸盐中钾钠的分离方法。
技术介绍
化工行业很多企业的生产过程会产生大量的废盐、残渣，其具有种类繁多、成分复杂、来源多种、有毒有害物质含量高、处理成本高、环境危险大等特点。此类废盐如果直接排放将会破坏周边土壤，使水体含盐量增高。工业盐既是重要的化工原料，也是国家战略资源，回收利用化工副产废盐作为工业原料或者其他研发用途，不仅可以消除对环境的污染，还可以充分利用资源实现副产资源化与循环经济。因此，废盐的处理成了亟待解决的问题。钾盐、钠盐都是可溶性的盐类，它们在自然界里总是共存的。化工行业钠钾的分离主要是利用二者在不同温度下的溶解度不同而实现的，随着生产和经济的发展，用普通的重结晶方法难以实现钠钾的完全分离。CN102448885A中公开了一种钠和钾的分离提取装置和分离提取方法，采用多级冷却结晶与转化吸收相结合的方式，分离氯化钾和碳酸氢钠，该专利应用于含有钠、钾、氯的混合溶液，且流程较长、能耗较大。CN103555969A公开了一种钾钠分离的新方法，采用t-BAMBP二甲苯体系对碳酸钾、碳酸钠的氢氧化钠溶液进行萃取，分离钾钠，该方法产生大量的萃余液、洗涤液，且含有大量的有机物，环境危险大。CN107188201A公开了一种分离系统及钠盐和钾盐分离方法，所述分离系统包括依次相连的结晶分离设备、保温沉降设备、冷却结晶设备和离心设备；所述保温沉降设备设有入料口、第一出料口和第二出料口，所述入料口和所述第一出料口均与所述结晶分离设备相连，所述第二出料口与所述冷却结晶设备相连。该分离系统能够将溶液中的钠盐和钾盐析出，并得到相互分离的钠盐晶体和钾盐晶体。所述钠盐和钾盐分离方法采用了上述分离系统对含有钠盐和钾盐的废水进行处理，能够得到相互分离的钠盐晶体和钾盐晶体，此方案的流程复杂，分离效率不足。上述文献虽然公开了一些分离含钾和钠的混盐中钾钠的方法，但仍然存在着分离过程操作复杂，分离效率低的问题，因此，开发一种工艺简单，成本较低，所得产品纯度高的钾钠分离新方法仍具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含钾和钠的混合硫酸盐中钾钠的分离方法，所述方法将硫酸铁与混合硫酸盐混合，使得其中的钾转化为黄钾铁矾，进而实现钾和钠的分离；所述分离过程中硫酸铁与混合硫酸盐中的硫酸钾反应生成了难溶的黄钾铁矾，而硫酸钠不参加反应，生成的黄钾铁矾和硫酸钠通过液固分离，从而实现了含钾和钠的混合硫酸盐中钾钠的分离，本专利技术所述分离方法得到的黄钾铁矾的纯度＞95％，硫酸钠的纯度＞92％。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种含钾和钠的混合硫酸盐中钾钠的分离方法，所述方法将硫酸铁与混合硫酸盐混合，使得其中的钾转化为黄钾铁矾，进而实现钾和钠的分离。本专利技术所述的含钾和钠的混合硫酸盐是指工业生产过程或者污水处理过程产生的含有硫酸钠和硫酸钾的混合盐，且所述混合盐中，硫酸钠和硫酸钾的质量百分含量≥90％(示例性的包括90％、92％、95％、97％或99％等)，从而保证了产物的纯度。本专利技术所述钾、钠分别代表钾元素和钠元素。本专利技术所述方法利用硫酸铁将含钾和钠的混合硫酸盐中的钾转化为黄钾铁矾沉淀，而钠盐仍保持溶解状态，通过液固分离实现了含钾和钠的混合硫酸盐中钾钠的分离，且保证钾的分离效率。优选地，所述硫酸铁与钾的摩尔比为(1-8)：1，例如1：1、2：1、3：1、4：1、5：1、6：1、7：1或8：1等，优选为(3-6)：1。本专利技术采用上述硫酸铁和钾的摩尔比例关系，保证了加热反应过程中将含钾和钠的混合硫酸盐中95％以上(示例性的包括95％、96％、98％、99％或99.9％等)的钾转化为黄钾铁矾，以及分离得到黄钾铁矾的纯度＞95％，硫酸钠的纯度＞92％。优选地，所述方法包括以下步骤：(1)将含钾和钠的混合硫酸盐、硫酸铁和水混合，进行加热溶解得到混合溶液；(2)加入硫酸调节步骤(1)得到的混合溶液的pH，加热反应，之后液固分离得到黄钾铁矾和滤液；(3)加入碱调节步骤(2)得到的滤液的pH，液固分离得到氢氧化铁和钠盐溶液，从而实现钾和钠的分离。优选地，步骤(1)所述混合溶液中含钾和钠的混合硫酸盐的浓度为10-400g/L，例如10g/L、30g/L、50g/L、100g/L、150g/L、200g/L、250g/L、300g/L、350g/L或400g/L等；优选为50-200g/L。优选地，步骤(1)所述加热溶解的温度为20-100℃，例如20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃等，优选为50-100℃。优选地，步骤(2)所述混合溶液的pH为1-3，例如1、1.2、1.5、1.8、2、2.2、2.5、2.8或3等，优选为1.2-2。