[發明專利]一種硝酸鉀的制備系統及制備方法

在審

• 申請號: 201710376982.8
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107162023A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 韓效釗;嚴勛;張旭;汪小堯
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C01D9/14
• 分類號: C01D9/14;C01D9/12;C01D9/10;C05C1/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司34101
• 代理人: 盧敏

1.一種硝酸鉀的制備系統，包括：

電滲析膜堆、陽電極、陰電極、電解液進樣裝置、第一鹽溶液生成裝置、第二鹽溶液進樣裝置、第三鹽溶液生成裝置、第四鹽溶液進樣裝置、第一鹽溶液存儲裝置、第二鹽溶液存儲裝置、第三鹽溶液存儲裝置、第四鹽溶液存儲裝置、水存儲裝置和直流電源；

所述陰電極與所述直流電源的負極相連；所述陽電極與所述直流電源的正極相連；所述陰電極和所述陽電極分別設置于所述電滲析膜堆的兩邊；

所述電滲析膜堆內部形成陰極室、陽極室、第一鹽室、第二鹽室、第三鹽室和第四鹽室六個隔室；

所述電解液進樣裝置的出口與所述陽極室的進料口相連，所述陽極室的出料口與所述陰極室的進料口相連，所述電解液進樣裝置的進口與所述陰極室的出料口相連，構成電解液的循環回路；

所述第一鹽溶液生成裝置的出口與所述第一鹽室的進料口相連，所述第一鹽溶液生成裝置的進口與所述第一鹽室的出料口相連，構成第一鹽溶液的循環回路；

所述第二鹽溶液進樣裝置的出口與所述第二鹽室的進料口相連，所述第二鹽室的出料口與所述第二鹽溶液存儲裝置的進口相連，所述第二鹽溶液存儲裝置的出口與所述第二鹽溶液進樣裝置的進口相連，構成第二鹽溶液的循環回路；

所述第三鹽溶液生成裝置的出口與所述第三鹽室的進料口相連，所述第三鹽溶液生成裝置的進口與所述第三鹽室的出料口相連，構成第三鹽溶液的循環回路；

所述第四鹽溶液進樣裝置的出口與所述第四鹽室的進料口相連，所述第四鹽室的出料口與所述第四鹽溶液存儲裝置的進口相連，所述第四鹽溶液存儲裝置的出口與所述第四鹽溶液進樣裝置的進口相連，構成第四鹽溶液的循環回路；

所述水存儲裝置的出口分別與所述第一鹽溶液生成裝置、第三鹽溶液生成裝置的進口相連；

所述第一鹽溶液存儲裝置的進口與第一鹽溶液生成裝置的出口通過溢流方式相連；所述第三鹽溶液存儲裝置的進口與第三鹽溶液生成裝置的出口通過溢流方式相連。

2.根據權利要求1所述的制備系統，其特征在于：所述電滲析膜堆由陽離子交換膜、隔網和陰離子交換膜依次交替間隔排列構成，且靠近陽電極和陰電極的均為陽離子交換膜，陽電極與相鄰的陽離子交換膜之間形成陽極室，陰電極與相鄰的陽離子交換膜之間形成陰極室；在陽極室和陰極室之間由依次交替間隔排列的陽離子交換膜和陰離子交換膜構成一個或多個第一鹽室、第二鹽室、第三鹽室和第四鹽室的重復單元。

3.根據權利要求1或2所述的制備系統，其特征在于：所述制備系統還包括夾緊裝置，所述夾緊裝置用于固定所述陰電極、陽電極和電滲析膜堆。

4.根據權利要求1或2所述的制備系統，其特征在于：所述電滲析膜堆內部第一鹽室和第二鹽室之間以陰離子交換膜為間隔實現離子交換，第二鹽室和第三鹽室之間以陽離子交換膜為間隔實現離子交換，第三鹽室和第四鹽室之間以陰離子交換膜為間隔實現離子交換；第四鹽室和與其相鄰的下一重復單元的第一鹽室之間以陽離子交換膜為間隔實現離子交換。

5.一種利用權利要求1～4中任意一項所述制備系統的硝酸鉀的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

將強電解質溶液通過電解液進樣裝置輸送到電滲析膜堆陽極室與陰極室中；

將硝酸鉀溶液通過第一鹽溶液生成裝置輸送到電滲析膜堆第一鹽室中，同時將水存儲裝置中的水以一定流量源源不斷輸送到第一鹽溶液生成裝置中，使得第一鹽溶液生成裝置中第一鹽溶液溢流到第一鹽溶液存儲裝置中；

將硝酸鹽溶液通過第二鹽溶液進樣裝置輸送到電滲析膜堆第二鹽室中；

將氯化鹽溶液通過第三鹽溶液生成裝置輸送到電滲析膜堆第三鹽室中，同時將水存儲裝置中的水以一定流量源源不斷輸送到第三鹽溶液生成裝置中，使得第三鹽溶液生成裝置中第三鹽溶液溢流到第三鹽溶液存儲裝置中；

將氯化鉀溶液通過第四鹽溶液進樣裝置輸送到電滲析膜堆第四鹽室中。

開啟直流電源，第二鹽室中硝酸鹽溶液的硝酸根離子在電場作用下通過陰離子交換膜遷移到第一鹽室中，第四鹽室中氯化鉀溶液的鉀離子在電場作用下通過陽離子交換膜遷移到第一鹽室中，此時鉀離子與硝酸根離子在第一鹽室中結合得到硝酸鉀。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述強電解質溶液選自氫氧化鉀溶液、硝酸鈉溶液、硝酸鉀溶液和硝酸銨溶液中的一種或幾種；所述氯化鹽溶液選自氯化銨溶液、氯化鈉溶液和氯化鎂溶液中的一種或幾種；所述硝酸鹽溶液選自硝酸銨溶液、硝酸鈉溶液和硝酸鎂溶液中的一種或幾種。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：

所述強電解質溶液濃度為0.01～2mol/L；

令第一鹽室生成裝置中硝酸鹽溶液濃度為0.01～3mol/L；令第二鹽溶液進樣裝置中硝酸鹽溶液的摩爾濃度為飽和摩爾濃度；令第三鹽室生成裝置中氯化鹽溶液濃度為0.01～6.5mol/L；令第四鹽溶液進樣裝置中氯化鉀溶液的摩爾濃度為飽和摩爾濃度。