磷酸除钙离子
3 Ca2 PO4 Ca3 (PO4 )2
磷酸除镁离子
3 Mg 2 PO4 Mg钙镁离子，不同分析 方法所得的钙镁离子含量如下图
2.用Na2CO3调节pH并除钙镁离子，不同分析方法所得的 钙镁离子含量如下图
SO
2 4
杂质 有机物
杂质有机物+次氯酸钠=CO2+H2O
传统工艺只能达到1个ppm
现有的工艺方法存在的问题
1
2
3
杂质离子 脱除效果 不好
树脂性能 降低 再生不完 全
运行费用 增加
本课题的研究内容
主要研究反应溶液的pH、沉淀剂的加入 量，在加热搅拌下对钙镁离子脱除效果的影 响，得到最佳工艺条件。
氯化钠盐水精制实验工艺流程简图
降低钙镁含量 1ppm 50ppb
实验仪器及药品
仪器设备
集热式恒温搅拌器
实验药品
细盐（主要含氯化钠） 310g/L(23.66%)
滴管、吸耳球、
抽滤装置 电热鼓风干燥箱 分析天平
氢氧化钠
碳酸钠 亚沸水 稀磷酸溶液1.793*10-4mg/ml （0.018%）
烧杯、漏斗、量筒、玻璃棒、容量瓶 磷酸三钠
氯化钠盐水精制的实验研究
内容提要
课题背景及意义 实验部分 结果与讨论 结论
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选题的背景
在氯碱行中， 目前我国烧碱 装置总规模已 达到年产一千 万吨烧碱已经 超越美国，居 世界第一。 氯碱行业盐水 电解所使用的 离子膜电槽的 运行寿命、技 术经济指标与 入槽盐水质量 密切相关。
提高盐水质量对氯碱 生产至关重要
5.61×10-12 1.04×10-24
氢氧化钙
Ca(OH)2
5.5×10-6
由上表也可以看出磷酸钙和磷酸镁的溶度积常数最小，相 比碳酸钙和氢氧化镁而言更易形成沉淀。因此，从实验和 理论上都可以看出，磷酸对钙镁离子的脱除效果最好。 本工艺采用磷酸作为沉淀剂。
实验原理
此工艺的 独到之处 就是选择 磷酸作为 沉淀剂

选题的意义
Ca
2
Mg
2
SO
2 4
原盐水质量下降 产生副反应破坏电解槽的正常运行 离子膜效率降低，寿命缩短 再生周期长，经济效益降低
国内外研究现状
凯膜过滤技术 戈尔膜过滤技术 陶瓷膜法盐水处理 种植膜过滤技术 HVM膜过滤技术
<6ppm <5ppm <100ppb <1ppm <200ppb
水质
稀磷酸加 入量/ml
Ca2+/ppm
Mg2+/ppm
普通蒸馏 水 亚沸水
17.8
1.797
0.445
17.8
1.232
0.263
注：亚沸水的特点是比较纯净，不会像普通蒸馏水那样，沸腾时会夹杂颗粒水进入冷凝器
通过对比试验确定沉淀剂
不同沉淀剂对钙离子脱除效果的影响（pH一定）
沉淀剂 钙离子含量/ppm 镁离子含量/ppm
结论
⑴沉淀剂的选择 通过对比试验，对NaOH、NaCO3、Na3PO4、H3PO4脱除效果 进行分析，可知，磷酸对钙镁离子的脱除效果最好。 ⑵pH的影响 在沉淀剂加入量一定时，pH越大钙镁离子含量越低。沉 淀反应控制pH10.5。 ⑶沉淀剂加入量的影响 pH一定时，沉淀剂稀磷酸的实际与理论加入量的比例越 大钙离子含量越低，钙镁离子脱除效果越好。且控制加入量 比例在1.5倍以内。
pH计 石英亚沸高纯水蒸馏器 原子吸收装置
细盐 （310g/l）
Ca2+/ppm Mg2+/ppm
5.228
1.429
理论上
化合物 碳酸钙
难溶化合物的溶度积常数
分子式 CaCO3 溶度积常数（Ksp) 2.8×10-9
磷酸钙
氢氧化镁 磷酸镁
Ca3(PO4)2
Mg(OH)2 Mg3(PO4)2
2.07×10-29
传统对杂质离子去除方法的研究
Ca 2
Mg 2
CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl CaSO4+ Na2CO3=CaCO3↓+Na2SO4
MgCl2+2NaOH= Mg(OH) 2↓+2NaCl Mg SO4+2NaOH= Mg(OH) 2↓+ Na2SO4 BaCl2+ SO42-= BaSO4↓+2ClCaCl2+SO42-=CaSO4↓+2Cl-
实验具体内容
沉淀剂加入量
加入量比例 1:1.1 1:1.2 1:1.3 1:1.4 1:1.5
PH
控制点 9.0、9.5 10.0、10.5 11.0
温度
控制点 40℃ 、 45℃ 50℃ 、 55℃ 60℃
时间
时间影响不大 限定为10至20分钟
沉淀剂加入量一定时，pH对钙镁离子脱除结果的影响
1.pH值对钙离子脱除结果的影响（温度50℃，沉 淀剂加入量1：1）
NaOH
Na2CO3 Na3PO4 H3PO4
12.91
10.23 1.445 1.183
2.28
2.07 0.238 0.143
NaOH、Na2CO3、Na3PO4、H3PO4四种沉淀剂，杂质离子脱除 效果不同，且除杂效果依次变好。此对比图表表明，加入不同沉 淀剂，脱除效果不同，脱除后的钙镁离子含量也不同。从图中可 以看出磷酸对钙镁离子的沉淀效果最好。
用AAS（原子吸收法）法测得的钙镁离子含量与ICP（发射光谱分析 法）相比结果相差不大。但是AAS分析法比ICP法操作简单，并且ICP 分析法比AAS法成本更高，从操作难易程度和经济角度讲，原子吸收 法更为经济合理。因此，确定原子吸收法为最终含量分析方法。
水质对钙镁离子脱除结果的影响
磷酸加入量比例1.1:1 pH=11.00
沉淀剂加入量一定时，pH越大钙离子含量越低.
2.pH值对镁离子脱除结果的影响
沉淀剂加入量一定时，pH越大镁离子含量越低.对于整个氯碱 工艺而言，产品规格要求pH 9—11，所以最适pH不能太大。 因此，选择pH为10.5为沉淀条件。
pH值一定，沉淀剂加入量对钙镁离子脱除结果的影响
1.沉淀剂加入量对钙离子脱除效果的影响 （pH=11,温 度为50℃)
pH一定时，沉淀剂稀磷酸的实际加入量与理论加入量的 摩尔比例越大钙离子含量越低，脱除效果越好.
2.沉淀剂加入量对镁离子脱除效果的影响
pH一定时，沉淀剂稀磷酸的实际加入量与理论加入量的摩尔比 例越大镁离子含量越低。从整个工艺角度来讲,规格要求磷酸根离 子不高于0.5ppm，故磷酸作为沉淀剂加入量不能太大，需控制 在一定比例。