一种对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法技术

本发明专利技术提供了一种对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法，该方法包括以下步骤：对含有离子的溶液进行双极膜电渗析，得到酸液和碱液；使所述含有可交换离子的固体物质与所述酸液或碱液接触，进行离子交换，得到经离子交换的固体物质的浆液；对所述经离子交换的固体物质的浆液进行固液分离，得到固相和液相；将所述固液分离步骤得到的液相循环用作所述双极膜电渗析步骤中的含有离子的溶液；其中，所述双极膜电渗析步骤中的含有离子的溶液中的阴离子浓度或阳离子浓度为０．０１－１０摩尔／升。根据本发明专利技术的含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法，不仅无需另外添加用于离子交换的离子，而且还实现了废液的零排放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法，特别涉及一种清 洁化且低成本地对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法。
技术介绍
据水利部2005年的资料，全国78%流经城市的河段已不适宜作为饮用水源，城市 地下水的50%受到污染。水质污染不仅会直接影响工农业生产，对人体健康也会产生严重 危害。为了实现国家的可持续发展和人与自然的和谐共存，国家制定了工业污水排放的国 家标准GB8978-1996，其中规定石油化工工业铵氮一级排放标准为15mg/L，二级排放标准 为 50mg/Lo石油化工工业过程中经常涉及对固体物质进行离子交换，以对固体物质进行清洁 化处理或者制备具有特定离子的固体物质。但是，现有的对固体物质进行离子交换的方法 存在耗时且废水量大的问题。其中，最具代表性的例子是对分子筛进行脱钠处理。分子筛具有比表面积高、热稳定性和水稳定性好以及孔径均一等结构特点，被广 泛用作催化材料、吸附分离材料与离子交换材料，在石油化工领域中具有广泛的用途。但 是，人工合成的分子筛通常为Na型，需通过离子交换将其转变成氢型或多价金属离子型分 子筛，才能作为酸性催化剂的活性组分使用。目前，在分子筛制备的过程中，脱除钠离子的方法主要有铵交换方法。但铵交换 方法普遍存在的问题是分子筛原粉需经铵交换制成NH4型分子筛，再焙烧才能转变为氢型 分子筛，但是，由于化学平衡的限制，NH4+不能一次完全取代Na+，为得到低Na2O含量的分子 筛，铵交换过程需重复进行多次，从而产生大量超标的铵氮废水。为了满足铵氮排放量小于 15mg/L的国家标准，需要对废水进行处理，但是，对所述废水进行处理的过程不仪能耗大而 且成本高。此外，常规铵离子交换方法需反复调节环境的酸碱性，操作复杂且效率低。因此，为了满足日益严格的环保法规以及工厂提高经济效益的要求，迫切需要开 发绿色环保并可以提高经济效益的对固体物质进行离子交换的技术。
技术实现思路
本专利技术正是为了弥补现有技术的不足，提供一种清洁化且低成本地对含有可交换 离子的固体物质进行离子交换的方法。根据本专利技术的对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法，该方法包括以 下步骤双极膜电渗析步骤，该步骤包括对含有离子的溶液进行双极膜电渗析，得到酸液 禾口碱液；离子交换步骤，该步骤包括使所述含有可交换离子的固体物质与所述酸液或碱液 接触，进行离子交换，得到经离子交换的固体物质的浆液；固液分离步骤，该步骤包括对所述经离子交换的固体物质的浆液进行固液分离，得到固相和液相；将所述固液分离步骤得到的液相循环用作所述双极膜电渗析步骤中的含有离子 的溶液；其中，所述双极膜电渗析步骤中的含有离子的溶液中的阴离子浓度或阳离子浓度 为0.01-10摩尔/升。本专利技术将双极膜电渗析技术与固体物质的离子交换过程相结合，将离子交换过程 中产生的液相循环用作所述双极膜电渗析步骤中的含有离子的溶液，以制备酸液和碱液， 并接着将该酸液和/或碱液用于固体物质的离子交换，从而在对所述液相进行回收的同 时，实现了所述液相的再利用和废液的零排放。本专利技术的对含有可交换离子的固体物质进 行离子交换的方法利用了双极膜电渗析可以解离水，从而产生氢离子和氢氧根离子的特 性，使所述氢离子和/或氢氧根离子与所述液相中含有的阴离子和/或阳离子结合，生成离 子交换所需要的酸和/或碱，因此，无需另外添加其它用于离子交换的离子，从而减少了化 学试剂的使用量，不仅降低了生产成本，提高了经济效益，而且还进一步减少了对环境产生 的污染。本专利技术的对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法中，由所述双极膜电 渗析制备的所述酸和/或碱不仅可以用于对所述固体物质进行离子交换，还可以回收再利 用，从而进一步降低了生产成本，提高了工厂的经济效益。附图说明图1为适用于本专利技术的方法的双极膜电渗析器的膜堆和对电极的第一种排列方 式的示意图；图2为适用于本专利技术的方法的双极膜电渗析器的膜堆和对电极的第二种排列方 式的示意图；图3为适用于本专利技术的方法的双极膜电渗析器的膜堆和对电极的第三种排列方 式的示意图；图4为采用本专利技术的方法对Na型分子筛进行脱钠的工艺流程图。 具体实施例方式本专利技术提供了，该方法包 括以下步骤双极膜电渗析步骤，该步骤包括对含有离子的溶液进行双极膜电渗析，得到酸液 禾口碱液；离子交换步骤，该步骤包括使所述含有可交换离子的固体物质与所述酸液或碱液 接触，进行离子交换，得到经离子交换的固体物质的浆液；固液分离步骤，该步骤包括对所述经离子交换的固体物质的浆液进行固液分离， 得到固相和液相；将所述固液分离步骤得到的液相循环用作所述双极膜电渗析步骤中的含有离子 的溶液；其中，所述双极膜电渗析步骤中的含有离子的溶液中的阴离子浓度或阳离子浓度 为0.01-10摩尔/升。