使用离子阻滞树脂从盐水中去除碘化物制造技术

披露了使用离子阻滞树脂从浓碱金属氯化物水溶液中去除碱金属碘化物的方法。这些方法适用于基本上包含大于1ppm的碘化物和大于100g/l的碱金属氯化物的溶液，并且可以将该碘化物去除至低于1ppm的水平。为了实现去除，将该溶液的pH调节至小于约10，并且使该溶液在一系列装载和洗提循环中流经包括树脂的分离床。该方法尤其可用于从氯碱电解中使用的浓进料盐水中去除碘化物杂质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用离子阻滞树脂从盐水中去除碘化物
本专利技术涉及使用离子阻滞树脂从浓碱金属氯化物溶液中、尤其从氯碱电解中使用的浓氯化钠溶液中去除碘阴离子的方法。
技术介绍
盐水的许多来源(即，碱金属氯化物的溶液)含有少于1ppm的碘化物，但在与油气田以及从海水中沉积的盐相关的盐水中发现更高的水平。海水含有约35,000ppm的总盐和0.05ppm的碘化物，相当于浓盐水溶液中大约0.5ppm的碘化物。许多类型的盐水溶液通常被认为是并且用作各种化学加工行业的原料，如氯碱工业。当存在于用于膜氯碱电解的进料盐水中时，碘化物通常呈碘化钠的形式并且倾向于被阳极电解液室中的溶解氯在电解槽的离子交换膜内被氧化成高碘酸盐，如下所述：I-+Cl2+4H2O→IO4-+8Cl-+8H+IO4-穿过膜电迁移到高pH区域并变成仲高碘酸盐(IO6-)，该仲高碘酸盐在高选择性羧酸层沉淀为Na3H2IO6并且使得槽电压增加，因此直接导致电流效率降低。当如Ca、Sr以及Ba等阳离子杂质也以ppm浓度存在于进料盐水中时，电压增加的影响进一步加剧了较不溶性金属仲高碘酸盐的沉淀，不仅羧酸层上、而且在导电磺酸层上促进Ba3(H2IO6)2、Sr3(H2IO6)2、Ca3(H2IO6)2。如氯碱操作员报告的电流效率减低可能高达5％，并且由于离子交换膜的不可逆损伤导致膜替代的成本也贡献了总操作成本的很大一部分。因此，重要的是确保进料盐水中的碘化物杂质保持并控制在规定的限值，以避免膜表面沉淀。目前，膜制造商规定的浓度限值设定为小于约1ppm碘化物，其中Ca、Sr以及Ba在ppb水平。当前，用于将进料盐水中的碘化物控制到膜氯碱电解所需水平的唯一有效的商业策略似乎是采用盐水清洗，这是昂贵的、且不环保的。最近，在EP0659686中披露了一种离子交换方法，该方法使用强碱阴离子交换树脂经由氧化分离出碘化物杂质，从而形成带负电的碘-氯络合物(ICl3-)，这些碘-氯络合物对阴离子交换螯合具有较强亲和力。然而，此方法具有整体复杂性以及若干技术问题。例如，碘-氯络合物的形成只发生在氧化环境中的狭窄氧化还原电位区域，并且其稳定性极大地受周围环境的影响。当暴露于强碱阴离子交换树脂时，溶液基质的氧化特性可能促进离子交换树脂的化学降解，因此直接影响整体性能。此外，此方法需要使用还原剂(例如，亚硫酸钠溶液)的化学再生步骤，以使阴离子交换树脂再生。然后，所得废再生剂溶液需要进行化学处理以用于最终处置。因此，一种较不复杂且更可靠的方式将是优选的。离子阻滞树脂(还称为两性树脂)含有阴离子和阳离子吸附位点两者，这些位点十分密切相关，使得其部分中和各自的电荷。这类树脂详细披露于例如US3078140中。然而，这些位点仍然具有对可移动阴离子和阳离子的足够吸引力，树脂可以从与其接触的溶液中吸附阳离子和阴离子。然后，所吸附的离子可以通过使用水作为洗提剂从离子阻滞树脂中被置换。多种此类树脂市售可得，包含来自陶氏化学公司(DowChemicalCompany)的DowexRetardion11A8或来自三菱化学株式会社(MitsubishiChemicalCorporation)的Diaion型。