一种利用阴离子膜分离氟硅酸-氢氟酸的方法与流程

本发明涉及化工生产领域，具体涉及一种利用阴离子膜分离氟硅酸-氢氟酸的方法。

背景技术：

1、在萤石法生产氟化氢、氢氟酸刻蚀玻璃等加工过程中有大量的氟硅酸-氟硅酸混合物产生，氟硅酸和氢氟酸浓度通常为5-40％不等，还混有少量的硫酸，一般浓度在1-2％，并伴有难以沉淀的氟硅酸钠、氟硅酸钾等固体。由于氟硅酸和氢氟酸较为接近的性质，在未进行化学变化的情况下，很难找到将该混合液分离成氟硅酸和氢氟酸的方法。一般情况下，氟硅酸-氢氟酸溶液被用来加工成氟盐或通过石灰中和的方式除去酸性而变成氟化钙(氟硅酸钙)堆存。

2、随着新型有机膜材料及其应用技术的发展，其在液相和气相的分离优越性与日俱增，应用范围越发广阔。膜分离通常具有分离效率高、能耗低、成本低的特点。其中，阴离子膜孔道和电荷分布独特性，对阴离子通过性具有较高的选择性。

3、现有技术中存在氟硅酸-氢氟酸溶液中氟硅酸和氢氟酸难以直接分离的问题。

技术实现思路

1、本发明针对氟硅酸-氢氟酸溶液中氟硅酸和氢氟酸难以直接分离的问题，目的在于提供了一种利用阴离子膜进行氟硅酸、氢氟酸分离的方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种利用阴离子膜分离氟硅酸-氢氟酸的方法，包括以下步骤：

4、向氟硅酸-氢氟酸混合物中，加入絮凝剂，陈化，然后加入脱硫剂，进行脱硫反应后得到混合液，将混合液加入到阴离子交换膜原料侧进行膜分离，分离后清水侧得到质量浓度为2-30％的氢氟酸溶液。

5、进一步的，氟硅酸-氢氟酸混合溶液中，氟硅酸质量浓度为5-30％，氢氟酸质量浓度为5-50％，硫酸质量浓度为1-2％。

6、进一步的，絮凝剂为聚丙烯酰胺。

7、进一步的，絮凝剂的加入量为氟硅酸-氢氟酸混合物的质量的0.1-0.5‰。

8、进一步的，脱硫温度为30-70℃，时间为2-4h。

9、进一步的，脱硫剂为碳酸钙、氢氧化钙、碳酸钡或氢氧化钡。

10、进一步的，脱硫剂的用量为氟硅酸-氢氟酸混合物中硫酸物质的量的1.02-1.05倍。

11、进一步的，阴离子交换膜的制备方法为：将阴离子膜材料溶解于有机溶剂中，溶解充分后超声脱泡，静置，得到铸膜液；将基膜在有机溶剂中充分浸渍，再将基膜转移到铸膜液中充分浸渍；将浸渍好的基膜固定在聚四氟乙烯板上，然后对基膜进行刮涂，再置于烘箱中烘干，得到阴离子交换膜。

12、进一步的，阴离子交换膜的厚度为120～200μm。

13、进一步的，阴离子膜材料为环铵型酚酞聚芳醚砜膜材料。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

15、本发明提供一种氟硅酸-氢氟酸混合溶液中氟硅酸和氢氟酸分离的新方法，通过采用絮凝剂使氟硅酸-氢氟酸混合物中氟硅酸钠、氟硅酸钾等固体快速沉降，采用脱硫剂去除硫酸，再采用阴离子交换膜将氟硅酸-氢氟酸混合溶液中的氟硅酸、氢氟酸进行有效分离；通过膜分离后的氢氟酸纯度高，具有较高的产出价值，加大副产氢氟酸的使用率，降低了成本，并为氢氟酸生产尾洗液、氢氟酸玻璃刻蚀液等提供了高效的分离方法，还可以有效地保护我国的萤石资源。

