[发明专利]纯化水性组合物的方法

说明书

本发明的一个主题是纯化水性组合物、尤其是水性氯化钠组合物。

它更具体地涉及一种用于纯化含硅的水性组合物的方法。

由海水或者通过将岩盐溶解在水中而得到的水性氯化钠组合物含有不同的杂质，具体包括硅、钙、镁、铁、以及还有氨的化合物(铵、氯化铵)、碘代化合物(金属碘化物)以及溴代化合物(金属溴化物)。这些杂质通常是有害的，例如在为了生产氯气以及氢氧化钠而在膜电解池中对氯化钠组合物进行处理时。为了减小这些杂质的含量，通常使意欲用于膜电解的水性氯化钠组合物经受第一次纯化，在此过程中向该溶液中加入氢氧化钠和碳酸钠，以便沉淀出钙和镁。然而，这些方法不会使之有可能得到令人满意的硅的去除。在水性氯化钠组合物中硅的存在已经证明也是用于生产氯气以及水性氢氧化钠溶液的阳离子交换膜电解池的效率损失的一个原因。这个硅源自盐沉积物中NaAlSiO₃O₈类型的含硅盐类岩石的存在。在从用于去除钙和镁的初级纯化中产生的水性氯化钠组合物中大于10ppm、或甚至20ppm的硅含量(表示为SiO₂)是常见的。然而，离子交换膜的生产商一般要求硅的含量低于这些值，以确保他们的膜的正确、持久的运行。

更普遍地，众多法规禁止了工业方法所排放的废水中过度的硅含量。

已知(参见US 4,450,057)从去除钙和镁的纯化所产生的氯化钠水溶液中由此去除硅：通过将pH调节至2与3之间的一个值并然后将溶液流经一种强的阳离子螯合树脂直到在这种接触之后该溶液的pH达到大于5.5的一个值。然而，出现了在连续使用这种已知方法一个长时间段时，观察到压降上的禁止的增大，这是由该水溶液穿过该树脂的通行造成的，当希望得到充分的硅去除时这大大减小了这种已知方法的经济上的优点。

本发明的目的是提供一种从水性组合物中去除硅的方法，该方法是简单的、经济的并且使之有可能实现优异的纯化率、特别地使之有可能满足例如用于水性氯化钠组合物的电解中的离子交换膜的制造商的要求。

因此，本发明在第一实施方案中涉及一种通过从其中去除硅来纯化水性组合物的方法，在该水性组合物中摩尔硅含量高于铝含量，该方法包括以下步骤：

·(1)向该水性组合物中加入含铝化合物，以在所述水性组合物中实现摩尔铝含量大于摩尔硅含量；

·(2)将步骤(1)中得到的组合物的pH控制并维持在高于或等于8并低于或等于10的值，以得到第一沉淀物；

·(3)将以上步骤(2)中形成的沉淀物从该水性组合物中分离，以得到纯化的水性组合物。

在该第一实施方案的第一变体中，该纯化方法另外包括以下步骤：

·(2’)将步骤(2)中得到的水性组合物的pH控制并维持在高于或等于4并低于或等于7的第二值，以得到第二沉淀物；

并且在步骤(3)中将以上步骤(2)和(2’)中形成的沉淀物从该水性组合物中分离，以得到纯化的水性组合物。

在该第一实施方案的第二变体中，该纯化方法另外包括以下步骤：

·(4)将步骤(3)中得到的水性组合物的pH控制并维持在高于或等于4并低于或等于7的第二值，以得到第二沉淀物；

·(5)将以上步骤(4)中形成的沉淀物从该水性组合物中分离，以得到纯化的水性组合物。

待纯化的水性组合物可以是水溶液或水性悬浮液。该水性组合物优选是水溶液，即水与其他组分的均匀混合物。

在待纯化的水性组合物中存在的硅优选是作为一种或多种可溶性含硅化合物、优选是无机化合物存在。将把此类可溶性含硅无机化合物称为可溶性硅石。此类化合物的非限制性实例是Si(OH)₄、其二聚物和低聚物、以及硅酸盐类。

在根据本发明的纯化方法中，在步骤(2)和/或(2’)和/或(4)中得到的沉淀物一般至少包含硅和铝。这些沉淀物优选地至少包含硅和铝，并且更优选地至少包含硅铝酸盐。

根据本发明的方法适合于从含有的硅的量大于铝(作为摩尔含量)的一种水性组合物中去除硅。然而它并非必须含有铝。铝是一种被比喻为重金属的物质并且被视为对环境有害的。在将经过了这个处理的水溶液用于膜电解的情况下，铝也是对这些膜的运行有害的。

非常出人意料地，虽然向该水性组合物中加入了铝，但是根据本发明的方法使之有可能得到一种纯化了硅和铝两者的组合物。不希望限制于一种理论解释，诸位发明人相信这一事实：由于多种多样的硅铝酸盐，有可能从该水性组合物中沉淀并分离。这个变体使之有可能使这个处理适配不同的化学计量的铝/硅比率。

根据本发明，向该水性组合物中加入铝，以得到大于摩尔硅含量的摩尔铝含量。