本发明专利技术涉及化工生产技术领域，具体涉及一种双极性膜置换电渗析装置和采用双极性膜置换电渗析装置制备氢氧化锂的方法。本发明专利技术提供的装置中膜单元中各膜的排列方式为阳膜‑阴膜‑阳膜‑双极性膜，能够使含氯化锂废水经电渗析处理转化为纯水和高纯度氢氧化锂溶液，避免了采用常规电渗析装置时盐溶液中的阴离子通过阴膜后，还有少量阴离子会继续通过双极性膜从而导致产出的碱液纯度不高的问题。实施例结果表明，采用本发明专利技术提供的双极性膜置换电渗析装置对含氯化锂废水进行电渗析处理，产出的氢氧化锂溶液浓度可达2mol/L左右，纯度可达99.5％；电流效率可达到77％，产生每吨氢氧化锂的能耗在2000～3500千瓦时左右。
【技术实现步骤摘要】
双极性膜置换电渗析装置和采用双极性膜置换电渗析装置制备氢氧化锂的方法
本专利技术涉及化工生产
，具体涉及一种双极性膜置换电渗析装置和采用双极性膜置换电渗析装置制备氢氧化锂的方法。
技术介绍
氢氧化锂主要用于电池、润滑脂等领域。当前，氢氧化锂市场已经显露出供需紧张的苗头，其中，高纯度的氢氧化锂市场供应更趋紧张。现如今随着双极膜电渗析技术的发展和完善，很多人使用双极膜制酸碱法制备氢氧化锂，具体是在外加反向直流电场作用下，催化层中的H2O分子在催化剂作用下解离成H+和OH-，并分别通过阳层和阴层向膜两侧的主体溶液中迁移，催化层中的H+和OH-浓度降低使得水解离反应持续不断进行；双极膜就相当于产生H+和OH-离子的水解离发生器。传统的双极膜膜堆由依次设置的一张阳膜、一张阴膜和一张双极膜组成一个膜单元，以该双极膜膜堆为基础的三隔室电渗析法制备的氢氧化锂的最高纯度是97％左右，纯度仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双极性膜置换电渗析装置和采用双极性膜置换电渗析装置制备氢氧化锂的方法，采用本专利技术提供的双极性膜置换电渗析装置能够制备得到高纯度氢氧化锂。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种双极性膜置换电渗析装置，从左到右，包括依次设置的阳极、隔板一、阳极膜、若干重复膜单元、隔板二、阳膜、隔板三、阴极膜、隔板四和阴极；从左到右，所述膜单元包括依次设置的隔板A、阳膜、隔板B、阴膜、隔板C、阳膜、隔板D和双极性膜，所述双极性膜的阴面朝向所述阳极。优选地，所述膜单元的个数为5～30个，相邻膜单元为叠加设置。优选地，所述隔板二、隔板三、隔板A、隔板B、隔板C和隔板D均含有隔板流道；所述隔板一和隔板四均为无流道隔板。优选地，所述隔板B、隔板C和隔板D的隔板流道依次设置为氯化钠溶液循环进出流道、氯化锂溶液循环进出流道和氢氧化锂溶液循环进出流道；从左到右，第一个膜单元中隔板A的隔板流道设置为氯化钠溶液循环进出流道，其余膜单元中隔板A的隔板流道设置为氢氧化钠溶液循环进出流道。优选地，从左到右，将所述膜单元依次划分为四个隔室，其中，隔室二的左侧为阳膜，右侧为阴膜；隔室三的左侧为阴膜，右侧为阳膜；隔室四的左侧为阳膜，右侧为双极性膜的阴面；第一个膜单元的隔室一的左侧为阳极膜，右侧为阳膜，其余膜单元的隔室一的左侧为双极性膜的阳面，右侧为阳膜；所述隔室二的流道连通所述隔板B的氯化钠溶液循环进出流道；所述隔室三的流道连通所述隔板C的氯化锂溶液循环进出流道；所述隔室四的流道连通所述隔板D的氢氧化锂溶液循环进出流道；第一个膜单元的隔室一的流道连通隔板A的氯化钠溶液循环进出流道，其余膜单元的隔室一的流道连通隔板A的氢氧化钠溶液循环进出流道。