[发明专利]一种硝酸钾的制备系统及制备方法

权利要求书

1.一种硝酸钾的制备系统，包括：

电渗析膜堆、阳电极、阴电极、电解液进样装置、第一盐溶液生成装置、第二盐溶液进样装置、第三盐溶液生成装置、第四盐溶液进样装置、第一盐溶液存储装置、第二盐溶液存储装置、第三盐溶液存储装置、第四盐溶液存储装置、水存储装置和直流电源；

所述阴电极与所述直流电源的负极相连；所述阳电极与所述直流电源的正极相连；所述阴电极和所述阳电极分别设置于所述电渗析膜堆的两边；

所述电渗析膜堆内部形成阴极室、阳极室、第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室六个隔室；

所述电解液进样装置的出口与所述阳极室的进料口相连，所述阳极室的出料口与所述阴极室的进料口相连，所述电解液进样装置的进口与所述阴极室的出料口相连，构成电解液的循环回路；

所述第一盐溶液生成装置的出口与所述第一盐室的进料口相连，所述第一盐溶液生成装置的进口与所述第一盐室的出料口相连，构成第一盐溶液的循环回路；

所述第二盐溶液进样装置的出口与所述第二盐室的进料口相连，所述第二盐室的出料口与所述第二盐溶液存储装置的进口相连，所述第二盐溶液存储装置的出口与所述第二盐溶液进样装置的进口相连，构成第二盐溶液的循环回路；

所述第三盐溶液生成装置的出口与所述第三盐室的进料口相连，所述第三盐溶液生成装置的进口与所述第三盐室的出料口相连，构成第三盐溶液的循环回路；

所述第四盐溶液进样装置的出口与所述第四盐室的进料口相连，所述第四盐室的出料口与所述第四盐溶液存储装置的进口相连，所述第四盐溶液存储装置的出口与所述第四盐溶液进样装置的进口相连，构成第四盐溶液的循环回路；

所述水存储装置的出口分别与所述第一盐溶液生成装置、第三盐溶液生成装置的进口相连；

所述第一盐溶液存储装置的进口与第一盐溶液生成装置的出口通过溢流方式相连；所述第三盐溶液存储装置的进口与第三盐溶液生成装置的出口通过溢流方式相连。

2.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于：所述电渗析膜堆由阳离子交换膜、隔网和阴离子交换膜依次交替间隔排列构成，且靠近阳电极和阴电极的均为阳离子交换膜，阳电极与相邻的阳离子交换膜之间形成阳极室，阴电极与相邻的阳离子交换膜之间形成阴极室；在阳极室和阴极室之间由依次交替间隔排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜构成一个或多个第一盐室、第二盐室、第三盐室和第四盐室的重复单元。

3.根据权利要求1或2所述的制备系统，其特征在于：所述制备系统还包括夹紧装置，所述夹紧装置用于固定所述阴电极、阳电极和电渗析膜堆。

4.根据权利要求1或2所述的制备系统，其特征在于：所述电渗析膜堆内部第一盐室和第二盐室之间以阴离子交换膜为间隔实现离子交换，第二盐室和第三盐室之间以阳离子交换膜为间隔实现离子交换，第三盐室和第四盐室之间以阴离子交换膜为间隔实现离子交换；第四盐室和与其相邻的下一重复单元的第一盐室之间以阳离子交换膜为间隔实现离子交换。

5.一种利用权利要求1～4中任意一项所述制备系统的硝酸钾的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将强电解质溶液通过电解液进样装置输送到电渗析膜堆阳极室与阴极室中；

将硝酸钾溶液通过第一盐溶液生成装置输送到电渗析膜堆第一盐室中，同时将水存储装置中的水以一定流量源源不断输送到第一盐溶液生成装置中，使得第一盐溶液生成装置中第一盐溶液溢流到第一盐溶液存储装置中；

将硝酸盐溶液通过第二盐溶液进样装置输送到电渗析膜堆第二盐室中；

将氯化盐溶液通过第三盐溶液生成装置输送到电渗析膜堆第三盐室中，同时将水存储装置中的水以一定流量源源不断输送到第三盐溶液生成装置中，使得第三盐溶液生成装置中第三盐溶液溢流到第三盐溶液存储装置中；

将氯化钾溶液通过第四盐溶液进样装置输送到电渗析膜堆第四盐室中。

开启直流电源，第二盐室中硝酸盐溶液的硝酸根离子在电场作用下通过阴离子交换膜迁移到第一盐室中，第四盐室中氯化钾溶液的钾离子在电场作用下通过阳离子交换膜迁移到第一盐室中，此时钾离子与硝酸根离子在第一盐室中结合得到硝酸钾。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述强电解质溶液选自氢氧化钾溶液、硝酸钠溶液、硝酸钾溶液和硝酸铵溶液中的一种或几种；所述氯化盐溶液选自氯化铵溶液、氯化钠溶液和氯化镁溶液中的一种或几种；所述硝酸盐溶液选自硝酸铵溶液、硝酸钠溶液和硝酸镁溶液中的一种或几种。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：

所述强电解质溶液浓度为0.01～2mol/L；

令第一盐室生成装置中硝酸盐溶液浓度为0.01～3mol/L；令第二盐溶液进样装置中硝酸盐溶液的摩尔浓度为饱和摩尔浓度；令第三盐室生成装置中氯化盐溶液浓度为0.01～6.5mol/L；令第四盐溶液进样装置中氯化钾溶液的摩尔浓度为饱和摩尔浓度。