三鹽室罐31、第 四鹽室罐32中的溶液循環(huán)流動IOmin后開啟直流電源2運行電滲析裝置，本實施例中采用 恒流操作，設(shè)定電流大小為4A。
[0151] 本實施例在制備硫酸鉀的過程中測試了膜堆電壓，測試結(jié)果如圖3所示，圖3為本 發(fā)明實施例1~實施例5的膜堆電壓隨時間的變化曲線圖，圖3中曲線3為實施例3的膜 堆電壓隨時間變化的曲線。
[0152] 本實施例認為膜堆電壓迅速上升時實驗結(jié)束，實驗結(jié)束后測定第三鹽室罐30中 的硫酸鉀溶液濃度，計算鉀元素轉(zhuǎn)化率和能耗（kw. h/kg K2SO4)，測定和計算結(jié)果如表1所 示，表1為本發(fā)明實施例1~實施例5測定的硫酸鉀溶液濃度和計算的鉀元素轉(zhuǎn)化率和能 耗（kw. h/kg K2SO4) 〇
[0153] 實施例4
[0154] 采用實施例1所示的制備硫酸鉀的裝置制備硫酸鉀，包括以下步驟：
[0155] 向陽極室罐27和陰極室罐28中分別灌注300mL摩爾濃度為0. 3mol/L的硫酸鉀 溶液；陽極室罐27中硫酸鉀溶液體積占陽極室罐27體積的50%，陰極室罐28中硫酸鉀溶 液體積占陰極室罐28體積的50 %。
[0156] 向第一鹽室罐29中灌注250mL摩爾濃度為2. 8mol/L的氯化鉀溶液，氯化鉀溶液 的體積占第一鹽室罐29體積的50%。
[0157] 向第二鹽室罐30中灌注250mL摩爾濃度為I. 4mol/L的硫酸銨溶液，硫酸銨溶液 的體積占第二鹽室罐30體積的50%。
[0158] 向第三鹽室罐31中灌注700mL摩爾濃度為0. 05mol/L的硫酸鉀溶液，硫酸鉀溶液 的體積占第三鹽室罐31體積的50%。
[0159] 向第四鹽室罐32中灌注200mL摩爾濃度為0. 05mol/L的氯化銨溶液，氯化銨溶液 的體積占第四鹽室罐32體積的40 %。
[0160] 打開陽極潛水栗21、陰極潛水栗22、第一鹽室潛水栗23、第二鹽室潛水栗24、第三 鹽室潛水栗25和第四鹽室潛水栗26使陽極室罐27、陰極室罐28、第一鹽室罐29、第二鹽室 罐30、第三鹽室罐31、第四鹽室罐32中的溶液進行循環(huán)流動排除電滲析裝置內(nèi)部的氣泡。
[0161] 上述陽極室罐27、陰極室罐28、第一鹽室罐29、第二鹽室罐30、第三鹽室罐31、第 四鹽室罐32中的溶液循環(huán)流動IOmin后開啟直流電源2運行電滲析裝置，本實施例中采用 恒流操作，設(shè)定電流大小為3A。
[0162] 本實施例在制備硫酸鉀的過程中測試了膜堆電壓，測試結(jié)果如圖3所示，圖3為本 發(fā)明實施例1~實施例5的膜堆電壓隨時間的變化曲線圖，圖3中曲線4為實施例4的膜 堆電壓隨時間變化的曲線。
[0163] 本實施例認為膜堆電壓迅速上升時實驗結(jié)束，實驗結(jié)束后測定第三鹽室罐30中 的硫酸鉀溶液濃度，計算鉀元素轉(zhuǎn)化率和能耗（kw. h/kg K2SO4)，測定和計算結(jié)果如表1所 示，表1為本發(fā)明實施例1~實施例5測定的硫酸鉀溶液濃度和計算的鉀元素轉(zhuǎn)化率和能 耗（kw. h/kg K2SO4) 〇
[0164] 實施例5
[0165] 采用實施例1所示的制備硫酸鉀的裝置制備硫酸鉀，包括以下步驟：
[0166] 向陽極室罐27和陰極室罐28中分別灌注300mL摩爾濃度為0. 3mol/L的硫酸鉀 溶液；陽極室罐27中硫酸鉀溶液體積占陽極室罐27體積的50%，陰極室罐28中硫酸鉀溶 液體積占陰極室罐28體積的50 %。
[0167] 向第一鹽室罐29中灌注250mL摩爾濃度為2. 8mol/L的氯化鉀溶液，氯化鉀溶液 的體積占第一鹽室罐29體積的50%。
[0168] 向第二鹽室罐30中灌注250mL摩爾濃度為2. 8mol/L的硫酸銨溶液，硫酸銨溶液 的體積占第二鹽室罐30體積的50%。
[0169] 向第三鹽室罐31中灌注500mL摩爾濃度為0. 05mol/L的硫酸鉀溶液，硫酸鉀溶液 的體積占第三鹽室罐31體積的50%。
