CN102021601B - 一种稀废盐酸的混合液电解法 - Google Patents
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Abstract
一种稀废盐酸的混合液电解法，以稀盐酸溶解精制后的食盐至饱和得到电解质混合液；将混合液加热至30℃～90℃通过隔膜或阳离子膜电解槽，以铜网为阴极、钛合金为阳极，槽电压控制在1.9～3.2V、电流密度控制在1000～4000A/m2，得到氯气和氢气；电解采用连续多级的方式，即I级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行II级电解，II级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行III级电解，以此类推，直至混合液的pH＝3～5；电解完成后的混合液再补充食盐至饱和进入隔膜或离子膜电解槽进行正常的氯碱工业生产。本发明与氯碱工业相比，混合液电解制备氯气、氢气的槽电压低、电流效率高。本发明是企业生产所产生的稀废盐酸资源化最为有效的方法之一。
Description
技术领域
本发明涉及一种废盐酸的资源化方法，具体涉及一种以氯碱工业为基础的企业(如聚氯乙烯、氯化聚乙烯、甲苯二异氰酸酯、4，4-二异氰基二酚基甲烷、偶氮二甲酰胺等)生产所产生的稀废盐混合液电解法。
背景技术
以氯碱工业为基础的企业生产所产生的稀废盐酸(1％～15％)回收处理属于世界性难题。国内某氯化聚乙烯企业(12万吨CPE/a，其稀废盐酸产量750m3/d)生产所产生的稀盐酸被当作酸性废水经过碱性物质(石灰石或电石渣)的中和处理后排放，所需费用大约为700万元(排污费除外)，这不仅增加了企业的经济负担，而且是巨大的资源浪费。因此，开发适合稀盐酸资源化技术，实现稀盐酸资源化与污染的零排放，不仅具有良好的经济效益，而且促进其节能减排，走上循环经济的快车道。
文献报道的废盐酸回收与资源化技术分两类。其一，金属制品行业的稀废盐酸(含大量的金属离子)，以获得浓盐酸为目的，一般采用萃取法、焙烧法、蒸发法等。其二，对于使用氯气进行生产的企业(如聚氯乙烯、氯化聚乙烯、甲苯二异氰酸酯、4，4-二异氰基二酚基甲烷、偶氮二甲酰胺等)来讲，所产生的副产物HCl气体或采用直接氧化法、或采用催化氧化法制备氯气，涉及这两种方法的专利文献及研究论文国内外已有很多。
另一种HCl气体资源化方法是用水吸收得到较高浓度的盐酸。由于盐酸供应往往过量而氯气供应不足，用高浓度盐酸电解制备氯气受得了广泛的关注或实际应用。这方面的专利文献、研究论文、生产实践报道国内外也很多，主要围绕降低槽电压、提高电流效率开展的，电解盐酸的浓度一般在20％以上，而浓度低于15％的盐酸电解文献报道尚未见到。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以氯碱工业为基础的企业(如聚氯乙烯、氯化聚乙烯、甲苯二异氰酸酯、4，4-二异氰基二酚基甲烷、偶氮二甲酰胺、盐酸等)生产所产生的稀废盐酸的混合液电解法。
为达到上述目的，本发明采用的方法是：
1)以稀盐酸溶解精制后的食盐至饱和得到电解质混合液，该混合液中HCl的浓度为1％～15％；
2)将混合液加热至30℃～90℃通过隔膜或阳离子膜电解槽，以铜网为阴极、钛合金为阳极，槽电压控制在1.9～3.2V、电流密度控制在1000～4000A/m2，得到氯气和氢气；
3)电解采用连续多级的方式，即I级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行II级电解，II级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行III级电解，以此类推，直至混合液的pH＝3～5；
4)电解完成后的混合液再补充食盐至饱和进入隔膜或离子膜电解槽进行正常的氯碱工业生产。
本发明与氯碱工业相比，混合液电解制备氯气、氢气的槽电压低、电流效率高。本发明是企业生产所产生的稀废盐酸资源化最为有效的方法之一。
具体实施方式
实施例1：
1)以稀盐酸溶解精制后的食盐至饱和得到电解质混合液，该混合液中HCl的浓度为1％；
2)将混合液加热至60℃通过隔膜或阳离子膜电解槽，以铜网为阴极、钛合金为阳极，槽电压控制在1.9V、电流密度控制在1000A/m2，得到氯气和氢气，电流效率(氯气)90～98％；
3)电解采用连续多级的方式，即I级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行II级电解，II级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行III级电解，以此类推，直至混合液的pH＝3；
4)电解完成后的混合液再补充食盐至饱和进入隔膜或离子膜电解槽进行正常的氯碱工业生产。
实施例2：
1)以稀盐酸溶解精制后的食盐至饱和得到电解质混合液，该混合液中HCl的浓度为8％；
