一种离子交换方法技术

本发明专利技术公开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，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，得到含有经离子交换的固体物质的浆液；固液分离步骤，该步骤包括对所述含有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，并将所述液相的pH值调节至4‑6.5后进行固液分离，得到处理液；其中所述处理液可以替代至少一部分的所述双极膜电渗析步骤中的含有离子的水溶液；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；其中在双极膜电渗析步骤、离子交换步骤和固液分离步骤中至少一个中存在草酸。

An ion exchange method

The present invention discloses a method for ion exchange of solid substances containing exchangeable ions, which comprises the following steps: bipolar membrane electrodialysis step, which includes conducting bipolar membrane electrodialysis of aqueous solution containing ions to obtain acid solution, and ion exchange step, which includes making the solid substance containing exchangeable separation. The solid substance of the molecule contacts the acidic liquid and carries out ion exchange to obtain the slurry containing the ion-exchanged solid substance; the solid-liquid separation step comprises solid-liquid separation of the slurry containing the ion-exchanged solid substance, obtaining the solid phase and the liquid phase, and adjusting the pH value of the liquid phase to 4_6.5. The solid-liquid separation is carried out to obtain the treatment solution, wherein the treatment solution can replace at least a part of the aqueous solution containing ions in the bipolar membrane electrodialysis step, wherein the anion concentration or the cation concentration in the aqueous solution containing ions is 0.01_10 mol/L, wherein the bipolar membrane electrodialysis step, the ion crossover Oxalic acid is present in at least one of the steps and solid-liquid separation steps.

【技术实现步骤摘要】
一种离子交换方法
本专利技术涉及一种对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法，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
本专利技术是对中国专利申请CN103768951A所公开的分子筛离子交换方法的改进。中国专利申请CN103768951A具体公开了分子筛离子交换方法，该方法包括：将分子筛原料与水混合，得到第一浆液；将第一浆液过滤，得到第二液体和第二固体(滤饼)；将第二液体与离子化合物混合得到含有离子的水溶液；用碱性物质将该水溶液的pH值调节为8以上后进行固液分离，将得到的液相进行双极膜电渗析而获得酸液；至少一部分的所述第二固体(滤饼)和酸液在离子交换容器中进行离子交换；离子交换后进行过滤，得到第一液体(呈酸性)和第一固体(滤饼)；第一固体(滤饼)经处理得到离子交换过的分子筛；用碱性物质将第一液体的pH值调节为8以上后进行固液分离，将得到的液相(含有离子的水溶液)进行双极膜电渗析而获得酸液供离子交换使用。CN103768951A提出在进行双极膜电渗析前必须将第一液体的pH调节为8以上。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人意外地发现，在其中使用双极膜电渗析装置的含有可交换离子的固体物质(例如，分子筛)的离子交换过程中，通过使草酸存在于离子交换步骤获得的液相中并且控制该液相的pH值为4-6.5，可以实现更低的双极膜电渗析步骤的能耗，获得更高的离子交换效率。本专利技术提供了下述技术方案：1.一种对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法，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，得到含有经离子交换的固体物质的浆液；固液分离步骤，该步骤包括对所述含有经离子交换的固体物质的浆液进行固液分离，得到固相(在本文中又称为“第一固体”)和液相(在本文中又称为“第一液体”)，并将所述液相的pH值调节至4-6.5后进行固液分离，得到处理液；其中所述处理液可以替代至少一部分的所述双极膜电渗析步骤中的含有离子的水溶液；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；其中在双极膜电渗析步骤、离子交换步骤和固液分离步骤中至少一个中存在草酸。2.前述技术方案中任一项的方法，其中所述含有离子的水溶液是通过用水洗涤所述的含有可交换离子的固体物质，然后向所得的洗涤液(在本文中又称为“第二液体”)中添加离子化合物和草酸(其中草酸与含有可交换离子的固体物质的克/千克重量比是0.1-10)，将所得的混合物的pH值调节至4-6.5并过滤而获得的含有离子的水溶液。3.前述技术方案中任一项的方法，其中所述含有可交换离子的固体物质中的可交换离子包括Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+、Si4+和稀土金属(例如，镧和/或铈)离子中的一种或多种。4.前述技术方案中任一项的方法，其中所述双极膜电渗析步骤、所述离子交换步骤、和所述固液分离步骤循环进行，所述处理液替代至少一部分的或者全部的所述双极膜电渗析步骤中的含有离子的水溶液。5.前述技术方案中任一项的方法，其中相对于所述含有可交换离子的固体物质的重量，草酸的用量为0.1-10克/千克，例如0.5-5克/千克，0.5-2克/千克。6.前述技术方案中任一项的方法，其中所述液相(在本文中又称为“第一液体”)包含草酸。7.前述技术方案中任一项的方法，其中该方法包括以下步骤：(1)将含有可交换离子的固体物质与水混合，得到第一浆液；(2)将第一浆液进行固液分离，得到第二液体和第二固体；(3)使第二液体、离子化合物和草酸接触得到含有离子的水溶液并且控制所述的含有离子的水溶液的pH值为4-6.5，然后进行固液分离而得到处理液，将所得到的处理液进行双极膜电渗析而获得酸液；(4)至少一部分的第二固体和所得的酸液在离子交换容器中进行离子交换得到含有经离子交换的固体物质的浆液，然后将所得的含有经离子交换的固体物质的浆液进行固液分离，得到第一液体和第一固体，第一固体经处理得到成品或者第一固体被送回到离子交换容器进行进一步的离子交换；(5)用碱性物质将第一液体的pH值调节为4-6.5，然后进行固液分离而得到另一处理液，将所得到的处理液进行双极膜电渗析而获得酸液；(6)重复步骤(4)和(5)一次或多次；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，其中相对于所述含有可交换离子的固体物质的重量，草酸的用量为0.1-10克/千克，例如0.5-5克/千克，0.5-2克/千克。8.前述技术方案中任一项的方法，其中所述含有可交换离子的固体物质是分子筛。9.前述技术方案中任一项的方法，其中所述含有可交换离子的固体物质是含有至少一种模板剂的分子筛。10.前述技术方案中任一项的方法，其中所述双极膜电渗析在双极膜电渗析器中进行，所述双极膜电渗析器包括正极、负极以及位于所述正极和负极之间的至少两个双极膜、至少一个阳离子交换膜和至少一个阴离子交换膜，所述阳离子交换膜和所述阴离子交换膜两两成对将所述双极膜两两隔开。11.前述技术方案中任一项的方法，其中所述含有可交换离子的固体物质选自ZSM-5型分子筛、REUSY分子筛、NaY分子筛、Beta分子筛和MCM-22分子筛。12.前述技术方案中任一项的方法，其中所述含有可交换离子的固体物质是分子筛，其Na2O含量为0.1-20重量％，优选1-15重量％。13.前述技术方案中任一项的方法，其中所述含有可交换离子的固体物质是分子筛，其相对结晶度为50-99％，优选为58％-97％。14.前述技术方案中任一项的方法，其中使用碱将所述液相的pH值调节至4-6.5。15.前述技术方案2-14中任一项的方法，其中离子化合物为硫酸钠、硝酸钠、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、硝酸钾、磷酸钾、磷酸氢钾、磷酸二氢钾、甲酸钠、甲酸钾和季铵化合物中的一种或多种。附图说明图1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。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一种排列方式。具体实施方式本专利技术是对中国专利申请CN103768951A的改进，因此，将中国专利申请CN103768951A的全文引入本文作为参考。本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，该方法包括：双极膜电渗析步骤、离子交换步骤、和固液分离步骤。根据本专利技术，双极膜电渗析、离子交换和固液分离可以在本领域已知的装置中进行。例如，本专利技术的双极膜电渗析、离子交换和固液分离可以在中国专利申请CN103768951A中所述的装置中进行。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。根据本专利技术的方法，所述含有离子的水溶液的来源没有特别限定。例如，所述含有离子的水溶液可以为通过将离子化合物溶解于水中而得到的水溶液。所述离子化合物可以为本领域技术人员熟知的各种离子化合物。一般地，所述离子化合物可以为无机离子化合物和/或有机离子化合物。所述无机离子化合物可以为硫酸钠、硝酸钠、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、硝酸钾、磷酸钾、磷酸氢钾和磷酸二氢钾中的一种或多种。所述有机离子化合物可以为甲酸钠、甲酸钾和季铵化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法，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，得到含有经离子交换的固体物质的浆液；固液分离步骤，该步骤包括对所述含有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，并将所述液相的pH值调节至4‑6.5后进行固液分离，得到处理液；其中所述处理液可以替代至少一部分的所述双极膜电渗析步骤中的含有离子的水溶液；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；其中在双极膜电渗析步骤、离子交换步骤和固液分离步骤中至少一个中存在草酸。