[0170] 向第四鹽室罐32中灌注250mL摩爾濃度為0. 05mol/L的氯化銨溶液，氯化銨溶液 的體積占第四鹽室罐32體積的50 %。
[0171] 打開陽極潛水栗21、陰極潛水栗22、第一鹽室潛水栗23、第二鹽室潛水栗24、第三 鹽室潛水栗25和第四鹽室潛水栗26使陽極室罐27、陰極室罐28、第一鹽室罐29、第二鹽室 罐30、第三鹽室罐31、第四鹽室罐32中的溶液進行循環(huán)流動排除電滲析裝置內(nèi)部的氣泡。
[0172] 上述陽極室罐27、陰極室罐28、第一鹽室罐29、第二鹽室罐30、第三鹽室罐31、第 四鹽室罐32中的溶液循環(huán)流動IOmin后開啟直流電源2運行電滲析裝置，本實施例中采用 恒流操作，設(shè)定電流大小為3A。
[0173] 本實施例在制備硫酸鉀的過程中測試了膜堆電壓，測試結(jié)果如圖3所示，圖3為本 發(fā)明實施例1~實施例5的膜堆電壓隨時間的變化曲線圖，圖3中曲線5為實施例5的膜 堆電壓隨時間變化的曲線。
[0174] 本實施例認為膜堆電壓迅速上升時實驗結(jié)束，實驗結(jié)束后測定第三鹽室罐30中 的硫酸鉀溶液濃度，計算鉀元素轉(zhuǎn)化率和能耗（kw. h/kg K2SO4)，測定和計算結(jié)果如表1所 示，表1為本發(fā)明實施例1~實施例5測定的硫酸鉀溶液濃度和計算的鉀元素轉(zhuǎn)化率和能 耗（kw. h/kg K2SO4) 〇
[0175] 表1本發(fā)明實施例1~實施例5的硫酸鉀溶液濃度和鉀元素轉(zhuǎn)化率和能耗（kw. VkgK2SO4)
[0176] CN 105177619 A ^ "n \J I!Vlfci 貝
[0177] 以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對 于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干 改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。對所公開的實施例的 上述說明，使本領(lǐng)域?qū)＜夹g(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明，對這些實施例的多種修改對本領(lǐng) 域?qū)I(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的。本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精 神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實 施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎性特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種制備硫酸鉀的裝置，包括： 膜堆、陰電極、陽電極、第一電解液進樣裝置、第二電解液進樣裝置、第一鹽溶液進樣裝 置、第二鹽溶液進樣裝置、第三鹽溶液生成裝置、第四鹽溶液生成裝置、電源； 所述陰電極與所述電源的負極相連； 所述陽電極與所述電源的正極相連； 所述陰電極和所述陽電極分別設(shè)置于所述膜堆的兩邊； 所述膜堆內(nèi)部形成陰極室、陽極室、第一鹽室、第二鹽室、第三鹽室和第四鹽室六個隔 室； 所述第一電解液進樣裝置的出口與所述陰極室進料口相連，所述第一電解液進樣裝置 的進口與所述陰極室出料口相連； 所述第二電解液進樣裝置的出口與所述陽極室進料口相連，所述第二電解液進樣裝置 的進口與所述陽極室出料口相連； 所述第一鹽溶液進樣裝置的出口與所述第一鹽室進口相連，所述第一鹽溶液進樣裝置 的進口與所述第一鹽室出口相連； 所述第二鹽溶液進樣裝置的出口與所述第二鹽室進口相連，所述第二鹽溶液進樣裝置 的進口與所述第二鹽室出口相連； 