CN103693787B

CN103693787B - 一种柠檬酸钠结晶母液的净化处理工艺

Info

Publication number: CN103693787B
Application number: CN201310697298.1A
Authority: CN
Inventors: 李俭; 张传惠; 马钦元; 于明华; 陈金凤
Original assignee: Weifang Ensign Industry Co Ltd
Current assignee: Shandong Yingxuan Industrial Co ltd
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-05-06
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: CN103693787A

Abstract

本发明提出了一种柠檬酸钠结晶母液的净化处理工艺，包括以下步骤：S1)将柠檬酸钠母液进行电渗析处理，得到柠檬酸料液和氢氧化钠料液；S2)将步骤S1)得到的柠檬酸料液用阴离子交换柱进行处理，得到净化的柠檬酸；S3)将步骤S1)得到的氢氧化钠料液同时进行循环浓缩和过滤，至质量浓度45％-50％，后加入碳酸钠，再进行过滤，得到净化的氢氧化钠。所述电渗析可以采用双极膜电渗析，其结构为三室式，两侧均采用双极膜，分别为阳极侧双极膜和阴极侧双极膜，中间顺次采用一张阴膜和一张阳膜。本发明的工艺在对柠檬酸钠结晶母液进行净化处理时实现柠檬酸和氢氧化钠的回收利用，解决了柠檬酸钠母液处理时碱液排放造成的污染问题。

Description

一种柠檬酸钠结晶母液的净化处理工艺

技术领域

本发明涉及一种柠檬酸钠结晶母液的净化处理工艺。

背景技术

现有技术中，不论以哪种技术路径生产柠檬酸钠，都要经过结晶工序，晶浆液经离心过滤后，得到的结晶母液中杂质含量较高，如果对其进一步利用，必须对其进行净化处理。

目前柠檬酸钠的生产工艺主要有传统钙盐中和法、离子交换法等。钙盐中和法处理柠檬酸钠母液不仅需消耗大量的盐酸、硫酸、碳酸钙，且排放大量CO₂和石膏等废物。处理这些湿石膏不仅给公司造成沉重的负担，也给环境造了成污染。并且，钙盐中和法生产柠檬酸钠工艺复杂，收率低，能耗、料耗大，且产生大量难处理的废水、废渣，这些缺点已严重制约了我国柠檬酸行业的发展。而采用离子交换法，阴离子交换树脂对柠檬酸根进行吸附后，需要用碱液进行洗脱。现有技术中废弃的碱液未能够回收利用，若直接排放会造成严重的环境污染。

发明内容

本发明提出一种柠檬酸钠结晶母液的净化处理工艺，在对柠檬酸钠结晶母液进行净化处理时实现柠檬酸和氢氧化钠的回收利用，解决了柠檬酸钠母液处理时碱液排放造成的污染问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种柠檬酸钠结晶母液的净化处理工艺，包括以下步骤：

S1)将柠檬酸钠母液进行电渗析处理，得到柠檬酸料液和氢氧化钠料液；

S2)将步骤S1)得到的柠檬酸料液用阴离子交换柱进行处理，得到净化的柠檬酸；

S3)将步骤S1)得到的氢氧化钠料液同时进行循环浓缩和过滤，至质量浓度45％-50％，加入碳酸钠，再进行过滤，得到净化的氢氧化钠。

步骤S1)中，采用双极膜电渗析对柠檬酸钠母液进行处理，可以得到去除了大部分有机杂质的柠檬酸和氢氧化钠料液。

步骤S2)中，将柠檬酸过阴离子交换柱，目的是去除杂质阴离子。

步骤S3)中，将得到的氢氧化钠溶液循环浓缩，可以使部分杂质阳离子与OH^-结合生成沉淀；然后加入Na₂CO₃，继续使得部分阳离子与CO₃ ^2-生成碳酸盐沉淀；再进一步通过过滤，除去杂质Ca₂ ⁺、Fe₃ ⁺、Mg2⁺及其他杂质阳离子。

上述技术方案中，步骤S2)得到的柠檬酸可以进入浓缩、结晶等工序，用以生产优质的柠檬酸产品；当然，所得到的柠檬酸也可以与氢氧化钠反应生产优质的柠檬酸钠产品。

上述技术方案中，步骤S3)中，所述过滤优选使用陶瓷膜微滤或超滤。陶瓷膜优点具有抗酸碱、机械强度大、耐高温等优点，适用于本发明。

上述技术方案中，步骤S1)中的电渗析，具体为使用双极膜电渗析。

上述技术方案中，所述双极膜电渗析，其结构为三室式，两侧均采用双极膜，分别为阳极侧双极膜和阴极侧双极膜，中间顺次采用一张阴膜和一张阳膜；所述阳极侧双极膜与所述阴膜间形成酸室；所述阴膜与所述阳膜间形成盐室；所述阳膜与所述阴极侧双极膜间形成碱室。