16、进一步的，本发明中阴离子膜材料为环铵型酚酞聚芳醚砜膜材料，通过季铵盐官能团的选择，可以有效调节的孔道大小，从而对不同阴离子有不同的扩散性，从而实现阴离子分离。该膜材料还具有耐酸、耐碱、耐高温的特点，具有很高的稳定性。本发明将膜材料制作成膜池模块，直接对氟硅酸和氢氟酸进行有效分离，在生产中具有十分灵活的特点，有利于本作为氟硅酸-氢氟酸混合溶液的高效利用。

技术特征：

1.一种利用阴离子膜分离氟硅酸-氢氟酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用阴离子膜分离氟硅酸-氢氟酸的方法，其特征在于，氟硅酸-氢氟酸混合溶液中，氟硅酸质量浓度为5-30％，氢氟酸质量浓度为5-50％，硫酸质量浓度为1-2％。

3.根据权利要求1所述的利用阴离子膜分离氟硅酸-氢氟酸的方法，其特征在于，絮凝剂为聚丙烯酰胺。

4.根据权利要求1所述的利用阴离子膜分离氟硅酸-氢氟酸的方法，其特征在于，絮凝剂的加入量为氟硅酸-氢氟酸混合物的质量的0.1-0.5‰。

5.根据权利要求1所述的利用阴离子膜分离氟硅酸-氢氟酸的方法，其特征在于，脱硫温度为30-70℃，时间为2-4h。

6.根据权利要求1所述的利用阴离子膜分离氟硅酸-氢氟酸的方法，其特征在于，脱硫剂为碳酸钙、氢氧化钙、碳酸钡或氢氧化钡。

7.根据权利要求1所述的利用阴离子膜分离氟硅酸-氢氟酸的方法，其特征在于，脱硫剂的用量为氟硅酸-氢氟酸混合物中硫酸物质的量的1.02-1.05倍。

8.根据权利要求1所述的利用阴离子膜分离氟硅酸-氢氟酸的方法，其特征在于，阴离子交换膜的制备方法为：将阴离子膜材料溶解于有机溶剂中，溶解充分后超声脱泡，静置，得到铸膜液；将基膜在有机溶剂中充分浸渍，再将基膜转移到铸膜液中充分浸渍；将浸渍好的基膜固定在聚四氟乙烯板上，然后对基膜进行刮涂，再置于烘箱中烘干，得到阴离子交换膜。

9.根据权利要求1所述的利用阴离子膜分离氟硅酸-氢氟酸的方法，其特征在于，阴离子交换膜的厚度为120～200μm。

10.根据权利要求1所述的利用阴离子膜分离氟硅酸-氢氟酸的方法，其特征在于，阴离子膜材料为环铵型酚酞聚芳醚砜膜材料。

技术总结
本发明公开了一种利用阴离子膜分离氟硅酸‑氢氟酸的方法，包括以下步骤：向氟硅酸‑氢氟酸混合物中，加入絮凝剂，陈化，然后加入脱硫剂，进行脱硫反应后得到混合液，将混合液加入到阴离子交换膜原料侧进行膜分离，分离后清水侧得到质量浓度为2‑30％的氢氟酸溶液。本发明通过采用絮凝剂使氟硅酸‑氢氟酸混合物中氟硅酸钠、氟硅酸钾等固体快速沉降，采用脱硫剂去除硫酸，再采用阴离子交换膜将氟硅酸‑氢氟酸混合溶液中的氟硅酸、氢氟酸进行有效分离；通过膜分离后的氢氟酸纯度高，具有较高的产出价值，加大副产氢氟酸的使用率，降低了成本。

技术研发人员：黄忠,陈伟,曹晓峰,王鹏宝,胡芙榕,陈曹伟,刘学
受保护的技术使用者：西安思科赛实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8