[發(fā)明專利]一種電解法制備高純四丙基氫氧化銨的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710018931.8
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN106801233B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 甘永平;張文魁;黃輝;夏陽;梁初;張俊
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C25B3/00
• 分類號: C25B3/00;C25B9/18
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33230
• 代理人: 陳杰

1.一種電解法制備高純四丙基氫氧化銨的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括高純水補加槽(1)、原料液儲罐(2)、中間槽儲罐(3)、中間槽高位罐(4)、陽極槽儲罐(5)、氨水儲罐(6)、陽極槽高位罐(7)、陰極槽儲罐(8)、陰極槽高位罐(9)、電解槽、輸液管(15)、第一輸液泵(16)、第二輸液泵(17)和第三輸液泵(18)；

所述電解槽由1-100組單元電解槽(10)串聯(lián)或串聯(lián)與并聯(lián)組成，所述單元電解槽(10)為三室兩膜板框復(fù)極式電解槽，包括復(fù)極式電極、陰離子交換膜(14)和陽離子交換膜(13)，所述復(fù)極式電極的陽極(12)和陰離子交換膜(14)構(gòu)成陽極室，復(fù)極式電極的陰極(11)和陽離子交換膜(13)構(gòu)成陰極室，陰離子交換膜(14)和陽離子交換膜(13)構(gòu)成中間室，所述陰離子交換膜(14)為全氟聚合物陰離子交換膜，所述陽離子交換膜(13)為全氟聚合物陽離子交換膜；

所述高純水補加槽(1)、陰極槽儲罐(8)、第三輸液泵(18)、陰極槽高位罐(9)、單元電解槽的陰極室和陰極槽儲罐(8)通過輸液管(15)依次順序相連構(gòu)成陰極液回路；所述原料液儲罐(2)、中間槽儲罐(3)、第一輸液泵(16)、中間槽高位罐(4)、單元電解槽的中間室和中間槽儲罐(3)依次順序相連構(gòu)成原料液回路；所述氨水儲罐(6)、陽極槽儲罐(5)、第二輸液泵(17)、陽極槽高位罐(7)、單元電解槽的陽極室和陽極槽儲罐(5)依次順序相連構(gòu)成陽極液回路；

所述原料液儲罐(2)中加入5-25wt%四丙基溴化銨溶液，氨水儲罐(6)中加入1-5wt%的氨水，陰極液回路加入0-5wt%的高純四丙基氫氧化銨溶液。

2.如權(quán)利要求1所述的電解法制備高純四丙基氫氧化銨的系統(tǒng)，其特征在于，所述復(fù)極式電極為板狀鈦基貴金屬氧化物涂層電極或金屬電極，所述鈦基貴金屬氧化物涂層電極的陰極(11)為鈦板基體，鈦基貴金屬氧化物涂層電極的陽極(12)的涂層為RuO 2-TiO 2或IrO2- Ta 2O 5涂層；所述金屬電極為板狀碳鋼、不銹鋼或鈦電極。

3.如權(quán)利要求1所述的電解法制備高純四丙基氫氧化銨的系統(tǒng)，其特征在于，所述電解槽由N組單元電解槽(10)串聯(lián)，或N/M組單元電解槽串聯(lián)，然后M組單元電解槽并聯(lián)組成，所述的N=1-100，N/M、M為整數(shù)。

4.電解法制備高純四丙基氫氧化銨的方法，其特征在于，所述制備方法為連續(xù)電解法或間歇電解法；

所述連續(xù)電解法具體操作為：

（1）接通整個回路的電流，電流密度為10-500A/m², 電解槽中電解液溫度為10-40℃,將1-5wt%氨水加入到氨水儲罐中，5-25wt%四丙基溴化銨溶 液加入到原料液儲罐中，中間室的四丙基溴化銨水解生成(CH 3CH 2CH 2) 4N +和Br -，陽離子 (CH 3CH 2CH 2) 4N +選擇性透過陽離子交換膜，在陰極室和氫氧根形成四甲基氫氧化銨；陰離子 Br -選擇性透過陰離子交換膜，進入陽極室被氧化生成溴素，再與氨水反應(yīng)生成溴化銨和氮氣；

（2）當(dāng)陰極液回路的四丙基氫氧化銨溶液濃度升高至為5-15wt%時，保持溢出四丙基氫氧化銨溶液濃度為5-15wt%，并連續(xù)補加純水；當(dāng)原料液回路四丙基溴化銨溶液濃度變化至10-15 wt%，原料液儲罐連續(xù)補加50wt%的四丙基溴化銨溶液體或固體，保持四丙基溴化銨溶液濃度為10-15wt%；當(dāng)陽極液溶液pH接近8時，氨水罐開始連續(xù)補加20%氨水或氨氣，控制陽極區(qū)回路溶液酸度pH=7.5-8；

所述間歇電解法具體操作為：

（a）接通整個回路的電流，電流密度為10-500A/m², 電解槽中電解液溫度為10-40℃,將1-5wt%氨水加入到氨水儲罐中，5-25wt%四丙基溴化銨溶 液加入到原料液儲罐中，中間室的四丙基溴化銨水解生成(CH 3CH 2CH 2) 4N +和Br -，陽離子 (CH 3CH 2CH 2) 4N +選擇性透過陽離子交換膜，在陰極室和氫氧根形成四甲基氫氧化銨；陰離子 Br -選擇性透過陰離子交換膜，進入陽極室被氧化生成溴素，再與氨水反應(yīng)生成溴化銨和氮 氣；

（b）陰極室加入純水或濃度<3wt%的四丙基氫氧化銨溶液，當(dāng)電解至陰極室四丙基氫氧化銨溶液濃度為5-15wt%時，結(jié)束電解放出陰極液產(chǎn)品，重新補加純水或稀濃度為<3wt%的四丙基氫氧化銨溶液；中間室加25wt%的四丙基溴化銨溶液，結(jié)束電解時濃度控制為10-15wt%，間歇補加四丙基溴化銨固體；陽極室加入1-3wt%氨水，間隙補加氨水或氨氣，結(jié)束電解時溶液濃度控制為pH=7.5-8。