專(zhuān)利名稱(chēng)：一種硫酸鈉、硫酸氫鈉的電解方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解方法，更具體地說(shuō)是涉及一種配合煙氣脫硫，并能降低能耗，提高產(chǎn)出物濃度的硫酸鈉、硫酸氫鈉的電解方法。
在造紙、化工、冶金、煙氣脫硫環(huán)保等行業(yè)中，有大量的主要含有硫酸鈉(Na2SO4)和硫酸氫鈉(NaHSO4·H2O)的溶液排出，含有上述成份的廢液如果不加以綜合回收利用，不但白白地浪費(fèi)了可再生資源，而且污染了環(huán)境。因此，國(guó)內(nèi)外積極地展開(kāi)了用電解法處理硫酸鈉和硫酸氫鈉的研究，并取得很大進(jìn)展。通過(guò)對(duì)含硫酸鈉、硫酸氫鈉溶液的電解可制得氫氧化鈉(NaOH)和硫酸(H2SO4)，而氫氧化鈉和硫酸在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的電解硫酸鈉、硫酸氫鈉所用的電解槽大都采用陽(yáng)離子交換膜型、隔膜型、雙極膜型、雙膜三室型等。上述電解槽雖可制得較高濃度的氫氧化鈉，但在某些特定的場(chǎng)合，如煙氣脫硫的場(chǎng)合，對(duì)氫氧化鈉的濃度和純度要求并不高，電解后的氫氧化鈉溶液中含有大量的其他成分也無(wú)太大的影響，因?yàn)闅溲趸c溶液是作為脫硫劑循環(huán)使用；相反地，陽(yáng)極產(chǎn)物中的硫酸則希望濃度和純度越高越好。在這種特定場(chǎng)合中，采用現(xiàn)在常用的電解槽型，顯然不很適宜，存在著或者投資及運(yùn)行費(fèi)用太高，或者前處理和后處理工藝復(fù)雜，或者技術(shù)及材料的工業(yè)化成熟程度低等缺點(diǎn)。陰離子膜電解槽雖適合于煙氣脫硫場(chǎng)合使用，但由于存在一定的技術(shù)難度，因而迄今為止尚無(wú)有關(guān)用陰離子膜電解槽電解硫酸鈉、硫酸氫鈉的工藝參數(shù)及如何提高其電解效能的文獻(xiàn)記載，也無(wú)相應(yīng)的工業(yè)報(bào)道。因此，提供一套用于煙氣脫硫場(chǎng)合，并適用于陰離子膜電解槽的工藝方法，就成為一個(gè)亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明的目的即在于提供一種用于煙氣脫硫場(chǎng)合，并適合于陰離子膜電解槽的一種硫酸鈉、硫酸氫鈉的電解方法，使電解的產(chǎn)物能適合于煙氣脫硫中對(duì)脫硫劑的濃度要求，其綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)適合工業(yè)化應(yīng)用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種硫酸鈉、硫酸氫鈉的電解方法，該方法的特征在于a、自電解槽陰極液體入口導(dǎo)入濃度為20-30％、溫度為55-90℃的硫酸鈉和硫酸氫鈉溶液；自電解槽陰極液體出口導(dǎo)出1％-3％氫氧化鈉和18％-28％硫酸鈉混合溶液；b、自電解槽陽(yáng)極液體入口導(dǎo)入濃度大于1％-5％、溫度為55-90℃的稀硫酸溶液；自電解槽陽(yáng)極液體出口導(dǎo)出濃度為5％-10％的濃硫酸溶液；c、電解的電流密度為1500-3500A/m2。
所述電解槽為單膜雙室陰離子膜電解槽。
在溫度為55-90℃、電流密度為1500-3500A/m2的工況下，電解槽的單元槽電壓為3.0-3.8V。
本發(fā)明的積極效果在于，它所提供的硫酸鈉、硫酸氫鈉的電解方法從煙氣脫硫的實(shí)際需要出發(fā)，合理的應(yīng)用陰離子膜電解槽，制定了有效的工藝參數(shù)，使得產(chǎn)出物NaOH的濃度不僅能適用于煙氣脫硫中對(duì)脫硫劑的濃度要求，而且能耗較低。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，用本發(fā)明的方法，每生產(chǎn)一噸100％的NaOH，其電解能耗降低為3000度電。同時(shí)，其產(chǎn)出物中也得到了濃度較高的濃硫酸，因而具有較大的實(shí)用價(jià)值。
下面通過(guò)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說(shuō)明。
