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碳酸氢钾的应用

发布日期:2020/1/3 14:05:00

背景及概述[1][2]

碳酸氢钾是一种重要的化工原料,主要用作生产碳酸钾、醋酸钾、亚砷酸钾等,亦用于医药、食品、灭火剂等行业。包括碳酸氢钾在内的钾盐(K2CO3、KCl、K2SO4等)是一种战略物资,在国民经济中的地位至关重要。然而我国可开发水溶性钾盐资源矿床甚少,探明储量仅占世界的1.06%。目前,我国食品级碳酸氢钾的对外依存度高达70%。因此,从碱性工业废水中提取食品级碳酸氢钾,在一定程度上可以缓解我国钾盐短缺的现状。

理化性质[1]

食品级碳酸氢钾是一种众所周知的商品,有许多用途,如用于发酵粉、在不含酒精饮料中作泡腾盐、灭火剂以及各种各样的药物用途,如处理过量酸度。目前,大批量得到的碳酸氢钾是很细的晶体或附聚物,它呈不规则形状,表面粗糙,填充和流动性差,容易造成粉尘和结块问题。近来提出用食品级碳酸氢钾作为治疗骨质疏松症或高血压的活性成分。

应用[3]

近年来食品级碳酸氢钾被广泛用作食品疏松剂和品质改良剂,而且其发展越来越受重视。食品级碳酸氢钾为生产食品级碳酸钾的原料,食品级碳酸氢钾被广泛用于化工、轻工、显像管玻壳、制药、食品、电焊条及有色金属冶金等行业。

制备[2]

方法一:

第1步,取碱液废水5.0kg,其K+浓度为251.6mg/L(以K2O计),Na+浓度180.0mg/L(以Na2O计),SiO32-浓度30.5mg/L(以SiO2计),AlO2-浓度在18.2mg/L(以Al2O3计)。在一个大气压(1.0atm,101.3kPa)下,经磁力搅拌,通入CO2气体酸化碱液废水,待碱液废水pH值达7.8-8.2,出现由Si杂质沉淀和Al杂质沉淀构成的白色沉淀,抽滤、洗涤,弃去白色沉淀,获得滤液A;

第2步,滤液A采用常压蒸发浓缩工艺,蒸发温度约100℃,滤液A密度从1.05g/cm3变至1.28g/cm3,待温度将至室温,体系在室温下结晶2.0h,出现大量白色晶体,即为含有结晶水的Na2CO3晶体;分离得到含有结晶水的Na2CO3晶体和滤液B,对含有结晶水的Na2CO3晶体煅烧,煅烧温度300℃,时间2.0h,获得Na2CO3产品(纯度>99.9%,达到分析纯要求);

第3步,将滤液B置于高压釜中,加入高压CO2,控制滤液B的pH值在7.0,平衡压力P=0.3MPa,结晶时间为2.0h,此时,在K-Na-HCO3-溶液体系中亦出现晶体沉淀,分析结果,该晶体是KHCO3·xH2O(x=0.5-1.0),分离、冷水洗涤,即获得精制KHCO3。

第4步,将上步骤得到的K-Na-HCO3-溶液进一步在常压下90℃蒸发,获得结晶物亦为KHCO3结晶水合物;过滤分离、冷水洗涤,亦可获得KHCO3晶体和滤液C。

第5步,将第3步和第4步得到的精制KHCO3合并,80℃下真空干燥6h,获得食品级KHCO3。

第6步,将滤液C与第3步、第4步的洗涤液混合加入下一轮的5.0kg碱液废水,进行重复上述操作工艺,循环五次,计算产物KHCO3与25.0kg原废水碱液中的钾总量比照,收率为90.5%。

主要参考资料

[1] 苗世顶, 何帅, 何淑莲, 黄梅, 陈德超, & 丁丽平. . 一种从低浓度K+碱液废水体系提取食品级碳酸氢钾的方法.

[2] 郝建军, 于长海, 王晗, 于洋, 高兴, & HAOJian-Jun等. (2008). 碳酸氢钾对大豆幼苗光合作用的影响. 植物生理学报, 44(4), 723-725.

[3] 刘凤勋. (2013). 碳酸氢钾对肉鸡猝死症的影响. 现代畜牧科技(8), 98-98.

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