2)将混合液加热至30℃通过隔膜或阳离子膜电解槽，以铜网为阴极、钛合金为阳极，槽电压控制在3.2V、电流密度控制在3000A/m2，得到氯气和氢气，电流效率(氯气)90～98％；
3)电解采用连续多级的方式，即I级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行II级电解，II级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行III级电解，以此类推，直至混合液的pH＝4；
4)电解完成后的混合液再补充食盐至饱和进入隔膜或离子膜电解槽进行正常的氯碱工业生产。
实施例3：
1)以稀盐酸溶解精制后的食盐至饱和得到电解质混合液，该混合液中HCl的浓度为5％；
2)将混合液加热至90℃通过隔膜或阳离子膜电解槽，以铜网为阴极、钛合金为阳极，槽电压控制在2.5V、电流密度控制在2000A/m2，得到氯气和氢气，电流效率(氯气)90～98％；
3)电解采用连续多级的方式，即I级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行II级电解，II级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行III级电解，以此类推，直至混合液的pH＝5；
4)电解完成后的混合液再补充食盐至饱和进入隔膜或离子膜电解槽进行正常的氯碱工业生产。
实施例4：
1)以稀盐酸溶解精制后的食盐至饱和得到电解质混合液，该混合液中HCl的浓度为10％；
2)将混合液加热至50℃通过隔膜或阳离子膜电解槽，以铜网为阴极、钛合金为阳极，槽电压控制在2.8V、电流密度控制在2600A/m2，得到氯气和氢气，电流效率(氯气)90～98％；
3)电解采用连续多级的方式，即I级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行II级电解，II级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行III级电解，以此类推，直至混合液的pH＝5；
4)电解完成后的混合液再补充食盐至饱和进入隔膜或离子膜电解槽进行正常的氯碱工业生产。
实施例5：
1)以稀盐酸溶解精制后的食盐至饱和得到电解质混合液，该混合液中HCl的浓度为15％；
2)将混合液加热至70℃通过隔膜或阳离子膜电解槽，以铜网为阴极、钛合金为阳极，槽电压控制在3.0V、电流密度控制在4000A/m2，得到氯气和氢气，电流效率(氯气)90～98％；
3)电解采用连续多级的方式，即I级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行II级电解，II级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行III级电解，以此类推，直至混合液的pH＝4；
4)电解完成后的混合液再补充食盐至饱和进入隔膜或离子膜电解槽进行正常的氯碱工业生产。
本发明对于氯碱工业为基础的企业，其生产所产生的稀废盐酸(必要时需进行适当处理)替代水做溶剂，溶解精制后的食盐至饱和得到电解质混合液；混合液通过隔膜(或离子膜)电解槽电解，槽电压、电流密度控制在适当的范围，得到氯气和氢气；电解采用多级连续的方式(保障较高的电流效率)，即I级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行II级电解，II级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行III级电解以此类推，直至混合液pH＝3～7；电解完成后的混合液再补充食盐至饱和进入隔膜(或离子膜)电解槽进行正常的氯碱工业生产。与氯碱工业相比，混合液电解制备氯气、氢气的槽电压低、电流效率高。本发明(技术)是此类企业生产所产生的稀废盐酸资源化最为有效的方法之一。
Claims (1)
1.一种稀废盐酸的混合液电解法，其特征在于包括以下步骤：
1)以稀盐酸溶解精制后的食盐至饱和得到电解质混合液，该混合液中HCl的浓度为1％～15％；
2)将混合液加热至30℃～90℃，通过隔膜或阳离子膜电解槽，以铜网为阴极、钛合金为阳极，槽电压控制在1.9～3.2V、电流密度控制在1000～4000A/m2，得到氯气和氢气；
3)电解采用连续多级的方式，即I级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行II级电解，II级电解后的混合液再行补充精制食盐至饱和进行III级电解，以此类推，直至混合液的pH＝3～5；
4)电解完成后的混合液再补充食盐至饱和进入隔膜或离子膜电解槽进行正常的氯碱工业生产。
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