[發(fā)明專利]一種對含有可交換離子的固體物質進行離子交換的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210427687.8
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN103768951A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 劉中清;周麗娜;羅一斌;舒興田
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: B01D61/44
• 分類號: B01D61/44
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉國平;顧映芬

技術領域

本發(fā)明涉及一種對含有可交換離子的固體物質進行離子交換的方法，特別涉及一種清潔化且低成本地對含有可交換離子的固體物質進行離子交換的方法。

背景技術

據(jù)水利部2005年的資料，全國78%流經(jīng)城市的河段已不適宜作為飲用水源，城市地下水的50%受到污染。水質污染不僅會直接影響工農業(yè)生產，對人體健康也會產生嚴重危害。為了實現(xiàn)國家的可持續(xù)發(fā)展和人與自然的和諧共存，國家制定了工業(yè)污水排放的國家標準GB8978-1996，其中規(guī)定石油化工工業(yè)銨氮一級排放標準為15mg/L，二級排放標準為50mg/L。

石油化工工業(yè)過程中經(jīng)常涉及對固體物質進行離子交換，以對固體物質進行清潔化處理或者制備具有特定離子的固體物質。但是，現(xiàn)有的對固體物質進行離子交換的方法存在耗時且廢水量大的問題。其中，最具代表性的例子是對分子篩進行脫鈉處理。

分子篩具有比表面積高、熱穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性好以及孔徑均一等結構特點，被廣泛用作催化材料、吸附分離材料與離子交換材料，在石油化工領域中具有廣泛的用途。但是，人工合成的分子篩通常為Na型，需通過離子交換將其轉變成氫型或多價金屬離子型分子篩，才能作為酸性催化劑的活性組分使用。

目前，在分子篩制備的過程中，脫除鈉離子的方法主要有銨交換方法。但銨交換方法普遍存在的問題是：分子篩原粉需經(jīng)銨交換制成NH4型分子篩，再焙燒才能轉變?yōu)闅湫头肿雍Y，但是，由于化學平衡的限制，NH4+不能一次完全取代Na⁺，為得到低Na₂O含量的分子篩，銨交換過程需重復進行多次，從而產生大量超標的銨氮廢水。為了滿足銨氮排放量小于15mg/L的國家標準，需要對廢水進行處理，但是，對所述廢水進行處理的過程不僅能耗大而且成本高。此外，常規(guī)銨離子交換方法需反復調節(jié)環(huán)境的酸堿性，操作復雜且效率低。

因此，為了滿足日益嚴格的環(huán)保法規(guī)以及工廠提高經(jīng)濟效益的要求，迫切需要開發(fā)綠色環(huán)保并可以提高經(jīng)濟效益的對固體物質進行離子交換的技術。

CN102049193A公開了一種對含有可交換離子的固體物質進行離子交換的方法，該方法包括：采用雙極膜電滲析對含有離子的溶液進行雙極膜電滲析，從而制備酸液或堿液；將所述酸液或堿液與含有可交換基團的固體物質進行離子交換，并將交換得到的漿液進行固液分離，將固液分離得到的液相循環(huán)用作雙極膜電滲析中的含有離子的溶液。采用該方法對含可交換離子的固體物質進行離子交換，一方面能夠實現(xiàn)離子交換的目的，另一方面能夠減少化學試劑的使用量，實現(xiàn)廢液的零排放。

發(fā)明內容

本發(fā)明的發(fā)明人在實踐中發(fā)現(xiàn)，采用CN102049193A中公開的方法用酸液對可交換離子為陽離子的固體物質進行離子交換時，存在電滲析電耗高的問題。

本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因可能是：含可交換離子的固體物質含有能夠與OH^-形成水不溶性物質的可交換離子，在進行離子交換時，這些能夠與OH^-形成水不溶性物質的可交換離子與H⁺交換，從而進入通過固液分離而得到的液相中，將含有能夠與OH^-形成水不溶性物質的可交換離子的液相循環(huán)送入離子交換裝置進行雙極膜電滲析，以制備用于離子交換的酸液時，上述能夠與OH^-形成水不溶性物質的可交換離子與雙極膜電滲析過程中產生的OH^-結合，形成沉淀，沉積在離子交換膜的表面上，阻礙了離子遷移，導致離子交換膜的電阻增大，電滲析初始階段電流強度下降，雙極膜電滲析裝置的電耗增加。基于上述發(fā)現(xiàn)，產生了本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種對含有可交換離子的固體物質進行離子交換的方法，該方法包括以下步驟：

雙極膜電滲析步驟，該步驟包括對含有離子的水溶液進行雙極膜電滲析，得到酸液；

離子交換步驟，該步驟包括使所述含有可交換離子的固體物質與所述酸液接觸，進行離子交換，得到經(jīng)離子交換的固體物質的漿液，所述固體物質中的可交換離子含有能夠與OH^-形成水不溶性物質的離子；

固液分離步驟，該步驟包括對所述經(jīng)離子交換的固體物質的漿液進行固液分離，得到第一固相和第一液相，并將所述第一液相的pH值調節(jié)為8以上后進行固液分離，得到處理液；

將所述處理液循環(huán)至所述雙極膜電滲析步驟中，代替至少部分含有離子的水溶液進行雙極膜電滲析，以得到所述酸液；

其中，所述含有離子的水溶液中的陰離子濃度或陽離子濃度為0.01-10摩爾/升。