一种亚硝酸钠和硝酸钙制备亚硝酸钙和硝酸钠的方法

摘要

本发明涉及一种亚硝酸钠和硝酸钙制备亚硝酸钙和硝酸钠的方法，为了解决现有技术中亚硝酸钙生产工艺繁琐，污染环境的问题，提出了一种技术方案为：一种亚硝酸钠和硝酸钙制备亚硝酸钙和硝酸钠的方法包括如下步骤：步骤一：按照预设浓度值配置亚硝酸钠溶液和硝酸钙溶液，再分别加入到亚硝酸钠脱盐液箱和硝酸钙脱盐液箱中；步骤二：使亚硝酸钠溶液进入A通道，硝酸钙溶液进入B通道，开启电源进行电渗析；步骤三：随着电渗析的进行，C通道中得到浓缩的硝酸钠溶液，D通道中得到浓缩的亚硝酸钙溶液；电渗析同时，开启循环泵使四通道中的溶液流通循环；步骤四：蒸发结晶得到亚硝酸钙产品。本发明工艺简单，高效环保。

说明书

技术领域

本发明涉及一种亚硝酸钠和硝酸钙制备亚硝酸钙和硝酸钠的方法，主要用于亚硝酸钙的生产。

背景技术

亚硝酸钙广泛应用于医药工业、有机合成等领域，在混凝土中也是优良的水泥添加剂，需求量很大。在混凝土中用亚硝酸钙作为混合添加剂不仅对钢筋有防腐蚀作用，同时还有良好的防冻、防锈、速凝和增强作用；当混凝土中亚硝酸钙的添加量为2%(质量分数)时，可使桥梁使用寿命延长15～50a，抗压强度增加10～25MPa。

目前，生产亚硝酸钙的方法有：1.铁酸钙法；2.亚硝酸盐复分解法；3.碳酸钙悬浮液吸收NOX法；4.氨氧化制亚硝酸钙法；5.综合法硝酸尾气治理生产亚硝酸钙：硝酸尾气主要由N2、O2、H2O、NOx组成，利用石灰乳液吸收硝酸尾气中的NOx气体，吸收反应生成的混合液称为中和液，溶液中主要含亚硝酸钙，其质量分数为20％左右，将中和液清液负压蒸发浓缩到亚硝酸钙质量分数为45％～55％，再进行喷雾干燥，经气固分离后得到粉末状亚硝酸钙产品。

其中，铁酸钙法、亚硝酸盐复分解法、碳酸钙悬浮液吸收NOX法只适用于实验室或制备少量高纯度产品，目前还没有正式工业化生产，技术尚不成熟；氨氧化制亚硝酸钙法，氨氧化制取氧化氮混合气体发生复分解反应时，会产生有毒、有刺激性气味的一氧化氮和二氧化氮，在生产过程中容易对周边地区造成污染；工艺流程复杂繁琐，因为多个设备占地面积大，无形之中增加了场地成本、设备成本、人工成本等问题，且运行工况不稳定。

综合法硝酸尾气治理生产亚硝酸钙，生产过程中石灰乳液中残渣较多，石灰乳溶液中大颗粒残渣较多，易堵塞管道；石灰乳溶液浓度较低，吸收塔需要频繁出料，人工成本高；中和液亚硝酸钙含量低，系统水过剩中和液中硝酸钙含量波动中和液中硝酸钙含量波动，影响了产品质量。如公开日为20051019，公开号为CN1223511C的中国专利中公布了一种生产亚硝酸钙的新工艺及其设备，该发明采用石灰乳与高温氧化氮气NOx反应来生产亚硝酸钙，工艺流程复杂繁琐，需要频繁出料，人工成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种工艺链简单，生产率高效且环境友好型的亚硝酸钠和硝酸钙制备亚硝酸钙和硝酸钠的方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该亚硝酸钠和硝酸钙制备亚硝酸钙和硝酸钠的方法包括如下步骤：

步骤一：按照预设浓度值配置亚硝酸钠溶液和硝酸钙溶液，将配置好的亚硝酸钠溶液和硝酸钙溶液分别加入到亚硝酸钠脱盐液箱和硝酸钙脱盐液箱中；

步骤二：电渗析采用四通道电渗析装置，四通道电渗析装置包括若干个按一定顺序设置的一定数量的四通道模块，四通道模块中设有交错排列的阴离子交换膜和阳离子交换膜，四通道模块由于阴离子交换膜和阳离子交换膜的分隔形成A通道、B通道、C通道和D通道；使亚硝酸钠溶液进入A通道，硝酸钙溶液进入B通道，开启四通道电渗析溶液循环系统，循环30min，使四通道中的溶液流通循环至稳定后，开启四通道电渗析装置配套电源进行电渗析；

