[發(fā)明專利]一種脫除含硝酸溶液中硝酸的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010022749.1
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111170416B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 歐陽應(yīng)根;肖松濤;葉國安;門毅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F101/16
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;周敏毅

本發(fā)明屬于反應(yīng)凈化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種脫除含硝酸溶液中硝酸的方法。所述的方法依次包括如下步驟：(1)在含硝酸溶液中加入金屬銅，以及亞硝酸鹽和/或亞硝酸進行反應(yīng)；(2)在含硝酸溶液中插入陰極、陽極進行電解，以使金屬銅電化學沉積在陰極上；(3)含硝酸溶液中硝酸濃度仍不達標時，停止電解反應(yīng)，使含硝酸溶液中的硝酸進一步與電化學沉積在陰極上的金屬銅反應(yīng)；或更換新的陰極繼續(xù)電解反應(yīng)，并使含硝酸溶液中的硝酸進一步與電化學沉積在陰極上的金屬銅反應(yīng)；(4)含硝酸溶液中硝酸濃度仍不達標時，重復步驟(2)、(3)，直至含硝酸溶液中硝酸濃度降低到所需水平。利用本發(fā)明的方法，能夠更徹底的脫除含硝酸溶液中的硝酸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于反應(yīng)凈化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種脫除含硝酸溶液中硝酸的方法。

背景技術(shù)

在硝酸體系中完成的化學化工過程，要將硝酸從體系中分離出去(脫除)是比較復雜的，一般采用電滲析、蒸發(fā)濃縮+甲酸(甲醛)脫硝等方法。

電滲析技術(shù)可以將硝酸脫除到0.5mol/L水平，但電滲析過程中，如果原硝酸溶液中含有其它鹽類物質(zhì)，在滲析液中也會有一定量的鹽存在，即滲析獲得的依然是含鹽硝酸，且滲析需要使用純水或低濃度硝酸。

蒸發(fā)濃縮可以將硝酸濃縮到6mol/L左右，超過這個濃度硝酸蒸發(fā)溫度顯著提高，蒸發(fā)速率慢，冷凝液硝酸濃度提高，對鹽的凈化系數(shù)降低。因此需要采用還原劑與硝酸根反應(yīng)，降低硝酸根濃度，同時降低酸度。一般使用可以產(chǎn)生二氧化碳和水的甲酸或甲醛做還原劑。但甲酸或甲醛脫硝需要在80℃以上進行，且反應(yīng)速度控制困難，脫硝深度只能到約1mol/L左右。

而且，這些方法普遍存在二次廢液多，硝酸脫除不徹底等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的首要目的是提供一種脫除含硝酸溶液中硝酸的方法，以能夠更徹底的脫除含硝酸溶液中的硝酸。

為實現(xiàn)此目的，在基礎(chǔ)的實施方案中，本發(fā)明提供一種脫除含硝酸溶液中硝酸的方法，所述的方法依次包括如下步驟：

(1)在含硝酸溶液中加入金屬銅，以及亞硝酸鹽和/或亞硝酸進行反應(yīng)；

(2)在含硝酸溶液中插入陰極、陽極進行電解，以使金屬銅電化學沉積在陰極上；

(3)含硝酸溶液中硝酸濃度仍不達標時，停止電解反應(yīng)，使含硝酸溶液中的硝酸進一步與電化學沉積在陰極上的金屬銅反應(yīng)；或更換新的陰極繼續(xù)電解反應(yīng)，并使含硝酸溶液中的硝酸進一步與電化學沉積在陰極上的金屬銅反應(yīng)；

(4)含硝酸溶液中硝酸濃度仍不達標時，重復步驟(2)、(3)，直至含硝酸溶液中硝酸濃度降低到所需水平。

本發(fā)明的原理如下：

金屬銅可以與硝酸反應(yīng)，生成氮氧化物和水(如下式I)，亞硝酸的引入會進一步降低溶液中氫離子的濃度。

利用電解反應(yīng)，可以將上述產(chǎn)生的銅離子沉積在電極上(如下式II)，產(chǎn)生的硝酸繼續(xù)參與式I的反應(yīng)，而被最終消耗。

最后溶液中的銅離子采用電化學沉積方法回收。

上述整個過程最終產(chǎn)物為氣態(tài)的氮氧化物和氧氣，可將含硝酸溶液中H⁺濃度降低到10-⁷mol/L(在存在鈾、亞硝酸的含硝酸溶液體系中，H⁺濃度可以進一步降低)。上述整個過程脫酸深度通過控制最后需要回收的銅離子濃度來控制。上述整個過程最后回收的銅離子濃度越低，最終殘留在體系中的H⁺濃度越低，即可以根據(jù)后續(xù)工藝需要，控制脫酸后溶液的最終H⁺濃度。