本發(fā)明對(duì)硫酸鈉、硫酸氫鈉的電解是在單膜雙室的陰離子膜電解槽中進(jìn)行。電解槽由陰極室、陽(yáng)極室組成，陰極室和陽(yáng)極室之間有陰離子交換膜隔開(kāi)，陽(yáng)極室和陰極室都分別有液體導(dǎo)入口、液體導(dǎo)出口、氣體導(dǎo)出口。在以上工況下，電解槽的設(shè)計(jì)單元槽電壓低于3.5V。槽內(nèi)恒溫85～90℃，電解槽內(nèi)電解液的溫度應(yīng)保證不低于入口溶液的溫度。陰離子膜采用AHA型。電解槽最好采用零極距設(shè)計(jì)，使槽電壓盡可能降低。
本發(fā)明的電解硫酸鈉、硫酸氫鈉方法的主要技術(shù)手段是控制電解槽陰極和陽(yáng)極溶液入口和出口的溶液濃度和溫度，以及電解的電流密度。
本實(shí)施例中，導(dǎo)入電解槽陰極溶液入口硫酸鈉溶液的濃度為20％，進(jìn)入電解槽前加熱到75-80℃。溶液濃度、溫度越高，電解制堿的能耗越小，但太高的濃度將導(dǎo)致整個(gè)脫硫系統(tǒng)的液體溫度必須保持較高的水平，否則會(huì)導(dǎo)致局部因溫度較低而產(chǎn)生結(jié)晶；太高的溫度則易導(dǎo)致電解液沸騰，陰極氣體帶水嚴(yán)重，增加氣液分離的難度。
控制陰極入口溶液的流量，使陰極出口的混合溶液的NaOH濃度為1％，硫酸鈉濃度為19％。NaOH溶液的濃度越低，電解制堿的能耗則越低。但太低的NaOH濃度有可能達(dá)不到對(duì)制堿濃度的要求，例如達(dá)不到脫硫時(shí)對(duì)脫硫劑的濃度要求。
自陽(yáng)極溶液入口導(dǎo)入75-80℃的1％的稀硫酸溶液。溶液濃度太低則不利于保持電解槽陽(yáng)極室的溶液導(dǎo)電性能。但濃度太高時(shí)會(huì)增加硫酸向陰極室的反滲作用，從而增加制堿的能耗。溫度越高，電解制堿的能耗越小，但太高的溫度則易導(dǎo)致電解液沸騰，陽(yáng)極氣體帶水嚴(yán)重，增加氣液分離的難度。
控制陽(yáng)極入口硫酸溶液的流量，使陽(yáng)極液體導(dǎo)出口導(dǎo)出濃度為5％的濃硫酸溶液。電解槽陽(yáng)極濃度太低，勢(shì)必增加硫酸處理難度，濃度太高時(shí)會(huì)增加硫酸向陰極室的反滲作用，從而增加制堿的能耗。
電解的電流密度為3000A/cm2，電流密度越低，電解能耗越低，但增加了電解的工作面積，增加設(shè)備的初投資。
經(jīng)過(guò)充分時(shí)間的電解并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，通過(guò)測(cè)試陰極室的NaOH產(chǎn)量，可以得到每產(chǎn)生1噸100％的NaOH，其電解能耗低于3000度電。
權(quán)利要求
1.一種硫酸鈉、硫酸氫鈉的電解方法，其特征在于a、自電解槽陰極液體入口導(dǎo)入濃度為20-30％、溫度為55-90℃的硫酸鈉和硫酸氫鈉溶液；自電解槽陰極液體出口導(dǎo)出1％-3％氫氧化鈉和18％-28％硫酸鈉混合溶液；b、自電解槽陽(yáng)極液體入口導(dǎo)入濃度大于1％-5％、溫度為55-90℃的稀硫酸溶液；自電解槽陽(yáng)極液體出口導(dǎo)出濃度為5％-10％的濃硫酸溶液；c、電解的電流密度為1500-3500A/m2。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述電解槽為單膜雙室陰離子膜電解槽。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在溫度為55-90℃、電流密度為1500-3500A/m2的工況下，電解槽的單元槽電壓為3.0-3.8V。
全文摘要
一種用于煙氣脫硫場(chǎng)合,并適合于陰離子膜電解槽的硫酸鈉、硫酸氫鈉的電解方法,其特征在于:a、自電解槽陰極液體入口導(dǎo)入濃度為20—30%、溫度為55—90℃的硫酸鈉和硫酸氫鈉溶液;其出口導(dǎo)出1%—3%氫氧化鈉和18%—28%硫酸鈉混合溶液;b、自電解槽陽(yáng)極液體入口導(dǎo)入濃度大于1%—5%、溫度為55—90℃的稀硫酸溶液;其出口導(dǎo)出濃度為5%—10%的濃硫酸溶液;c、電解的電流密度為1500—3500A/m
文檔編號(hào)C25B1/00GK1302920SQ0013085
公開(kāi)日2001年7月11日 申請(qǐng)日期2000年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月14日
發(fā)明者慎義勇, 鄭智慧, 覃征遠(yuǎn), 支男剛 申請(qǐng)人:深圳市柯雷恩環(huán)境科技有限公司