步骤三：电渗析过程中，A通道的钠离子通过阳离子交换膜进入C通道，亚硝酸根离子通过阴离子交换膜进入D通道；B通道的硝酸根离子通过阴离子交换膜进入C通道，钙离子通过阳离子交换膜进入D通道；随着电渗析的进行，C通道中得到浓缩的硝酸钠溶液，D通道中得到浓缩的亚硝酸钙溶液；

步骤四：C通道中得到的硝酸钠溶液进入硝酸钠浓缩液箱中，硝酸钠浓缩液箱中的溶液溢流后进入硝酸钠蒸发结晶单元，蒸发结晶得到高纯度硝酸钠盐产品；D通道中得到亚硝酸钙溶液进入亚硝酸钙浓缩液箱中，亚硝酸钙浓缩液箱中的溶液溢流后进入亚硝酸钙蒸发结晶单元，蒸发结晶得到高纯度亚硝酸钙盐产品。

作为优选，本发明中所述步骤一中亚硝酸钠脱盐液箱的溶液溢流后进入亚硝酸钠脱盐液下级处理单元；硝酸钙脱盐液箱的溶液溢流后进入硝酸钙脱盐液下级处理单元。

作为优选，本发明中所述步骤二中四通道电渗析装置的阴极液和阳极液均采用浓度3-5%的硝酸钠溶液。

作为优选，本发明中所述步骤二中四通道电渗析运行前，向C通道通入5%浓度的硝酸钠溶液，向D通道通入5%质量浓度的亚硝酸钙溶液，作为启机溶液，后期运行一般不需要另外配置。

作为优选，本发明中所述步骤一中亚硝酸钠溶液和硝酸钙溶液的预设浓度值均为10%。

作为优选，本发明中所述步骤三中电渗析同时，检测四通道模块的各通道中溶液的电导率，当A通道和B通道中的溶液电导率与C通道和D通道的溶液电导率相近时，分别向亚硝酸钠脱盐液箱和硝酸钙脱盐液箱添加高浓度的亚硝酸钠溶液和硝酸钙溶液，直到A通道和B通道中的电导率值稳定且均保持在预设浓度值对应电导率后停止添加。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、本发明率先提出亚硝酸钙的四通道电渗析浓缩方法，采用四通道电渗析装置，亚硝酸钠和硝酸钙溶液进行离子配对后，脱盐液进一步采用常规电渗析处理回用，常规电渗析浓水返回原水池循环处理，四通道电渗析形成两股浓缩液分别是含盐量在200g/L以上的亚硝酸钙浓缩液和含盐量在200g/L以上的硝酸钠浓缩液，高浓度亚硝酸钙浓缩液和硝酸钠浓缩液可以进一步进行蒸发结晶制备纯度大于99.5%的亚硝酸钙盐与纯度大于99.5%的硝酸钠盐。

2、本发明采用四通道电渗析置换和蒸发结晶的方法来生产高纯度亚硝酸钙，大大缩短了制备亚硝酸钙的工艺流程，高浓度的亚硝酸钙溶液更易蒸发沉淀，缩小蒸发结晶器的规模，降低能量的消耗，提高亚硝酸钙的整体回收率，且除原料药剂亚硝酸钠和硝酸钙之外无需添加其他药剂，显著降低亚硝酸钙制备的总体成本，同时也更为环保，不会对环境产生二次污染。

3、本发明工艺简化，需求的设备较少，大幅节省了生产原辅药剂、减小占地面积、设备简单易于操作降低设备运行维护成本，降低了总体的系统投资和运行成本。

4、本发明通过检测溶液电导率来监控溶液的浓度变化，操作方便，并且间歇性的补充亚硝酸钠溶液和硝酸钙溶液使得两个脱盐液通道的溶液浓度保持预设浓度值，使得整个电渗析过程保持高效稳定的运行。

附图说明

图1是本发明实施例中亚硝酸钠和硝酸钙制备亚硝酸钙和硝酸钠的制备流程图。

图2是本发明实施例中亚硝酸钠和硝酸钙制备亚硝酸钙和硝酸钠的生产设备结构图。

图3是本发明实施例中四通道电渗析装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图3，本实施例中的亚硝酸钠和硝酸钙制备亚硝酸钙和硝酸钠的方法包括如下步骤：

步骤一：按照预设浓度值配置亚硝酸钠溶液和硝酸钙溶液，将配置好的亚硝酸钠溶液和硝酸钙溶液分别加入到亚硝酸钠脱盐液箱和硝酸钙脱盐液箱中；亚硝酸钠脱盐液箱的溶液溢流后进入亚硝酸钠脱盐液下级电渗析再浓缩处理单元进行再浓缩，浓缩后的浓液作为原液循环补充至亚硝酸钠脱盐液箱；硝酸钙脱盐液箱的溶液溢流后进入硝酸钙脱盐液下级电渗析再浓缩处理单元进行再浓缩，浓缩后的浓液作为原液循环补充至硝酸钙脱盐液箱。

