[发明专利]自含有酸和盐的物料中提纯酸的方法

说明书

本发明涉及自含有酸的盐溶液中分离酸的方法。更具体地说，本发明涉及一种包含双极性膜和阴离子膜的装置在由含有酸和盐的溶液中分离酸方面的新用途。

众所周知的是一种具有两个间隔室的电渗析水分裂法。例如，美国专利第4，391，680号揭示了采用氯化钠水溶液的两间隔室水分裂法生成强酸化的氯化钠和氢氧化钠水溶液。现有技术中还公开了一些三间隔室电渗析水分裂器。所揭示的分裂器由交替双极性膜、阴阳离子交换膜组成，由此形成交替的酸、盐及碱的间隔室。美国专利申请第135，562号揭示了三间隔室电渗析水分裂器。美国专利第4，740，281号揭示了采用一种电渗析装置使酸浓缩，接着用一种电渗析三间隔室水分裂器使酸与盐分开，自含有酸和盐的物料中回收酸。

美国专利第4，608，141号揭示了一种多室两间隔室电渗析水分裂器及其用于可溶性盐水溶液的碱化的使用方法。这两篇专利均评述了两间隔室电渗析水分裂器的使用及其用于处理盐类。

两种常规的两间隔室电渗析水分裂器的配置已为公知，其中碱溶液从一两间隔室水分裂器的碱室中排出且经另一两间隔室水分裂器的碱室馈通。在设法提高双极性膜的效率方面，美国专利第3，111，472号（Oda，et    al.）揭示了把一种微孔透水阳离子或中性膜配置在三间隔室电渗析水分裂器的酸和（或）碱室中。

虽然，众所周知，多年来，双极性膜一直用于电渗析水分裂法，以生成酸和碱（Oda    et    al.US2，289，095;Chlanda    et    al.US3，787，304;Jenczewski    et    al.US4，552，635）以及业已报道了其在各种室结构中的应用（化学文摘52∶110706中报道的Oda et al.日本2923（58）;US4，536，269和US4，608，141），但是尚未认识到它们作为高选择性的膜的应用，这些膜仅有效地迁移H⁺或OH^-，故而使它们能在没有产生相反产物的情况下有效地纯化酸。

上述的引用文献中没有一篇揭示用一种诸如两间隔室水分裂器的装置中的双极性膜分离含酸的盐溶液，接着去除盐溶液。

虽然现有技术如美国专利第4，536，269号谈到了阳离子膜可使氢离子的选择性迁移优先于其他阳离子，如先于氢离子的金属离子，但是其选择性小。

本发明是一种酸与含有酸和盐的含水原料流的分离方法。盐包括阳离子类和阴离子类。本发明的方法是通过一种酸纯化装置实施的，该装置包括至少一个包含一阳离子层和一阴离子层的双极性膜。阳离子层使阳离子类通过，而阴离子层使阴离子类通过。阳离子层是一种阴离子阻挡层，而阴离子层是一种阳离子阻挡层。每个两极性膜置于至少一个第一阴离子膜和至少一个第二阴离子膜之间。酸纯化单元具有至少两个间隔室。将两极性膜的阳离子层和至少一个第一阴离子膜之间的空间定义为供料室。将两极性膜的阳离子层和至少一个第二阴离子膜之间的空间定义为产物室。虽然所应用的装置具有与两间隔室水分裂器相同的结构，但功能是完全不同的。

本发明包括把含有酸和盐的含水原料流供给至少一个供料室的步骤。将含水产物原料流供给至少一个产物室。

施加足够的电势，以使直流电横穿该装置，致使把在两极性膜上所形成的氢离子（H⁺）引入产物室。电流使阴离子横移至少一个阴离子膜。阴离子移入至少一个产物室。供料室中酸的浓度由于阴离子的迁移而降低，而H⁺的引入提高了产物室中的酸浓度。本方法还包括自产物室中去除所得的产物流和自供料室去除所得的原料流的步骤。

本装置优先包括至少一个供料室，且每个供料室与一产物室循环交替。在一个最佳实施例中，本装置包括许多最终形成许多产物室和供料室的交替两极性膜和阴离子膜。这样的设置使生产单元紧凑，从而大大地减少了占地和投资。

在本发明方法的另一个实施例中，本装置还包括至少一个在两极性膜的至少一个阴离子选择性渗透层和至少一个阴离子膜之间的阳离子膜。两极性膜的阴离子层与阳离子膜之间的空间被定义为酸室。本发明的这个实施例中所用的装置特别适用于原料流包含可与两极性膜的阴离子层形成络合物或者形成可溶性氢氧化物从而堵塞两极性膜的金属离子。虽然所用装置具有与三间隔室水分裂器相同的结构，但是功能是完全不同的。