所述第三鹽溶液生成裝置的出口與所述第三鹽室進口相連，所述第三鹽溶液生成裝置 的進口與所述第三鹽室出口相連； 所述第四鹽溶液生成裝置的出口與所述第四鹽室進口相連，所述第四鹽溶液生成裝置 的進口與所述第四鹽室出口相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述膜堆包括：陰離子交換膜、隔網(wǎng)和陽 離子交換膜；所述隔網(wǎng)位于陰離子交換膜和陽離子交換膜之間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括夾緊裝置，所述夾緊裝置用于固定 所述陰電極、陽電極和膜堆。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述膜堆內(nèi)部第一鹽室和第三鹽室相鄰， 第三鹽室和第二鹽室相鄰，第二鹽室和第四鹽室相鄰。5. -種制備硫酸鉀的方法，采用權(quán)利要求1~4中任意一項所述的裝置制備硫酸鉀，包 括以下步驟： 將強電解質(zhì)溶液通過第一電解液進樣裝置輸送到膜堆陰極室中； 將強電解質(zhì)溶液通過第二電解液進樣裝置輸送到膜堆陽極室中； 將飽和氯化鉀溶液通過第一鹽溶液進樣裝置輸送到膜堆第一鹽室中； 將硫酸銨溶液通過第二鹽溶液進樣裝置輸送到膜堆第二鹽室中； 將硫酸鉀溶液通過第三鹽溶液生成裝置輸送到膜堆第三鹽室中； 將氯化銨溶液通過第四鹽溶液生成裝置輸送到膜堆第四鹽室中； 所述第一鹽室中飽和氯化鉀溶液和所述第二鹽室中硫酸銨溶液在膜堆中進行離子交 換，在第三鹽室中得到硫酸鉀。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述強電解質(zhì)溶液選自氫氧化鈉、硫酸、 氫氧化鉀、硫酸鈉和硫酸鉀溶液中的一種或幾種。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述強電解質(zhì)溶液的濃度為0.Ol~ 2mol/L〇8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所第二鹽溶液進樣裝置硫酸銨的物質(zhì)的 量為a，第一鹽溶液進樣裝置飽和氯化鉀物質(zhì)的量為b，所述a:b多0. 5。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第三鹽溶液生成裝置中硫酸鉀溶液 的濃度為〇. 05~lmol/L。10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第四鹽溶液生成裝置氯化銨溶液的 濃度為〇. 05~lmol/L。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種制備硫酸鉀的裝置，包括：膜堆、陰電極、陽電極、第一電解液進樣裝置、第二電解液進樣裝置、第一鹽溶液進樣裝置、第二鹽溶液進樣裝置、第三鹽溶液生成裝置、第四鹽溶液生成裝置、電源；所述陰電極與所述電源的負極相連；所述陽電極與所述電源的正極相連；所述陰電極和所述陽電極分別設(shè)置于所述膜堆的兩邊；所述膜堆內(nèi)部形成陰極室、陽極室、第一鹽室、第二鹽室、第三鹽室和第四鹽室六個隔室；本發(fā)明提供的制備硫酸鉀的裝置以硫酸銨作為硫酸根離子的供給源，將氯化鉀轉(zhuǎn)化為硫酸鉀，整個過程在常溫下即可進行，能量消耗低，并且不產(chǎn)生強腐蝕性的物質(zhì)、對設(shè)備腐蝕小。工藝流程簡單，易于實現(xiàn)機械化和自動化。
【IPC分類】C25B1/14, C25B9/00
【公開號】CN105177619
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】張旭, 韓效釗, 汪小堯, 柳先超, 馬朋飛
【申請人】合肥工業(yè)大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年7月28日