[发明专利]使用双极性膜再生酸，尤其是强有机酸

说明书

本发明涉及电渗析领域，发明主题更具体而言是用双极性膜电渗析方法再生强有机酸。

酸和碱在许多化学品制造中是重要的中间体。在它们使用后，这些酸和碱通常以盐的水溶液形式存在，需要从中将其分离出来。由于环境和经济原因，直接从包含在这些工业废水中的盐再生初始酸和碱是令人满意的。

用双极性膜电渗析可使这种再生得以进行。这种已知方法用电能离解盐溶液的水，根据下述反应再生酸和碱：

盐       酸  碱

为了进行此反应并使物料分离，使用离子交换膜，更具体地，由分别对阴离子和阳离子有选择性的两面组成的双极性膜。在电场作用下，这些膜允许下述反应：

离子H⁺和OH^-然后分别与来自盐的阴离子X^-和阳离子M⁺结合，得到的物种在三室池中被常规(单极)离子交换膜分离。

这种从盐再生酸和碱的方法已经应用于诸多情形，例如：

·从Na₂SO₄再生硫酸(专利公告JP-4-132605和S.SRIDHAR的论文“Elektrodialyse mit bipolaren Membranen”  Chem.Ing.Tech.61(1989)N°5，pp.428-429)；

·从NaCl再生氢氯酸(《化学文摘)》117(16)：153850 m，109(2)：11524u，92(6)：43961f和92(4)：25083s)；

·由其钠盐再生丁酸(《化学文摘》116(18)：182124n)；

·由其氨盐再生马来酸(前面提到的S.SRIDHAR的论文)；

·由  硼酸盐再生硼酸(《化学文摘》1074)：29755p和CA 114(4)：30673m)；

·由其钾盐再生酒石酸(专利公告FR 2 646 421)；

·有机磺酸(《化学文摘》71(12)：5645 1f和专利US 5 221 443)；

市场上可直接应用的双极性膜随制造技术和供应商显示不同的特性。由于它们的性质，双极性膜对阳离子和阴离子原则上不渗透，它们分别为双极性膜的阴离子层和阳离子层所阻止。

发明人观察到，在通过双极性膜电渗析由其盐再生强有机酸的过程中，存在盐的阳离子对酸的污染，尤其是钠的污染。这种污染随选用的碱的浓度水平而变化，它在欲获得  高纯酸时是不利的。因此，对于从甲基磺酸盐的水溶液再生甲磺酸(AMS)，当AMS最后浓缩到高水平时这种污染形成很可观的障碍，存在于酸中的盐也浓缩，达到一定的浓度值，AMS/AMS盐/水三元混合物沉淀，凝聚成团。

发明人测定了来自碱室的碱金属阳离子对酸的污染，碱室由双极性膜与酸室分开；该阳离子不来自盐室，它由单极阴离子膜与酸室分开。

发明人因此发现实际上迄今使用的双极性膜显示阳离子渗漏，尤其是钠渗漏，导致再生操作中酸的污染。

发明人然后发现，通过在双极性膜的阴离子面添加阴离子膜，双极性膜对阳离子(尤其是钠)的渗透性可以大大缩小，而不会对电渗析过程产生明显的负面影响。阴离子交换膜对阳离子有非常低的迁移数，因而形成很有效的屏障以限制它们的扩散。将阴离子膜A、10和双极性膜BP组合起来，如图1所示，即起含多个双极性膜的电渗析池的作用。

本发明的主题因而是使用双极性膜电渗析由其盐再生酸的方法，尤其是强有机酸，其特征在于至少一层附加阴离子膜应用在双极性膜的用于界定碱室的阴离子表面，以减少阳离子对双极性膜另一侧的酸室的污染。

在阴离子膜和双极性膜之间环整个周边进行密封。

作为阴离子膜，可以使用任何商业阴离子膜，例如那些商品名SELEMION^_由Asahi Glass公司销售、商品名NEOSEPTA^_由Tokuyama Soda公司销售或由Solvay公司销售的产品。这些商业膜通常厚度01.～1mm，微孔直径1～30μm。阴离子交换膜通常由一种含化学键连的阳离子基团(如铵或取代铵)的聚合基质组成，例如聚苯乙烯-二乙烯基苯，同时阳离子交换膜含羧酸盐或磺酸盐。