[發(fā)明專利]采用離子交換樹脂去除鉻酸鹽溶液中鈣、鎂堿土金屬離子的方法

無效

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• 申請日: 2010-04-07
• 公開（公告）號: CN101817560A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余志輝;齊濤;曲景奎;王麗娜;初景龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號: C01G37/14
• 分類號: C01G37/14;B01D15/04;B01J49/00
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鉻酸鹽溶液的精制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用離子交換樹脂去除鉻酸鹽溶液中鈣、鎂堿土金屬離子的方法，精制后的溶液適用于作為鉻酸鹽電催化合成重鉻酸鹽直至鉻酸酐的原料液。

背景技術(shù)

鉻酸酐簡稱鉻酐，分子式為：CrO₃，是一種重要的鉻化工產(chǎn)品，為強氧化劑，極易潮解，易溶于水，腐蝕性極強，有毒。在鉻鹽產(chǎn)品中，鉻酸酐占總產(chǎn)量的60％，主要用于制備水溶性木材防腐劑鉻砷酸銅，其次是用于金屬精飾、制催化劑、三氧化二鉻和磁性材料二氧化鉻及用作氧化劑、媒染劑等。

在傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中，Na₂Cr₂O₇-H₂SO₄間歇熔融法、外熱連續(xù)法、自熱連續(xù)法、濕法等技術(shù)，產(chǎn)生大量含鉻Na₂SO₄和NaHSO₄副產(chǎn)品，以及高毒性鉻渣，環(huán)境污染極其嚴重。離子膜電催化合成鉻酸酐清潔生產(chǎn)新工藝，是中科院過程工程研究所鉻鹽清潔生產(chǎn)集成技術(shù)的重要組成部分，該流程理論上不消耗氫氧化鈉/鉀，除生產(chǎn)主產(chǎn)品鉻酸酐外，副產(chǎn)品氫氧化鈉/鉀、氧氣、氫氣均為新工藝其它工序的原料，可實現(xiàn)全流程的廢物零排放。鉻酸鈉/鉀是離子膜法電催化合成鉻酸酐的重要原料，而離子膜法電催化合成鉻酸酐技術(shù)對進入陽極電解槽中的鉻酸鹽中的鈣、鎂堿土多價金屬離子雜質(zhì)含量要求極高，否則在電催化合成中，陽極液中的多價陽離子在向陰極液遷移的過程中會與從陰極液反遷移的陰離子相結(jié)合，形成氫氧化物沉淀，堵塞離子交換膜，造成槽電壓上升，電耗增加，電流效率下降。目前，鉻酸鈉/鉀溶液除去微量鈣、鎂雜質(zhì)的方法，多采用化學(xué)沉淀法處理，產(chǎn)生較大固體廢物污染，操作煩雜，勞動強度大，而且很難制得高純度的產(chǎn)品。此外，還有膜分離、電滲析等方法，都因為生產(chǎn)成本高或不能得到合服要求的產(chǎn)品而很少使用。離子交換法是利用離子交換樹脂的交換基團，吸附、交換、螯合金屬離子，然后采用洗脫劑將吸附、交換、螯合上去的離子洗脫下來，從而達到分離、提純的目的。該方法具有易于操作，污染少，能夠得到較純的產(chǎn)品，被廣泛地用于鍋爐用水的軟化、工業(yè)廢水的處理、電子工業(yè)高純水、超高純水的制備、原子能工業(yè)中提鈾和放射性廢水處理，適用于提取、分離、濃縮、凈化等行業(yè)。日本公開專利(平2-107526)介紹了一種鉻酸鈉溶液的精制方法，但是其最多只能將鈣、鎂降到0.4ppm。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種采用離子交換樹脂去除鉻酸鹽溶液中鈣、鎂堿土金屬離子的方法，精制后的鉻酸鹽明顯減少其中鈣、鎂雜質(zhì)含量，可用于作為電催化合成重鉻酸鹽直至鉻酸酐的原料；實現(xiàn)了工藝條件不苛刻，操作簡單，污染少，成本低，樹脂再生容易，可實現(xiàn)連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)。

本發(fā)明用帶有氨基磷酸或亞胺基二乙酸官能團的離子交換樹脂交換去除鉻酸鹽溶液中的鈣、鎂。工藝過程為：

a.先加入過量0.2-0.82g/L的K₂CO₃或Na₂CO₃，再加入過量0.004-0.016g/L?KOH或NaOH精制劑除去其中大部分雜質(zhì)；

b.用過濾器對鉻酸鹽中的懸浮物進行過濾，得到懸浮物含量小于1mg/L的鉻酸鹽溶液；

c.將所得鉻酸鹽溶液動態(tài)地與離子交換樹脂接觸進行離子交換；

d.由步驟c得到的鉻酸鹽溶液經(jīng)稀釋或濃縮制得適用于電解的原料液。

本發(fā)明所述的鉻酸鹽為鉻酸鈉或鉻酸鉀。

所述的離子交換樹脂是具有亞胺基二乙酸或氨基磷酸螯合基團所交聯(lián)的聚苯乙烯顆粒聚合物。

所述的離子交換是在離子交換柱中進行，所用的離子交換柱中離子交換樹脂裝填高度與柱直徑的比在10∶1至25∶1之間，溫度控制在20℃-80℃，pH值控制在8.5-11.5，動態(tài)法流速為1-8ml/min；溶液中的鈣、鎂離子與離子交換樹脂中的堿金屬離子發(fā)生交換，從而達到降低溶液中鈣、鎂離子濃度的目的。

所述的鉻酸鈉溶液濃度為100-600g/L，鉻酸鉀溶液濃度為100-450g/L。

所述的過濾器的平均孔徑在0.1-0.4微米之間。

所述的離子交換樹脂可以重復(fù)使用，其步驟為：吸附飽和后的離子交換樹脂先用水洗掉殘留的溶液和雜質(zhì)，再用3-5％的鹽酸淋洗，淋洗后的樹脂用純水洗滌至接近中性，然后用3-6％的堿溶液將離子交換樹脂轉(zhuǎn)型為K⁺型或Na⁺型，轉(zhuǎn)型后離子交換樹脂用超純水洗滌，直至接近中性。

樹脂吸附、再生原理為：