前者11A8树脂(还称为笼中蛇型树脂)在同一树脂中含有弱酸阳离子和强碱阴离子官能团。离子基于其对吸附位点的亲和力而相互分离。后者三菱Diaion型归类为甜菜碱型树脂，涉及具有带正电荷的阳离子官能团和带负电荷的官能团的中性化合物。这两种类型的树脂可以从根本上展现类似的离子阻滞作用。使用离子阻滞树脂分离离子溶液中的氯化钠、氯酸钠以及硫酸钠已在氯碱工业中得到成功证明和商业应用。取决于各种离子对离子阻滞树脂的亲和力程度，所吸附的离子的洗提可以通过使去矿物质水穿过以将馏高度离子化物质的混合物分级来实现，以使得能够回收和再利用主要化学成分。此更简单的水“再生”不同于常见离子交换树脂所需，其中阳离子或阴离子被离子交换并牢固地保持在交换位点或在交换位点被捕获，因此需要使用可以置换所捕获的离子的再生化学物质。此外，还必须在处置之前处理常规“捕获”离子交换系统中的所得再生流出物溶液。由于离子阻滞只需要用于“再生”的水，因此离子阻滞可以在离子交换是在经济上不实用的情况下更有利地利用，尤其在复杂的离子溶液基质中。然而，虽然离子阻滞树脂提供某些已知的益处，但本领域技术人员也众所周知，此类树脂的行为只在相对简单组成的稀释溶液方面是稍微可预测的。当高浓度溶液中涉及若干不同阴离子和/或阳离子时，可能发生显著的离子-离子相互作用，从而使情况明显地复杂化。因此，无法轻易预测复杂(多物质)浓溶液中获得的分离结果，并且特别无法预测的是，涉及极小浓度的某些物质并且其他物质的浓度相对极大情况下的分离。仍然需要开发并且识别用于从碱金属氯化物水溶液中简单且可靠地去除碱金属碘化物的方法，尤其在工业氯碱电解中。本专利技术解决这个需要并且提供如在此所披露的其他益处。
技术实现思路
本专利技术提供经由使用适当的离子阻滞树脂，从浓碱金属氯化物水溶液中去除大量碱金属碘化物的方法。这些方法适用于基本上包含大于1ppm的碘化物和大于100g/l的碱金属氯化物的溶液，并且可以将该碘化物去除至低于1ppm的水平。这尤其可用于从典型工业氯碱电解中使用的浓进料盐水中去除碘化物杂质。具体来说，该方法涉及一定量的溶液，该溶液中碱金属氯化物的浓度大于100g/l，并且碘化物的浓度大于1ppm。提供分离床，该分离床包括壳体、流体入口、流体出口以及位于该壳体内的离子阻滞树脂，并且该分离床的特征在于用于流体的一定床体积。该方法进一步包括：将该一定量的碱金属氯化物水溶液的pH调节至小于约10；并且使该一定量的碱金属氯化物水溶液在一系列装载和洗提循环中流经分离床。此类装载和洗提循环包括：将装载量的碱金属氯化物水溶液供应至床入口，并且使该装载量流经离子阻滞树脂。这些步骤的结果是，从溶液中优先吸附碘化物，并且获得碱金属碘化物耗尽的溶液。装载和洗提循环进一步包括：从床出口收集碱金属碘化物耗尽的溶液，将洗提量的水供应至床入口，并且使洗提量流经离子阻滞树脂。这些进一步步骤的结果是，洗提所吸附的碘化物，并且获得包含碱金属碘化物的洗提液。最终，从床出口去除洗提液，从而从该一定量的碱金属氯化物水溶液中去除碱金属碘化物。虽然该方法可以用于涉及包括任何碱金属的物质的情形，但该方法尤其适用于碱金属碘化物为碘化钠并且碱金属氯化物水溶液为氯化钠水溶液的情形。此外，如下实例所示，该方法特别适用于碘化物的浓度大于或为约10ppm的溶液、和/或氯化钠的浓度大于或为约300g/l的溶液。该方法还特别适用于包含浓度大于或为约20g/l的氯酸钠的溶液、和/或包含浓度大于或为约10g/l的硫酸钠的溶液。