本发明的有益效果是，在对柠檬酸钠结晶母液进行净化处理时实现柠檬酸和氢氧化钠的回收利用，回收的氢氧化钠可以继续用于洗脱柠檬酸根，实现了循环利用。采用本发明方法净化柠檬酸钠母液，消耗极少的化学原料，并可以充分回收碱液，避免了强碱性废水的排放造成的污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的工艺流程示意图；

图2为双极膜电渗析结构示意图；

图中：1-阳极侧双极膜；2-阴膜；3-阳膜；4-阴极侧双极膜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的柠檬酸钠结晶母液的净化处理工艺，包括以下步骤：

S3)将步骤S1)得到的氢氧化钠料液同时进行循环浓缩和过滤，至质量浓度45％-50％，后加入碳酸钠，再进行过滤，得到净化的氢氧化钠。

步骤S3)中，将得到的氢氧化钠溶液循环浓缩和过滤，可以使部分杂质阳离子与OH^-结合生成沉淀；然后加入Na₂CO₃，继续使得部分阳离子与CO₃ ^2-生成碳酸盐沉淀；再进一步通过过滤，除去杂质Ca₂ ⁺、Fe₃ ⁺、Mg2⁺及其他杂质阳离子。

上述技术方案中，步骤S2)得到的柠檬酸可以经过浓缩、结晶等工序，用以生产优质的柠檬酸产品；当然，所得到的柠檬酸也可以与氢氧化钠继续用于生产优质的柠檬酸钠产品。

上述技术方案中，步骤S3)中，所述过滤优选使用陶瓷膜过滤。

上述技术方案中，步骤S1)中电渗析，具体为使用双极膜电渗析。

上述技术方案中，如图2所示，所述双极膜电渗析，其结构为三室式，两侧均采用双极膜，分别为阳极侧双极膜1和阴极侧双极膜4，中间顺次采用一张阴膜2和一张阳膜3；所述阳极侧双极膜1与所述阴膜2间形成酸室；所述阴膜2与所述阳膜3间形成盐室；所述阳膜3与所述阴极侧双极膜4间形成碱室。

柠檬酸钠结晶母液作为盐室的初始液，在酸室得到净化的柠檬酸料液，在碱室得到净化的氢氧化钠料液。双极膜电渗析装置中的阳膜3(阳离子交换膜)、阴膜2(阴离子交换膜)和双极膜均为市售产品。阳膜3的实例：NeosebtaCL-2.5T、Neosebta CLS-2.5T，AciplexCK-2，AMfion C-60、Ionac MC-3142；阴膜2的实例：NeoSebtaAV-4T、AciplexCA-3，AMfion A-300，Ionac MA-3148、FumasepFAS；双极膜优选实例：Neosebta BP-I或Fumasep FBM。采用的膜尺寸为0.6*1.0m，共30组，有效膜面积为18m2，电流密度为600-700A/m2，温度、流速、各室体积及其他设备参数使用常规数值。

具体实施中，首先将杂质含量过高的柠檬酸钠母液采用双极膜电渗析进行处理，双极膜电渗析的基本结构如图2所示，柠檬酸钠母液处于阴膜2与阳膜3之间的盐室中，在电场作用下，柠檬酸根及杂质阴离子进入阳极侧双极膜1和阴膜2之间的酸室，柠檬酸根与阳极侧双极膜1产生的H⁺生成柠檬酸；之后将柠檬酸过阴离子交换柱，去除杂质阴离子。而钠离子及杂质阳离子进入阳膜3和阴极侧双极膜4组成的碱室，与阴极侧双极膜4产生的OH^-生成碱，将得到的碱液循环浓缩至杂质阳离子与OH^-沉淀析出，加入Na₂CO₃，使杂质阳离子进一步沉淀，之后通过膜过滤除去，得到纯化的氢氧化钠溶液。

上述工艺净化得到的柠檬酸经浓缩、结晶和离心等工序生产柠檬酸产品，或者与氢氧化钠溶液一起经中和、浓缩、结晶和离心等工序制备柠檬酸钠产品。生产的柠檬酸和柠檬酸钠产品能够满足国内外柠檬酸和柠檬酸钠产品质量标准。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种柠檬酸钠结晶母液的净化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1)将柠檬酸钠母液进行双极膜电渗析处理，得到柠檬酸料液和氢氧化钠料液；所述双极膜电渗析，其结构为三室式，两侧均采用双极膜，分别为阳极侧双极膜和阴极侧双极膜，中间顺次采用一张阴膜和一张阳膜；所述阳极侧双极膜与所述阴膜间形成酸室；所述阴膜与所述阳膜间形成盐室；所述阳膜与所述阴极侧双极膜间形成碱室；

2.根据权利要求1所述的柠檬酸钠结晶母液的净化处理工艺，其特征在于：

步骤S2)得到的柠檬酸用以生产优质的柠檬酸产品。

3.根据权利要求1所述的柠檬酸钠结晶母液的净化处理工艺，其特征在于：

步骤S2)得到的柠檬酸用以与氢氧化钠反应生产优质的柠檬酸钠产品。

4.根据权利要求1所述的柠檬酸钠结晶母液的净化处理工艺，其特征在于：

步骤S3)中，所述过滤优选使用陶瓷膜微滤或超滤。