步骤二：电渗析采用四通道电渗析装置，四通道电渗析装置包括按一定顺序设置的一定数量的四通道模块，四通道模块中设有交错排列的阴离子交换膜和阳离子交换膜，四通道模块由于阴离子交换膜和阳离子交换膜的分隔形成A通道、B通道、C通道和D通道；使亚硝酸钠溶液进入A通道，硝酸钙溶液进入B通道，四通道电渗析装置的阴极液和阳极液均采用浓度3%-5%质量浓度的硝酸钠溶液；四通道电渗析运行前，向C通道通入5%浓度的硝酸钠溶液，向D通道通入5%质量浓度的亚硝酸钙溶液，作为启机溶液，后期运行一般不需要另外配置；开启四通道电渗析循环系统的循环泵循环30min至四通道中的溶液流通循环至稳定后，开启四通道电渗析装置配套直流电源进行电渗析。

步骤三：电渗析过程中，A通道的钠离子通过阳离子交换膜进入C通道，亚硝酸根离子通过阴离子交换膜进入D通道；B通道的硝酸根离子通过阴离子交换膜进入C通道，钙离子通过阳离子交换膜进入D通道；随着电渗析的进行，C通道中得到浓缩的硝酸钠溶液含盐量浓度在200g/L以上，D通道中得到浓缩的亚硝酸钙溶液含盐量浓度在200g/L以上；电渗析同时，检测四通道模块的各通道中溶液的电导率，当A通道和B通道中的溶液电导率与C通道和D通道的溶液电导率相近时，分别向亚硝酸钠脱盐液箱和硝酸钙脱盐液箱添加高浓度的亚硝酸钠溶液和硝酸钙溶液，直到A通道和B通道中的电导率值稳定且均保持在预设浓度值对应电导率后停止添加。

步骤四：C通道中得到的硝酸钠溶液进入硝酸钠浓缩液箱中，硝酸钠浓缩液箱中的溶液溢流后进入硝酸钠蒸发结晶单元，蒸发结晶得到硝酸钠产品；D通道中得到亚硝酸钙溶液进入亚硝酸钙浓缩液箱中，高浓度亚硝酸钙浓缩液和硝酸钠浓缩液可以进一步进行蒸发结晶制备纯度大于99.5%的亚硝酸钙盐与纯度大于99.5%的硝酸钠盐。

本实施例中的亚硝酸钠和硝酸钙制备亚硝酸钙和硝酸钠的生产设备包括亚硝酸钠脱盐液箱、硝酸钙脱盐液箱、四通道电渗析装置、硝酸钠浓缩液箱、亚硝酸钙浓缩液箱、极液箱、阳极液循环泵、阴极液循环泵和电渗析溶液循环系统；该电渗析溶液循环系统包括循环泵1-4；四通道电渗析装置包括若干个的四通道模块，四通道模块中设有交错排列的阴离子交换膜和阳离子交换膜，四通道模块由于阴离子交换膜和阳离子交换膜的分隔形成A通道、B通道、C通道和D通道；其中亚硝酸钠脱盐液箱、循环泵1与A通道连接并形成循环通道；硝酸钙脱盐液箱、循环泵3与B通道连接并形成循环通道；硝酸钠浓缩液箱、循环泵2与C通道连接并形成循环通道；亚硝酸钙浓缩液箱、循环泵4与D通道连接并形成循环通道；极液箱、阳极液循环泵与四通道电渗析装置的阳极连接并形成循环通道；极液箱、阴极液循环泵与四通道电渗析装置的阴极连接并形成循环通道。

本实施例中亚硝酸钠脱盐液下级处理单元与亚硝酸钠脱盐液箱连接，硝酸钙脱盐液下级处理单元与硝酸钙脱盐液箱连接，主要用于对脱盐液进一步浓缩处理回用；硝酸钠蒸发结晶单元与硝酸钠浓缩液箱连接；亚硝酸钙蒸发结晶单元与亚硝酸钙浓缩液箱连接；主要用于对制备出的亚硝酸钙和硝酸钠浓缩液蒸发结晶。

本实施例作业时，电渗析的四个通道将分别形成A和B两个脱盐液通道，C和D两个浓缩液通道，并且通过循环泵一直在四通道电渗析装置内循环；A通道和B通道溶液含盐量不断下降，需要间歇的补充亚硝酸钠溶液和硝酸钙溶液以维持10%左右的浓度；在C和D通道中分别形成两股浓缩液，其中C通道是以A通道所提供的钠（Na

本实施例采用特殊构造的四通道电渗析装置，引入亚硝酸根离子（NO

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。