本专利技术提供了采用上述技术方案所述双极性膜置换电渗析装置制备氢氧化锂的方法，包括以下步骤：向所述双极性膜置换电渗析装置中分别通入氯化锂溶液、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液和氢氧化锂溶液，开泵打循环，在恒电压条件下进行电渗析，得到氢氧化锂。优选地，向所述膜单元的隔室一中通入所述氢氧化钠溶液、向隔室二中通入所述氯化钠溶液、向隔室三中通入所述氯化锂溶液，向隔室四中通入所述氢氧化锂溶液。优选地，所述氢氧化钠溶液、氯化钠溶液、氯化锂溶液和氢氧化锂溶液的体积比为3：(2.8～3.2)：(1.8～2.2)：(0.8～1.2)，开泵打循环后各溶液的流量独立地为115～125L/h。优选地，所述氯化锂溶液和氢氧化钠溶液的初始质量浓度独立为5～15％；所述氯化钠溶液和氢氧化锂溶液的初始质量浓度均为零。优选地，所述电渗析过程中对每个膜单元施加的电压为1.5～2.5V，电流密度为200～600A/m2。本专利技术提供了一种双极性膜置换电渗析装置，本专利技术提供的装置中膜单元中各膜的排列方式为阳膜-阴膜-阳膜-双极性膜，能够使含氯化锂废水经电渗析处理转化为纯水(能够达到国家规定的排放标准，无环境污染问题)和高纯度氢氧化锂溶液，避免了采用常规电渗析装置时盐溶液中的阴离子通过阴膜后，还有少量阴离子会继续通过双极性膜从而导致产出的碱液纯度不高的问题。同时，在电渗析处理过程中会产出氯化钠溶液，所述氯化钠溶液可进行传统双极膜电渗析重新生成氢氧化钠和盐酸，产出的氢氧化钠作为原料重新用于本专利技术所述电渗析处理过程中，无需向外购买。实施例结果表明，采用本专利技术提供的双极性膜置换电渗析装置对含氯化锂废水进行电渗析处理，产出的氢氧化锂溶液浓度可达2mol/L左右，纯度可达99.5％；电流效率可达到77％，产生每吨氢氧化锂的能耗在2000～3500千瓦时左右。此外，本专利技术提供的双极性膜置换电渗析装置结构简单、操作方便，较传统工艺具有成本低、收率高、无三废排放等优点。附图说明图1为本专利技术中双极性膜置换电渗析装置的结构示意图，图中，1为阳极，2-1为阳极膜，2-2为阴极膜，3为阴膜，4为阳膜，5为双极性膜，6为阴极，7为隔板；图2为本专利技术中双极性膜置换电渗析装置的实物图；图3为采用本专利技术中双极性膜置换电渗析装置制备氢氧化锂的原理示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种双极性膜置换电渗析装置，从左到右，包括依次设置的阳极、隔板一、阳极膜、若干重复膜单元、隔板二、阳膜、隔板三、阴极膜、隔板四和阴极；从左到右，所述膜单元包括依次设置的隔板A、阳膜、隔板B、阴膜、隔板C、阳膜、隔板D和双极性膜，所述双极性膜的阴面朝向所述阳极。本专利技术提供的双极性膜置换电渗析装置的结构示意图如1所示，其中，1为阳极，2-1为阳极膜，2-2为阴极膜，3为阴膜，4为阳膜，5为双极性膜，6为阴极，7为隔板。在本专利技术中，所述膜单元的个数可以根据实际需要和装置尺寸增减；作为本专利技术的一个实施例，所述膜单元的个数可以为5～30个，相邻膜单元为叠加设置。作为本专利技术的一个实施例，所述隔板二、隔板三、隔板A、隔板B、隔板C和隔板D均含有隔板流道；所述隔板一和隔板四均为无流道隔板。作为本专利技术的一个实施例，所述隔板B、隔板C和隔板D的隔板流道依次设置为氯化钠溶液循环进出流道、氯化锂溶液循环进出流道和氢氧化锂溶液循环进出流道；从左到右，第一个膜单元中隔板A的隔板流道设置为氯化钠溶液循环进出流道，其余膜单元中隔板A的隔板流道设置为氢氧化钠溶液循环进出流道。作为本专利技术的一个实施例，从左到右，将所述膜单元依次划分为四个隔室，其中，隔室二的左侧为阳膜，右侧为阴膜；隔室三的左侧为阴膜，右侧为阳膜；隔室四的左侧为阳膜，右侧为双极性膜的阴面；第一个膜单元的隔室一的左侧为阳极膜，右侧为阳膜，其余膜单元的隔室一的左侧为双极性膜的阳面，右侧为阳膜；所述隔室二的流道连通所述隔板B的氯化钠溶液循环进出流道；所述隔室三的流道连通所述隔板C的氯化锂溶液循环进出流道；所述隔室四的流道连通所述隔板D的氢氧化锂溶液循环进出流道；第一个膜单元的隔室一的流道连通隔板A的氯化钠溶液循环进出流道，其余膜单元的隔室一的流道连通隔板A的氢氧化钠溶液循环进出流道。在本专利技术的实施例中，所述双极性膜置换电渗析装置的实物图如图2所示，所述双极性膜置换电渗析装置的侧面设置有电极液进水口，起导电作用，不进入隔室；所述双极性膜置换电渗析装置的正面设置有上下两排水嘴(共8个水嘴，其中，上排四个分别对应四个隔室的出水口，下排四个分别对应四个隔室的进水口)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双极性膜置换电渗析装置，其特征在于，从左到右，包括依次设置的阳极、隔板一、阳极膜、若干重复膜单元、隔板二、阳膜、隔板三、阴极膜、隔板四和阴极；从左到右，所述膜单元包括依次设置的隔板A、阳膜、隔板B、阴膜、隔板C、阳膜、隔板D和双极性膜，所述双极性膜的阴面朝向所述阳极。
【技术特征摘要】
1.一种双极性膜置换电渗析装置，其特征在于，从左到右，包括依次设置的阳极、隔板一、阳极膜、若干重复膜单元、隔板二、阳膜、隔板三、阴极膜、隔板四和阴极；从左到右，所述膜单元包括依次设置的隔板A、阳膜、隔板B、阴膜、隔板C、阳膜、隔板D和双极性膜，所述双极性膜的阴面朝向所述阳极。2.根据权利要求1所述的双极性膜置换电渗析装置，其特征在于，所述膜单元的个数为5～30个，相邻膜单元为叠加设置。3.根据权利要求1或2所述的双极性膜置换电渗析装置，其特征在于，所述隔板二、隔板三、隔板A、隔板B、隔板C和隔板D均含有隔板流道；所述隔板一和隔板四均为无流道隔板。4.根据权利要求3所述的双极性膜置换电渗析装置，其特征在于，所述隔板B、隔板C和隔板D的隔板流道依次设置为氯化钠溶液循环进出流道、氯化锂溶液循环进出流道和氢氧化锂溶液循环进出流道；从左到右，第一个膜单元中隔板A的隔板流道设置为氯化钠溶液循环进出流道，其余膜单元中隔板A的隔板流道设置为氢氧化钠溶液循环进出流道。5.根据权利要求4所述的双极性膜置换电渗析装置，其特征在于，从左到右，将所述膜单元依次划分为四个隔室，其中，隔室二的左侧为阳膜，右侧为阴膜；隔室三的左侧为阴膜，右侧为阳膜；隔室四的左侧为阳膜，右侧为双极性膜的阴面；第一个膜单元的隔室一的左侧为阳极膜，右侧为阳膜，其余膜单元的隔室一的左侧为双极性膜的阳面，右侧为阳膜；所述隔室二的流道连通所述隔板B...
【专利技术属性】
技术研发人员：王玲，吴益尔，刘芬，
申请(专利权)人：北京廷润膜技术开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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