另外，甜菜碱型离子阻滞树脂特别适用于这些方法。在该方法的某些实施例中，可以将一定量的氯化钠水溶液的pH调节至小于约7。在其他实施例中，将pH调节至大于约4是可接受的。在该方法中，氯化钠水溶液的示例性装载量为大于或为约10床体积的量。此外，水的示例性洗提量为小于或为约10床体积的量。前述方法有效地用于去除足够的碘化钠，这样使得所收集的碘化钠耗尽的溶液中碘化钠浓度的浓度小于或为约1ppm。在洗提中，去矿物质水可以用作洗提量的水。然而，有利的是，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从一定量的碱金属氯化物水溶液中去除碱金属碘化物的方法，该溶液中碱金属氯化物的浓度大于100g/l，并且该溶液中碘化物的浓度大于1ppm，该方法包括：提供分离床，该分离床包括壳体、流体入口、流体出口以及位于该壳体内的离子阻滞树脂，其中该分离床具有用于流体的床体积；将该一定量的碱金属氯化物水溶液的pH调节至小于约10；以及使该一定量的碱金属氯化物水溶液在一系列装载和洗提循环中流经该分离床，其中装载和洗提循环包括：将装载量的该碱金属氯化物水溶液供应至该床入口；使该装载量流经该离子阻滞树脂，借此从该溶液中优先吸附碘化物，并且获得碱金属碘化物耗尽的溶液；从该床出口收集该碱金属碘化物耗尽的溶液；将洗提量的水供应至该床入口；使该洗提量流经该离子阻滞树脂，借此洗提所吸附的碘化物，并且获得包含碱金属碘化物的洗提液；以及从该床出口去除该洗提液；以及从而从该一定量的碱金属氯化物水溶液中去除碱金属碘化物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.11 US 62/131,5301.一种用于从一定量的碱金属氯化物水溶液中去除碱金属碘化物的方法，该溶液中碱金属氯化物的浓度大于100g/l，并且该溶液中碘化物的浓度大于1ppm，该方法包括：提供分离床，该分离床包括壳体、流体入口、流体出口以及位于该壳体内的离子阻滞树脂，其中该分离床具有用于流体的床体积；将该一定量的碱金属氯化物水溶液的pH调节至小于约10；以及使该一定量的碱金属氯化物水溶液在一系列装载和洗提循环中流经该分离床，其中装载和洗提循环包括：将装载量的该碱金属氯化物水溶液供应至该床入口；使该装载量流经该离子阻滞树脂，借此从该溶液中优先吸附碘化物，并且获得碱金属碘化物耗尽的溶液；从该床出口收集该碱金属碘化物耗尽的溶液；将洗提量的水供应至该床入口；使该洗提量流经该离子阻滞树脂，借此洗提所吸附的碘化物，并且获得包含碱金属碘化物的洗提液；以及从该床出口去除该洗提液；以及从而从该一定量的碱金属氯化物水溶液中去除碱金属碘化物。2.如权利要求1所述的方法，其中，该碱金属碘化物为碘化钠，并且该碱金属氯化物水溶液为氯化钠水溶液。3.如权利要求2所述的方法，其中，该溶液中碘化物的浓度大于或为约10ppm。4.如权利要求2所述的方法，其中，该溶液中氯化钠的浓度大于或为约300g/l。5.如权利要求2所述的方法，其中，该一定量的氯化钠水溶液包括浓度大于或为约20g/l的氯酸钠。6.如权利要求2所述的方法，其中，该一定量的氯化钠水溶液包括浓度大于或为约10g/l的硫酸钠。7.如权利要求2所述的方法，其中，该离子阻滞树脂为甜菜碱...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·莫克，G·拉马苏布，
申请(专利权)人：凯密迪公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA