[发明专利]溶液中物质的分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种溶液中物质的分离方法，尤其是涉及利用阴阳两离子膜的组合应用，使在水中可解离成为阴阳离子的化合物连同水本身，透过离子膜析出或渗透出，实现水及在水中可解离成为阴阳离子的化合物(电解质)与原混合物中不能解离成为阴阳离子的化合物(非电解质)的相互分离，或者溶液中离子的选择性析出或渗透出，实现物质的分离或复分解反应。

背景技术

在各种生活、餐饮行业、各种工业污水(造纸制浆、石化、生化、农药、纺织、电镀、皮革、染料、涂料等)治理领域或相应的生产领域，均涉及油或其它有机物与水、酸、碱、盐的分离或脱水浓缩问题；在酸水解纤维素、半纤维素或酸水解生物质原料生产水解糖、糠醛等有机化工产品时；发酵工业生产酒精、饮料、药品或各种醇、酮、各种维生素等有机化工产品时；在化学合成、生化合成领域；果汁生产，牛奶制品的生产，中药提取、中药汤汁浓缩、天然香精、天然物质提取、菌体浓缩等领域，海水咸水的淡化，均涉及到不同种类物质的分离、脱水、脱盐、提纯和浓缩问题。

在现有的膜技术领域，镶嵌膜具有使阳、阴离子各自独立透过膜的通道，故其对电解质有较高的透过性；这种膜也可用于分离非电解质与电解质混合溶液中的电解质。但为了使阴、阳离子不互相接触而造成电中和，需在阴、阳离子层中间加一中性区域的介电层。当盐水(NaCl)在压力下通过镶嵌膜时，NaCl从膜一侧压向另一侧，从而一侧盐水变淡；研究表明，用镶嵌膜脱盐淡化的能耗低于现在工业应用的电渗析膜、反渗透膜脱盐淡化的能耗。镶嵌膜主要用于新型压渗析设备的主要部件，压渗析具有超过电渗析和反渗透的潜力，但因镶嵌膜系特性膜，制造工艺复杂，至今尚未研制出具有实用价值的商品膜。本发明的主要目的之一即是解决镶嵌膜难以制造的问题，实现镶嵌膜技术的实际应用。

发明内容

本发明的溶液中物质的分离方法，涉及膜分离技术的各种应用领域，以低成本的方式、工艺上也简单方便地替代或增加现有膜技术应用的领域，降低了现有膜分离技术运行的经济成本，通过阴、阳两离子膜的组合应用，低成本地使含有水、溶解于水中的无机物及有机物的混合物中的水以及在水中可解离成为阴阳离子的化合物，在阴、阳离子膜的接触界面处透过离子膜重新结合后析出和排出，实现水及在水中可解离成为阴阳离子的化合物(电解质)与原混合物中不能解离成为阴阳离子的化合物(非电解质)，主要是有机物的相互分离，或者，使溶液中离子的选择性析出或渗透出，实现物质的分离或复分解。本发明的另一个目的是使不能透过离子膜的大分子物质，不论其是否电离成为阴阳离子，被离子膜所截留，实现与混合物中的水、电解质的相互分离或部分分离。本发明的还一个目的是使不能透过离子膜的大分子有机酸盐水解转化为有机酸及游离碱，而游离碱及水分通过离子膜排出或部分排出，最终实现有机酸类物质的浓缩提取。本发明的目的还有，通过不同结构特征的离子膜的组合应用，实现盐水淡化处理，含碱(酸)水溶液的脱水分离；以及实现含盐水溶液制取含酸、含碱溶液，进一步地使含碱溶液脱水。本发明的目的还包括本发明的膜组合使用方法的扩展应用，应用于加压过滤，气体分离领域。

进一步地，类似上述或改进的分离方法，将一组或多组阴离子和阳离子膜块交替紧密接触排列，组合形成一个仿荷电镶嵌膜的复合膜或组合膜，使混合溶液通过浓差或加压驱动经该复合膜析出水分、可解离成为离子的化合物，截留非电解质的有机化合物。通过使用具有不同特性和功能的阴、阳离子膜的组合，该方法可以广泛地应用于污水处理，工业生产过程中的脱水、浓缩、脱酸、脱碱、脱盐、盐水淡化过程中。

所述的溶液中物质的分离方法，将一组或多组阴离子膜和阳离子膜交替接触或通过多孔的隔层间接接触，形成一个具有缝隙开口的隔板或组合膜，其周边与盛装溶液的容器密封接触，隔板两侧的溶液以盐桥方式连通(以便始终保持两部分溶液中的离子可以自由流动，维持两部分溶液的电中性)，或所形成的隔板的上方或侧面密封后或组合膜的膜与膜之间压紧后(防止溶液直接进入缝隙)完全浸没在混合物溶液中，或在隔板上开出通孔实现溶液的连通，其缝隙开口伸出在容器外部，使混合溶液中的电解质类化合物的阴、阳离子分别通过阴、阳离子膜后析出，析出后再还原为化合物，实现电解质类化合物与非电解质类化合物的相互分离。