[发明专利]一种用于分离硝酸和乙酸的电渗析装置和方法

权利要求书

1.一种用于分离硝酸和乙酸的电渗析装置，其特征在于，所述装置包括壳体(1)，所述壳体(1)的两端分别设置有用于提供直流电场的阳极(2)和阴极(3)，所述壳体(1)内靠近所述阳极(2)附近设置有第一双极性膜(4)，所述壳体(1)内靠近所述阴极(3)附近设置有第二双极性膜(5)，在所述第一双极性膜(4)和所述第二双极性膜(5)之间设置有多个间隔排列的对阴离子具有选择透过性作用的阴离子交换膜(6)，所述第一双极性膜(4)、所述第二双极性膜(5)和多个所述阴离子交换膜将所述壳体(1)内空间分隔开从而依次形成阳极室(7)、硝酸接收室(8)、多级料液室(9)和阴极室(10)；所述阳极室(7)和所述阴极室(10)中分别注有极液，所述多级料液室(9)中间底部设置有进料口，待处理的料液从所述进料口进入所述多级料液室(9)，所述料液成分包括硝酸和乙酸。

2.根据权利要求1所述的用于分离硝酸和乙酸的电渗析装置，其特征在于，所述硝酸接收室(8)与位于所述壳体(1)外部的硝酸产品收集容器(11)连通，以使硝酸产品在所述硝酸接收室(8)和所述硝酸产品收集容器(11)中循环流通，所述硝酸产品收集容器(11)与所述硝酸接收室(8)之间还设置有第一输液泵(13)，用于调节硝酸产品的流量。

3.根据权利要求2所述的用于分离硝酸和乙酸的电渗析装置，其特征在于，所述多级料液室(9)的第一级室依次与位于所述壳体(1)外部的第二输液泵(14)和硝酸溶液容器(12)连通，所述硝酸溶液容器(12)中盛有预制硝酸溶液，通过所述第二输液泵(14)控制进入所述第一级室中预制硝酸溶液的流量。

4.根据权利要求3所述的用于分离硝酸和乙酸的电渗析装置，其特征在于，所述进料口通过管道依次连接第三输液泵(15)和外部的料液罐，通过所述第三输液泵(15)控制料液流量。

5.根据权利要求4所述的用于分离硝酸和乙酸的电渗析装置，其特征在于，所述阳极室(7)和所述阴极室(12)均通过泵注入极液。

6.使用权利要求5所述的电渗析装置进行硝酸和乙酸分离的方法，包括以下步骤：

S1、向阳极室和阴极室中加入设定容量的极液，向硝酸接收室中加入设定容量的硝酸溶液，向硝酸溶液容器中加入预制硝酸溶液，调节第一输液泵、第二输液泵和第三输液泵的流量为设定值；

S2、打开各个泵，含有硝酸和乙酸的混合料液从外部料液罐中通过所述第三输液泵连续流入多级料液室中，预制硝酸溶液通过所述第二输液泵流入多级料液室的第一级室中；

S3、打开电源，调节电流为设定值，在直流电场作用下，混合料液中的硝酸根离子和乙酸根离子经过多层阴离子交换膜的选择透过性作用逐级向阳极做定向移动，迁移速率较快的硝酸根离子在靠近阳极侧富集进而转化为硝酸产品，而迁移速率较慢的乙酸根离子则在靠近阴极侧富集进而转化为乙酸产品；

S4、所述硝酸产品通过管道进入硝酸产品收集容器中，然后又通过所述第一输液泵重新进入所述硝酸接收室中，所述硝酸产品在所述硝酸接收室和所述硝酸产品收集容器中循环流通；

S5、运行设定时间后，从所述硝酸接收室和所述多级料液室的末级室中取适量硝酸产品样品和乙酸产品样品，分别测量所述硝酸产品和所述乙酸产品中硝酸根离子和乙酸根离子浓度，从而得到硝酸产品纯度、乙酸产品纯度及硝酸回收率；

S6、当两次测量得到的纯度差值小于设定阈值时，完成硝酸和乙酸的分离。

7.根据权利要求6所述的用于分离硝酸和乙酸的方法，其特征在于，步骤S1中所述混合料液中硝酸浓度范围为0.01～6mol/L，乙酸浓度范围为0.01～6mol/L；所述预制硝酸溶液的初始浓度范围为0.01～4mol/L；所述极液为硝酸钠溶液或者硝酸溶液，其初始浓度范围为0.01～3mol/L。

8.根据权利要求6所述的用于分离硝酸和乙酸的方法，其特征在于，步骤S3中设置的电流密度范围为5～150mA/cm²。