一种对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法技术

本发明专利技术提供了一种对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法，包括对含有离子的水溶液进行双极膜电渗析得到酸液的双极膜电渗析步骤；使所述含有可交换离子的固体物质与所述酸液接触进行交换的离子交换步骤，所述固体物质中的可交换离子含有能够与OH-形成水不溶性物质的离子；对所述经离子交换的固体物质的浆液进行固液分离，得到固相和液相的固液分离步骤；将所述液相的pH值调节为8以上后进行固液分离，得到处理液；将所述处理液循环至所述双极膜电渗析步骤中，代替至少部分含有离子的水溶液进行双极膜电渗析。本发明专利技术的方法中，双极膜电渗析步骤的电耗低。并且，本发明专利技术的方法能够获得更高的离子交换效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，包括对含有离子的水溶液进行双极膜电渗析得到酸液的双极膜电渗析步骤；使所述含有可交换离子的固体物质与所述酸液接触进行交换的离子交换步骤，所述固体物质中的可交换离子含有能够与OH-形成水不溶性物质的离子；对所述经离子交换的固体物质的浆液进行固液分离，得到固相和液相的固液分离步骤；将所述液相的pH值调节为8以上后进行固液分离，得到处理液；将所述处理液循环至所述双极膜电渗析步骤中，代替至少部分含有离子的水溶液进行双极膜电渗析。本专利技术的方法中，双极膜电渗析步骤的电耗低。并且，本专利技术的方法能够获得更高的离子交换效率。【专利说明】
本专利技术涉及，特别涉及一种清洁化且低成本地对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法。
技术介绍
据水利部2005年的资料，全国78%流经城市的河段已不适宜作为饮用水源，城市地下水的50%受到污染。水质污染不仅会直接影响工农业生产，对人体健康也会产生严重危害。为了实现国家的可持续发展和人与自然的和谐共存，国家制定了工业污水排放的国家标准GB8978-1996，其中规定石油化工工业铵氮一级排放标准为15mg/L，二级排放标准为 50mg/L。石油化工工业过程中经常涉及对固体物质进行离子交换，以对固体物质进行清洁化处理或者制备具有特定离子的固体物质。但是，现有的对固体物质进行离子交换的方法存在耗时且废水量大的问题。其中，最具代表性的例子是对分子筛进行脱钠处理。分子筛具有比表面积高、热稳定性和水稳定性好以及孔径均一等结构特点，被广泛用作催化材料、吸附分离材料与离子交换材料，在石油化工领域中具有广泛的用途。但是，人工合成的分子筛通常为Na型，需通过离子交换将其转变成氢型或多价金属离子型分子筛，才能作为酸性催化剂的活性组分使用。目前，在分子筛制备的过程中，脱除钠离子的方法主要有铵交换方法。但铵交换方法普遍存在的问题是:分子筛原粉需经铵交换制成NH4型分子筛，再焙烧才能转变为氢型分子筛，但是，由于化学平衡的限制，NH4+不能一次完全取代Na+，为得到低Na2O含量的分子筛，铵交换过程需重复进行多次，从而产生大量超标的铵氮废水。为了满足铵氮排放量小于15mg/L的国家标准，需要对废水进行处理，但是，对所述废水进行处理的过程不仅能耗大而且成本高。此外，常规铵离子交换方法需反复调节环境的酸碱性，操作复杂且效率低。因此，为了满足日益严格的环保法规以及工厂提高经济效益的要求，迫切需要开发绿色环保并可以提高经济效益的对固体物质进行离子交换的技术。CN102049193A公开了，该方法包括:采用双极膜电渗析对含有离子的溶液进行双极膜电渗析，从而制备酸液或碱液；将所述酸液或碱液与含有可交换基团的固体物质进行离子交换，并将交换得到的浆液进行固液分离，将固液分离得到的液相循环用作双极膜电渗析中的含有离子的溶液。采用该方法对含可交换离子的固体物质进行离子交换，一方面能够实现离子交换的目的，另一方面能够减少化学试剂的使用量，实现废液的零排放。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人在实践中发现，采用CN102049193A中公开的方法用酸液对可交换离子为阳离子的固体物质进行离子交换时，存在电渗析电耗高的问题。