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尽管目前市面上有很多双极膜的应用案例,不过你会发现钾盐的双极膜系统非常少。这里面到底有哪些原因?双极膜有进水要求(详情介绍),所以系统基本应用于一价阳离子对应的盐系统。根据元素周期表,再结合日常应用系统可知,主要就四类:锂、钠、钾、铵根等。
其中钠盐最常见,锂盐附加值最高。而针对于双极膜的应用,除了解决废水的环保问题,其次双极膜系统产生的酸、碱附加值尤为重要。
四类一价阳离子对应的氢氧化物,氢氧化锂的附加值最高,氢氧化钾其次,氢氧化钠第三,一水合氨最低。
锂盐、钠盐目前双极膜应用案例非常多,介于两者之间的钾盐为什么迟迟不动?
工艺上可行性分析最好结合具体的系统组成,而对于经济性方面,钾盐具有非常高的经济可行性。
以硫酸钠和硫酸钾为例,采用双极膜转化1T硫酸钾(以固体折算)的投资约为1T硫酸钠的80%左右。而且同样生成1T对应的碱液(折百),氢氧化钾对应的双极膜系统运行能耗仅为氢氧化钠的70-80%。
氢氧化钾的价格远比氢氧化钠、氨水贵。所以大方向上,钾盐比钠盐更适合双极膜转化,核心还是在于钾盐双极膜转化的特殊性。
国内钾盐、氢氧化钾的大致情形?
钾盐形式多为氯化钾和硫酸钾,我国钾资源其实匮乏,大部分均为进口,特别是高品质钾盐。
国产氯化钾主要来源于盐湖,60%晶、粉等产品价格约为2100-2200元/t。硫酸钾则主要以氯化钾为主体原料合成得到,50%粉体产品约为2600-3100元/t不等。
国内氢氧化钾产品,主要为以下产品形式:45/48工业碱液、90/95工业片碱。氢氧化钾合成工艺主要为:离子膜法、隔膜法、水银法。
国内钾盐价格较低,使得没有资源的钾盐企业利润非常有限,而且目前做钾盐加工提纯的企业也比较难做,但是对于氢氧化钾的需求却逐年增加,并且能带来较好的利润空间。
既然如此,双极膜就非常好切入了。
以钾盐为原料,采用双极膜技术制备氢氧化钾稀溶液,然后再辅助其它热法浓缩工艺,可制备对应浓度要求的氢氧化钾溶液产品。
基于目前市场的反馈而言。对于企业,他更希望以成本更低的氯化钾为原料;而以工艺和产品要求角度来说,硫酸钾更合适。
在这类系统中,双极膜主要对比离子膜法工艺,其中不管是对于原盐溶液的预处理要求,还是运行能耗、工艺要求,双极膜技术都具有非常高的优势。
除了制备KOH产品,双极膜也适用于钾盐废水资源化处理。
钾盐的产生基本都是工艺中酸、碱中和产生,而常规能用氢氧化钠、碳酸钠、氨水等的地方,正常很少用KOH。
钾盐废水的产生,目前基本源于有机化工工艺系统,比如:戊唑醇农药产品、邻羟基苯甲酸等生产过程中会产生钾盐废水,而且基本为硫酸钾。
硫酸钾这种盐,溶解度很有特点,110g/L (20℃),易溶于水。这类系统中,硫酸钾往往最终都制备得到硫酸钾副产品外售。
针对于系统中的杂质,主要通过预处理工艺进行控制。而对于硫酸钾的浓度,进水浓度偏低时,可以采用膜浓缩技术进行浓缩。
硫酸钾高盐废水,采用双极膜电渗析制备硫酸和氢氧化钾,其中硫酸浓度7-10%,氢氧化钾浓度7-12%,HCl和KOH都可以直接进行回用。
硫酸钾的双极膜系统,转化1kg硫酸钾,处理能耗仅为2.3-3.0kwh,生产1kg氢氧化钾,处理能耗仅为1.5-2.0kwh。
除了硫酸钾,工艺过程中或者废水处理过程中产生的氯化钾废水也是如此,如马尾藻制碘氯化钾废水、二水间苯三酚工艺氯化钾废水、某类医药中间体废水等。
氯化钾高盐废水,采用双极膜电渗析制备盐酸和氢氧化钾,其中盐酸浓度5-8%,氢氧化钾浓度7-12%,HCl和KOH都可以直接进行回用。
氯化钾的双极膜系统,转化1kg氯化钾,处理能耗仅为1.4-2.0kwh,生产1kg氢氧化钾,处理能耗仅为1.1-1.5kwh。
总而言之。
源头上,企业常规选择钾类添加药剂偏少;末端废水处理上,钾盐容易处置。
钾盐系统具有特殊性,而双极膜具有很好的匹配性。
双极膜既可作为KOH的生产设备切入,也可作为末端钾盐废水资源化设备切入。
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