根据本专利技术的对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法将双极膜电渗 析方法与所述固体物质的离子交换过程相结合，将离子交换过程中产生的液相循环用作所 述双极膜电渗析步骤中的含有离子的溶液，制备离子交换过程所需的酸和/或碱，从而消 除了离子交换过程中的废液排放，将对环境的污染最小化。根据本专利技术的对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法，其中，所述固 体物质可以为本领域技术人员熟知的各种类型的含有可交换离子的固体物质。所述固体 物质优选为分子筛、离子交换树脂和凝胶中的一种或多种，更优选为分子筛，且最优选为Na 型分子筛。具体地，所述分子筛可以为本领域技术人员熟知的各种分子筛，包括微孔硅铝分 子筛和/或介孔硅铝分子筛。所述微孔硅铝分子筛是指孔径为0. 3-2nm的硅铝分子筛，所 述介孔硅铝分子筛是指孔径为2-lOOnm的硅铝分子筛。所述微孔硅铝分子筛可以为Y型分 子筛、X型分子筛、A型分子筛、L型分子筛、Beta型分子筛、ZSM-5型分子筛、ZSM-22型分子 筛、ZSM-Il型分子筛、ZSM-23型分子筛、ZSM-35型分子筛、MCM-22型分子筛、MCM-49型分 子筛、MCM-36型分子筛和MCM-56型分子筛中的一种或多种。所述介孔硅铝分子筛可以为 MCM-41型分子筛、MCM-48型分子筛、MCM-50型分子筛、SBA-15型分子筛、SBA-16型分子筛、 MSU-I型分子筛和MSU-2型分子筛中的一种或多种。所述微孔硅铝分子筛和介孔硅铝分子 筛中SiOdPAl2O3的摩尔比(即，硅铝比)可以为1-500，优选为3-500，更优选为5-500，且 最优选为5-30。所述凝胶可以为本领域技术人员熟知的各种凝胶，包括硅铝凝胶、硅钛凝胶、硅 硼凝胶、锌铝凝胶和镁铝凝胶中的一种或多种。上述列举的固体物质仅为示例性的，本领域技术人员所公知的是本专利技术并不限 于上述列举的固体物质，任何含有可交换离子的固体物质均可采用本专利技术的方法进行离子 交换。根据本专利技术的对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法包括双极膜电 渗析步骤，该步骤包括对含有离子的溶液进行双极膜电渗析，得到酸液和碱液。所述含有离子的溶液一般为含有离子的水溶液。所述含有离子的溶液中的阳离子 可以为任何能够与氢氧根离子形成碱的阳离子，所述含有离子的溶液中的阴离子可以为任 何能够与氢离子形成酸的阴离子。所述含有离子的溶液中的阴离子的浓度或阳离子的浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：双极膜电渗析步骤，该步骤包括对含有离子的溶液进行双极膜电渗析，得到酸液和碱液；离子交换步骤，该步骤包括使所述含有可交换离子的固体物质与所述酸液或碱液接触，进行离子交换，得到经离子交换的固体物质的浆液；固液分离步骤，该步骤包括对所述经离子交换的固体物质的浆液进行固液分离，得到固相和液相；将所述固液分离步骤得到的液相循环用作所述双极膜电渗析步骤中的含有离子的溶液；其中，所述双极膜电渗析步骤中的含有离子的溶液中的阴离子浓度或阳离子浓度为０．０１－１０摩尔／升。

【技术特征摘要】
1.一种对含有可交换离子的固体物质进行离子交换的方法，其特征在于，该方法包括 以下步骤双极膜电渗析步骤，该步骤包括对含有离子的溶液进行双极膜电渗析，得到酸液和碱液；离子交换步骤，该步骤包括使所述含有可交换离子的固体物质与所述酸液或碱液接 触，进行离子交换，得到经离子交换的固体物质的浆液；固液分离步骤，该步骤包括对所述经离子交换的固体物质的浆液进行固液分离，得到 固相和液相；将所述固液分离步骤得到的液相循环用作所述双极膜电渗析步骤中的含有离子的溶液；其中，所述双极膜电渗析步骤中的含有离子的溶液中的阴离子浓度或阳离子浓度为 0.01-10摩尔/升。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述固体物质为分子筛、离子交换树脂和凝胶中 的一种或多种。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述分子筛为微孔硅铝分子筛和/或介孔硅铝分 子筛。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述微孔硅铝分子筛为Y型分子筛、X型分子筛、 A型分子筛、L型分子筛、Beta型分子筛、ZSM-5型分子筛、ZSM-22型分子筛、ZSM-Il型分子 筛、ZSM-23型分子筛、ZSM-35型分子筛、MCM-22型分子筛、MCM-49型分子筛、MCM-36型分 子筛和MCM-56型分子筛中的一种或多种；所述介孔硅铝分子筛为MCM-41型分子筛、MCM-48 型分子筛、MCM-50型分子筛、SBA-15型分子筛、SBA-16型分子筛、MSU-I型分子筛和MSU-2 型分子筛中的一种或多种。5.根据权利要求2-4中任意一项所述的方法，其中，所述分子筛为Na型分子筛。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：周丽娜，罗一斌，刘中清，舒兴田，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]