[发明专利]一种电解硫酸钠的工艺流程

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解硫酸钠的工艺流程，具体涉及一种应用阳离子膜电解槽和液体循环槽连续大规模电解工业硫酸钠废水的工艺流程。

背景技术

目前，在造纸、化工、冶金、烟气脱硫等领域中，有大量含有硫酸钠的废水产生，这些硫酸钠废水若不加处理直接排放会引起严重的水体和大气污染。而硫酸钠溶液可以通过电解产生硫酸和氢氧化钠，是一种能够回收利用的有用资源。硫酸钠电解生产硫酸和氢氧化钠的工艺尤其适用于生产原料需要酸、碱，而在生产过程中副产硫酸钠废液的工艺过程。

现有技术中，电解硫酸钠主要是在实验室中进行的，其工艺都是采用间歇试验，无法实现工业化生产的要求。实验所用的离子膜有采用氯碱行业上所用的阳离子膜，由于该膜具有双层结构不耐酸，导致该膜用于电解硫酸钠使用寿命短，无法实现工业化。。国外有报道采用双极膜工艺来电解硫酸钠，双极膜工艺集成度高、能耗低，但该工艺需要采用阴离子膜、阳离子膜和双极膜，其中阴离子膜和双极膜的成本相对阳离子膜高出很多，阴离子膜本身技术不成熟，使用寿命短，且整个双极膜工艺的电流密度较小，无法及时有效处理工业生产中产生的大量硫酸钠废水。

发明内容

本发明的目的在于提供一种克服现有技术缺点的，能够工业化大规模连续电解硫酸钠的工艺流程。

本发明的技术方案如下：

一种电解硫酸钠的工艺流程，包括以下步骤：

(1)对硫酸钠原料溶液进行过滤除杂，除去溶液中的水不溶物；

(2)采用螯合树脂对过滤后的硫酸钠溶液进行选择性离子交换吸附以除去其中的有害离子Ca²⁺、Mg²⁺而得到精制硫酸钠溶液；

(3)精制硫酸钠溶液进入阳极侧的液体循环槽与来自阳离子膜电解槽阳极室的循环硫酸钠溶液搅拌混合；电解所用水进入阴极侧的液体循环槽与来自阳离子膜电解槽阴极室的循环氢氧化钠溶液混合；

(4)阳极和阴极侧的液体循环槽内的一部分液体分别进入阳离子膜电解槽的阳极室和阴极室，在阳离子膜两侧完成电解过程，电解后液出电解槽后，经阳极和阴极侧的气液分离器与电解产生的氧气和氢气分离后，进入对应的液体循环槽；

(5)阳极侧的液体循环槽内的另一部分液体以产品酸的形式排出；阴极侧的液体循环槽内的另一部分液体以产品氢氧化钠的形式排出；

以上所述阳极侧的液体循环槽内连续输入精制硫酸钠，槽内一部分溶液以硫酸产品的形式连续输出，另一部分溶液循环回阳离子膜电解槽阳极室进行电解；以上所述阴极侧的液体循环槽内连续输入电解用水，槽内一部分溶液以氢氧化钠产品的形式连续输出，另一部分溶液循环回阳离子膜电解槽阴极室进行电解。

所述阳离子膜电解槽所用的阳离子膜为全氟磺酸离子膜，所用的阴极和阳极分别为耐酸碱的低析氢过电位阴极和低析氧过电位阳极，所述阴极优选采用不锈钢材料作为阴极，所述阳极优选采用钛镀铱钽涂层材料作为阳极。

所述液体循环槽的液体接触面的材料为抗酸碱耐腐蚀材料，优选为聚丙烯。

所述步骤(1)中硫酸钠原料液经过滤后的不溶物小于50mg/L。

所述步骤(2)中精制后的硫酸钠原料液中Ca²⁺+Mg²⁺＜20ppb。

所述步骤(2)的螯合树脂离子选择性吸附过程采用两柱并联，一根吸附，另一根解吸、交替再生的工艺模式实现连续工业化运行。

所述步骤(3)的搅拌温度为50-60℃。

所述步骤(4)的电解过程中的温度为50-60℃，电流密度为100-3000A/m²。

本发明的有益效果是：本发明选用了适合本工艺的能控温的液体循环槽和全氟磺酸离子膜，并采用了连续进出、搅拌、控温的的运行方式进行电解，使电解槽的电解过程能够连续稳定运行。与现有技术相比，本发明电流密度更大、离子膜成本低，工艺流程及工艺指标先进，运行成本低、生产能力大，完全能够满足工业化连续生产的要求。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图；

图2为本发明所用液体循环槽构造示意图。

附图标记：

1电机；2减速机；3搅拌轴；4搅拌桨；5挡板；6环形空腔；7原料液入口；8循环液入口；9循环液出口；10产品液出口；11控温液入口；12控温液出口。

具体实施方式

通过以下实施实例对本发明进一步说明。

实施例1

本发明的一种电解硫酸钠的工艺流程(参见图1)，包括以下步骤：