[发明专利]一种从玉米浸泡液中提取钾制备钾芒硝和硫酸钾的方法

说明书

本发明提供了一种从玉米浸泡液中提取钾制备钾芒硝和硫酸钾的方法，其包括：提供玉米浸泡液，过滤去除固形物后采用螯合阳离子交换树脂吸附去除钙离子和镁离子；利用阳离子树脂交换柱吸附玉米浸泡液中的钾离子；利用洗脱剂对吸附饱和的阳离子树脂交换柱进行洗脱，并收集获得的解析液；采用膜过滤或电渗析的方式对解析液进行预浓缩处理后进行热浓缩处理，以获得浓缩液；将浓缩液进行降温结晶，以制备钾芒硝晶体；以所述解析液或所述钾芒硝晶体为原料，制备获得硫酸钾晶体。本发明所提供的方法实现了钾元素的循环利用，减少了矿物资源和盐湖资源的消耗，有利于实现碳中和保护生态环境，对中国的农业发展和环境保护具有重大意义。

技术领域

本发明属于资源循环利用领域，具体涉及一种从玉米浸泡液中提取钾制备钾芒硝和硫酸钾的方法。

背景技术

钾是肥料三元素之一，植物体内含钾量一般占干物质重的0.2％～4.1％，仅次于氮，并且，钾在植物生长发育过程中，参与60种以上酶系统的活化、光合作用、同化产物的运输、碳水化合物的代谢和蛋白质的合成等过程。中国既是农业大国，但却是钾贫瘠国家，其中，中国的钾资源可开采储量占全球9％左右，消费量却占全球26％左右，在2020年，钾盐的年需求量突破1000万吨，自给率不足60％，进口依赖度较高。国产钾肥主要以含钾矿物、盐湖资源、海水苦卤等矿物为原料生产硫酸钾，不仅对不可再生矿物资源造成了消耗，还会对资源所在地的生态环境造成影响。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供一种从玉米浸泡液中提取钾制备钾芒硝和硫酸钾的方法，以实现可再生钾资源的循环利用，解决现有钾肥生产技术中消耗不可再生矿物资源和影响矿物资源所在地的生态环境的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种从玉米浸泡液中提取钾制备钾芒硝和硫酸钾的方法，其包括：

预处理：提供玉米浸泡液，利用沉降或膜过滤方法以去除所述玉米浸泡液中的固形物，然后采用螯合阳离子交换树脂吸附去除所述玉米浸泡液中的钙离子和镁离子，以获得第一玉米浸泡液；

吸附处理：利用阳离子树脂交换柱吸附所述第一玉米浸泡液中的钾离子；

解析处理：利用洗脱剂对吸附饱和的阳离子树脂交换柱进行洗脱，并收集获得的解析液，其中，所述洗脱剂包括质量百分比浓度为3％～5％的稀硫酸溶液、质量百分比浓度为3％～5％的硫酸钠溶液和质量百分比浓度为3％～15％且pH值为0.5～4的酸性硫酸钠溶液中的至少一种；

浓缩处理：当所述解析液的pH值低于2时，利用碱性物质将所述解析液调节预定的pH值后，采用膜过滤或电渗析的方式对所述解析液进行预浓缩处理，然后再进行热浓缩处理，以获得所需浓度的浓缩液，其中，所述碱性物质包括氢氧化钾、碳酸钾、氢氧化钠或碳酸钠中的至少一种；

制备钾芒硝：将所述浓缩液进行降温结晶，以制备获得钾芒硝晶体；

制备硫酸钾：以所述解析液或所述钾芒硝晶体为原料，制备获得硫酸钾晶体。

优选地，所述预处理步骤，所述螯合阳离子交换树脂包括CH-93树脂、 IRC748树脂、D402树脂以及S940树脂；所述玉米浸泡液进入所述螯合阳离子树脂交换柱的流速为2BV/h～10BV/h。

优选地，所述吸附处理步骤，所述阳离子树脂交换柱内的填料包括交联苯乙烯强酸型树脂T-42或苯乙烯-二乙烯苯强酸型树脂D001型；所述第一玉米浸泡液进入所述阳离子交换柱的流速为1BV/h～30BV/h。

优选地，所述解析处理步骤，所述洗脱剂在所述阳离子树脂交换柱内的流速为0.5BV/h～30BV/h。

进一步优选地，将吸附处理步骤和解析处理步骤整合至成套的模拟移动床或连续移动床，以实现串联吸附、串联解析以及吸附和解析的连续运行。