本专利技术的专利技术人经过研究发现，出现上述现象的原因可能是:含可交换离子的固体物质含有能够与OH—形成水不溶性物质的可交换离子，在进行离子交换时，这些能够与0H_形成水不溶性物质的可交换离子与H+交换，从而进入通过固液分离而得到的液相中，将含有能够与0H—形成水不溶性物质的可交换离子的液相循环送入离子交换装置进行双极膜电渗析，以制备用于离子交换的酸液时，上述能够与OF形成水不溶性物质的可交换离子与双极膜电渗析过程中产生的0H_结合，形成沉淀，沉积在离子交换膜的表面上，阻碍了离子迁移，导致离子交换膜的电阻增大，电渗析初始阶段电流强度下降，双极膜电渗析装置的电耗增加。基于上述发现，产生了本专利技术。本专利技术提供了，该方法包括以下步骤:双极膜电渗析步骤，该步骤包括对含有离子的水溶液进行双极膜电渗析，得到酸液； 离子交换步骤，该步骤包括使所述含有可交换离子的固体物质与所述酸液接触，进行离子交换，得到经离子交换的固体物质的浆液，所述固体物质中的可交换离子含有能够与0H形成水不溶性物质的离子；固液分离步骤，该步骤包括对所述经离子交换的固体物质的浆液进行固液分离，得到第一固相和第一液相，并将所述第一液相的PH值调节为8以上后进行固液分离，得到处理液；将所述处理液循环至所述双极膜电渗析步骤中，代替至少部分含有离子的水溶液进行双极膜电渗析，以得到所述酸液；其中，所述含有离子的水溶液中的阴离子浓度或阳离子浓度为0.01-10摩尔/升。根据本专利技术的离子交换方法，在将离子交换步骤得到的液相循环至双极膜电渗析步骤中进行双极膜电渗析，以制备酸液时，先将该液相的PH值调节为碱性(即，pH值为8以上)，使液相中能够与0H—结合形成水不溶性物质的离子沉淀出来，并将pH值为碱性的液相进行固液分离后，将得到的处理液循环送入双极膜电渗析装置中进行双极膜电渗析。本专利技术的方法巧妙地解决了由于固液分离得到的液相中的能够与0H结合形成水不溶性物质的离子与双极膜电渗析过程中生成的0H—结合形成沉淀，沉积在离子交换膜的表面，阻碍离子迁移，导致离子交换膜的电阻升高，电渗析初始阶段电流强度(即，电流密度)下降，装置电耗升高的问题。并且，在同等条件下，采用本专利技术的方法对固体物质进行离子交换能够获得更高的离子交换效率，得到具有更低可交换基团含量的固体物质。因而，本专利技术的方法能够减少离子交换和电渗析的次数，降低运行的总体能耗。另外，本专利技术的方法还延长了离子交换膜的使用寿命，缩短了因为更换离子交换膜而导致的停工时间。【专利附图】【附图说明】图1为适用于本专利技术的方法的双极膜电渗析器的膜堆和电极的第一种排列方式的不意图；图2为适用于本专利技术的方法的双极膜电渗析器的膜堆和电极的第二种排列方式的不意图；图3为适用于本专利技术的方法的双极膜电渗析器的膜堆和电极的第三种排列方式 的不意图；图4为采用本专利技术的方法对Na型分子筛进行脱钠的工艺流程图；以及图5为根据实施例1和对比例1的离子交换过程中，电渗析电流强度随时间变化 的曲线图。【具体实施方式】本专利技术提供了，该方法包 括以下步骤：双极膜电渗析步骤，该步骤包括对含有离子的水溶液进行双极膜电渗析，得到酸 液；离子交换步骤，该步骤包括使所述含有可交换离子的固体物质与所述酸液接触， 进行离子交换，得到经离子交换的固体物质的浆液，所述固体物质中的可交换离子含有能 够与0IT形成水不溶性物质的离子；固液分离步骤，该步骤包括对所述经离子交换的固体物质的浆液进行固液分离， 得到第一固相和第一液相，并将所述第一液相的pH值调节为8以上后进行固液分离，得到 处理液；将所述处理液循环至所述双极膜电渗析步骤中，代替至少部分含有离子的水溶液 进行双极膜电渗析，以得到所述酸液；其中，所述含有离子的水溶液中的阴离子浓度或阳离子浓度为0.01-10摩尔/升。根据本专利技术的方法，所述固体物质含有可交换基团，所述可交换基团包括能够与 0H—形成水不溶性物质的离子。本专利技术对于所述能够与0H—形成水不溶性物质的离子的种类 没有特别限定，根据进行离子交换的固体物质的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中清，周丽娜，罗一斌，舒兴田，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：