【技术特征摘要】
1.一种对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法，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，得到含有经离子交换的固体物质的浆液；固液分离步骤，该步骤包括对所述含有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，并将所述液相的pH值调节至4-6.5后进行固液分离，得到处理液；其中所述处理液可以替代至少一部分的所述双极膜电渗析步骤中的含有离子的水溶液；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；其中在双极膜电渗析步骤、离子交换步骤和固液分离步骤中至少一个中存在草酸。2.权利要求1的方法，其中所述含有离子的水溶液是通过用水洗涤所述的含有可交换离子的固体物质，然后向所得的洗涤液中添加离子化合物和草酸，将所得的混合物的pH值调节至4-6.5并过滤而获得的含有离子的水溶液。3.权利要求1的方法，其中所述含有可交换离子的固体物质中的可交换离子包括Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+、Si4+和稀土金属离子中的一种或多种。4.权利要求1的方法，其中所述双极膜电渗析步骤、所述离子交换步骤、和所述固液分离步骤循环进行，所述处理液替代至少一部分的或者全部的所述双极膜电渗析步骤中的含有离子的水溶液。5.权利要求1的方法，其中相对于所述含有可交换离子的固体物质的重量，草酸的用量为0.1-10克/千克。6.权利要求1的方法，其中所述液相包含草酸。7.权利要求1的方法，其中该方法包括以下步骤：(1)将含有可交换离子的固体物质与水混合，得到第一浆液；(2)将第一浆液进行固液分离，得到第二液体和第二固体；(3)使第二液体、离子化合物和草酸接触得到含有离子的水溶液并且控制所述的含有离子的水溶液的pH值为4-6.5，然后进行固液分离而得到处理液，将所得到的处理液进...

【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：北京,11