本专利技术控制硫酸调节混合溶液的pH为1-3，有利于提高硫酸盐混合液中钾钠的分离效率，控制混合硫酸盐中95％以上(示例性的包括95％、98％、99％或99.9％等)的钾转化为的黄钾铁矾沉淀，进一步提高黄钾铁矾和硫酸钠的纯度。本专利技术所述钾与硫酸铁反应生成黄钾铁矾沉淀的反应方程式如下所示：K2SO4+3Fe2(SO4)3+12H2O→2K2Fe6(SO4)4(OH)12+6H2SO4；由反应方程式可以看出反应过程生成了黄钾铁矾和硫酸，因此反应后溶液的pH下降。优选地，步骤(2)所述加热反应的温度为50-100℃，例如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等，优选为70-90℃。优选地，步骤(2)所述加热反应的时间为0.5-10h，例如0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等，优选为1-8h。优选地，步骤(2)所述加热反应的过程中还包括搅拌。优选地，所述搅拌的速率为50-500r/min，例如50r/min、100r/min、150r/min、200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min或500r/min，优选为100-300r/min。优选地，步骤(3)所述碱包括氢氧化钠。优选地，步骤(3)所述滤液的pH≥3，例如3、4、5或6等，优选为3-4。本专利技术步骤(3)通过加入碱控制滤液的pH≥3，从而使得过量的硫酸铁沉淀生成氢氧化铁，实现铁盐的回收，同时保证了硫酸钠回收的纯度。优选地，所述方法还包括将硫酸加入步骤(3)得到的氢氧化铁中得到硫酸铁，并将硫酸铁返回步骤(1)中。本专利技术将过量的硫酸铁通过氢氧化钠沉淀实现其与硫酸钠的分离，之后用硫酸溶解得到硫酸铁，并返回步骤(1)中重复利用，从而提高了硫酸铁的利用率。优选地，所述方法还包括将步骤(3)所述钠盐溶液蒸发结晶得到硫酸钠。优选地，所述蒸发结晶的冷凝水返回步骤(1)中。本专利技术将蒸发结晶的冷凝水返回步骤(1)中用于溶解含钾和钠的混合硫酸盐及硫酸铁，实现了水的循环利用，降低了分离成本。作为本专利技术优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：(Ⅰ)将含钾和钠的混合硫酸盐、硫酸铁和水混合，在20-100℃的条件下进行加热溶解得到混合溶液；所述硫酸铁与钾的摩尔比为(1-8)：1，所述混合溶液中含钾和钠的混合硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含钾和钠的混合硫酸盐中钾钠的分离方法，其特征在于，所述方法将硫酸铁与混合硫酸盐混合，使得其中的钾转化为黄钾铁矾，进而实现钾和钠的分离。

【技术特征摘要】
1.一种含钾和钠的混合硫酸盐中钾钠的分离方法，其特征在于，所述方法将硫酸铁与混合硫酸盐混合，使得其中的钾转化为黄钾铁矾，进而实现钾和钠的分离。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸铁与钾的摩尔比为(1-8)：1，优选为(3-6)：1。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将含钾和钠的混合硫酸盐、硫酸铁和水混合，进行加热溶解得到混合溶液；(2)加入硫酸调节步骤(1)得到的混合溶液的pH，加热反应，之后液固分离得到黄钾铁矾和滤液；(3)加入碱调节步骤(2)得到的滤液的pH，液固分离得到氢氧化铁和钠盐溶液，从而实现钾和钠的分离。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述混合溶液中含钾和钠的混合硫酸盐的浓度为10-400g/L，优选为50-200g/L；优选地，步骤(1)所述加热溶解的温度为20-100℃，优选为50-100℃。5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述混合溶液的pH为1-3，优选为1.2-2；优选地，步骤(2)所述加热反应的温度为50-100℃，优选为70-90℃；优选地，步骤(2)所述加热反应的时间为0.5-10h，优选为1-8h；优选地，步骤(2)所述加热反应的过程中还包括搅拌；优选地，所述搅拌的速率为50-500r/min，优选为100-300r/min。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张笛，陈辉霞，庆朋辉，张红玲，徐红彬，曹宏斌，张懿，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11