[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于雙極膜電滲析制備偏鎢酸鈉溶液的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710263196.7
• 申請(qǐng)日: 2017-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107082451A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)文娟;張貴清;姚琨;尚廣浩;曹佐英;曾理;李青剛;肖連生
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01G41/00
• 分類(lèi)號(hào): C01G41/00;B01D61/48;B01D61/52
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專(zhuān)利事務(wù)所43114
• 代理人: 魏娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種偏鎢酸鈉溶液的制取方法，特別涉及一種以鎢酸鈉溶液為原料采用雙極膜電滲析技術(shù)制備偏鎢酸鈉溶液的方法。

背景技術(shù)

偏鎢酸鈉是一種重要的鎢化工產(chǎn)品，其分子式為[Na₆(H₂W₁₂O₄₀)·3H₂O]。高濃度的偏鎢酸鈉溶液可達(dá)到高至3.1g/cm³的密度，這種高濃度的溶液可用于石油鉆孔，在雜多酸鹽的制造中用作重要的中間產(chǎn)物，用作燃料電池的電極和用在香煙過(guò)濾嘴中。另外，還用于防火紡織品中。

偏鎢酸鈉溶液可由鎢酸鈉溶液酸化而制備得到。酸化鎢酸鈉溶液至n(H+)/n(WO₄^2-)＝1.5時(shí)，最初形成介穩(wěn)定態(tài)的φ偏鎢酸鹽陰離子，它不能以晶體析出，水溶液中φ-陰離子逐漸變成β-偏鎢酸鹽，最后才轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲钠u酸鹽，即α-偏鎢酸鹽。向鎢酸鈉溶液中加入無(wú)機(jī)酸可以實(shí)現(xiàn)鎢酸鈉溶液的酸化，但大量無(wú)機(jī)酸的引入即增加了酸試劑的消耗，又給偏鎢酸鈉溶液中帶入大量的雜質(zhì)陰離子，影響偏鎢酸鈉的品質(zhì)。工業(yè)上為制備偏鎢酸鈉溶液，常常先制備鎢酸鈉溶液，然后用離子交換法除去部分鈉離子，得到偏鎢酸鈉的稀溶液，最后將溶液濃縮。離子交換法對(duì)鎢酸鈉溶液的濃度有要求，不宜過(guò)高，因此常常需要加水稀釋?zhuān)瑯?shù)脂對(duì)鈉的飽和吸附容量有限，生產(chǎn)效率不高，此外，離子交換法在樹(shù)脂洗滌、解吸和再生過(guò)程中均需消耗大量的水，耗水量和廢水量均很大。

肖連生，張啟修等對(duì)單陽(yáng)膜電解法脫除鎢酸鈉溶液中游離堿進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并完成了工業(yè)試驗(yàn)(肖連生，張啟修，張貴清，龔柏藩，王金明.膜電解法回收鎢酸鈉溶液中游離堿工業(yè)試驗(yàn)研究.膜科學(xué)與技術(shù)，2001，(02)：14-16，21.)。采用單陽(yáng)膜電解，可脫除陽(yáng)極鎢酸鈉原料液中80％的游離堿。

然而采用陽(yáng)離子膜電解法酸化鎢酸鈉溶液，陽(yáng)離子膜電解中利用電極反應(yīng)產(chǎn)生H⁺和OH^-，1張離子膜必須配備1對(duì)電極，陽(yáng)極和陰極上發(fā)生的析出氧氣和析出氫氣的反應(yīng)消耗電能大，因此設(shè)備投資大，能耗較高。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有偏鎢酸鈉制備方法中因無(wú)機(jī)酸消耗大帶來(lái)的系列問(wèn)題或設(shè)備投資大、能耗高等不足，本發(fā)明提供了一種以鎢酸鈉溶液為原料采用雙極膜電滲析技術(shù)制備偏鎢酸鈉溶液的方法；旨在實(shí)現(xiàn)制備過(guò)程中無(wú)外加酸的調(diào)酸模式，獲得高品質(zhì)的偏鎢酸鈉溶液，進(jìn)而克服傳統(tǒng)工藝的不足，提供一種投資低、能耗小、鎢直收率高的偏鎢酸鈉溶液間斷或連續(xù)化生產(chǎn)方法。

現(xiàn)有的陽(yáng)離子膜電解制備方法中，利用電極反應(yīng)產(chǎn)生H+和OH-，1張離子膜必須配備1對(duì)電極，陽(yáng)極和陰極上發(fā)生的析出氧氣和析出氫氣的反應(yīng)消耗電能大，因此設(shè)備投資大，能耗較高，工業(yè)應(yīng)用困難。為克服該類(lèi)技術(shù)難題，本發(fā)明人獨(dú)創(chuàng)性地采用雙極膜電滲析技術(shù)來(lái)制備偏鎢酸鈉溶液。

一種基于雙極膜電滲析制備偏鎢酸鈉溶液的方法，鎢酸鈉溶液經(jīng)雙極膜電滲析系統(tǒng)處理，直接轉(zhuǎn)化得到偏鎢酸鈉溶液；所述的雙極膜電滲析系統(tǒng)為雙極膜和陽(yáng)膜組成的兩隔室單元結(jié)構(gòu)，兩隔室包括酸化室和堿室；所述的酸化室的啟動(dòng)溶液為鎢酸鈉或偏鎢酸鈉溶液，雙極膜電滲析過(guò)程中可不斷向酸化室中補(bǔ)充鎢酸鈉溶液，在直流電場(chǎng)力的作用下，經(jīng)過(guò)雙極膜電滲析過(guò)程實(shí)現(xiàn)鎢酸鈉溶液中部分鈉離子的脫除和pH值的降低，直接在雙極膜電滲析系統(tǒng)的酸化室獲得偏鎢酸鈉溶液。

在電場(chǎng)力作用下，雙極膜中的水會(huì)發(fā)生解離，生成H+和OH-，分別向雙極膜兩側(cè)遷移。利用雙極膜離解水產(chǎn)生H+和OH-，1個(gè)膜堆只需要1對(duì)電極，電極反應(yīng)的電能耗占總水離解電能消耗的百分比低，同時(shí)利用雙極膜離解水的能耗遠(yuǎn)比利用電極反應(yīng)離解水的能耗低，故設(shè)備投資和電能消耗較低。

本發(fā)明通過(guò)膜堆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、堿室和極室溶液選擇、加料方式設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)選擇等途徑，解決了由鎢酸鈉溶液酸化至偏鎢酸鈉溶液過(guò)程中可能遇到的因沉淀析出而阻礙電滲析器正常運(yùn)行的問(wèn)題；實(shí)現(xiàn)了酸化室鎢酸鈉溶液中Na⁺向堿室溶液的高效遷移與脫除、保證了雙極膜電滲析過(guò)程的高效率、低能耗和高鎢收率；避免了堿室溶液和極室溶液對(duì)酸化室偏鎢酸鈉溶液的陰、陽(yáng)離子污染，獲得了高品質(zhì)的偏鎢酸鈉溶液；并實(shí)現(xiàn)了偏鎢酸鈉溶液的間斷或連續(xù)化生產(chǎn)。