[发明专利]利用双极膜电渗析制备pH值为3至4的酸体系

说明书

本发明公开了一种利用双极膜电渗析技术制备pH值为3.0‑4.0酸体系的方法。本发明以含溴溶液作为原料液进行双极膜电渗析，pH值为3.0‑4.0酸体系，并且将该酸体系作为酸性废液通入碱室。本发明可以为提溴过程提供pH值为3.0‑4.0的酸性环境，使溴素收率达到最大值，并且将该酸体系作为提溴后酸性废液通入双极膜膜堆碱室，酸体系将双极膜电渗析产生的碱中和，双极膜膜堆结垢，同时实现了酸性废液零排放，减少环境污染，降低能耗，达到绿色生产的目的。

技术领域

本发明涉及一种利用双极膜电渗析技术制备pH值为3.0至4.0酸体系的方法。具体涉及以卤水/海水为原料液，利用双极膜电渗析技术生产出pH值为3.0至4.0的酸体系作为空气吹出法提溴的介质。

背景技术

目前，许多生产过程中，需要保持特定pH值的液相介质，如空气吹出法提溴需要将含溴原料液酸化至pH值为3.0至4.0、钼酸盐的合成需要pH值为2.0-5.0的酸性介质、某些霉菌的培养需要pH值为3.0-3.5的酸性介质、乙烯装置急冷系统也需要对pH值进行控制、酯交换生产生物柴油则需要在碱性介质中进行。特定pH值环境下，酸/碱作为介质不参与反应，并且能大幅度提高反应速度以及产品产率。在上述需要特定pH值介质的生产过程中，需要消耗大量酸/碱来调整液相pH值，会产生大量酸/碱性废液，以空气吹出法提溴为例，生产1t溴素，需要排放将近6000 m³地下卤水或者20000 m³海水，不恰当的处理此类废液，会对环境造成不可逆转的破坏；用来调整介质pH值得硫酸与盐酸等均属于危险化学品，其运输与保存要求较高，会进一步提高生产成本。

双极膜电渗析技术因其同时产酸产碱的特性，广泛应用于盐资源回收利用、污水处理和有机酸生产等领域。由于双极膜产生的OH^-易与电解质溶液中的镁、钙等离子结合，生成不溶性氢氧化物堵塞膜堆，工业上对电解质溶液进行预处理，以去除Mg²⁺和Ca²⁺等，此过程中存在操作复杂、设备占地面积大和投资成本高的问题。

发明内容

为了解决需要特定pH值环境生产中存在酸性废液排放和膜堆易结垢问题，本发明发明了一种利用双极膜电渗析技术制备pH值为3.0至4.0酸体系的方法，旨在实现生产过程中无外加酸/碱、酸性废液零排放和膜堆无结垢的目的，提供一种环境友好型的连续化生产方法。

双极膜电渗析技术，是在直流电场下，水分子在双极膜中间层发生水解离生产H⁺和OH^-的特性，并且在电场力和阴阳离子交换膜的共同作用下同时产生酸和碱的技术。利用双极膜电渗析同时产酸产碱的特性，本发明开创性地利用了双极膜电渗析技术，制备特定pH值为3.0至4.0的酸体系为空气吹出法提溴提供酸性介质。

通过双极膜电渗析制备pH值为3.0~4.0的酸体系，将所述酸体系泵入中间储罐，之后作为提溴后酸性废液泵入碱室，与双极膜电渗析装置产生的碱中和，得到盐溶液，该过程以较低的能耗提供特定pH值的酸性介质，并且避免酸性废液的排放，无外加酸碱，既能降低经济成本，又可以实现绿色生产的目的。

本发明提供了一种双极膜电渗析技术制备pH值为3.0至4.0酸体系的方法，为空气吹出法提溴过程提供酸性介质，所述方法包括：

所述双极膜电渗析装置，膜堆采用三隔室构型膜堆，由多个膜对组成：在阴阳极板间分别放置阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜，两张膜之间用隔水板隔开；其中，双极膜阳膜侧向阴极板，双极膜阴膜侧向阳极板；阳膜与阴膜构成盐室、阴膜与双极膜阳膜侧构成酸室、双极膜阴膜侧与下一个单元的阳膜构成碱室；在膜堆两侧极板与膜对之间放置两张阳离子交换膜，构成极液室。

所述双极膜电渗析装置盐室与酸室进料液均为含溴溶液，碱室进料液为酸室产生的酸体系，极液室进料液为2.7 wt%硫酸钠溶液。其中，极液室中的硫酸钠溶液回流至电极液储罐中构成循环管路，其余隔室料液均为非循环管路。