[发明专利]一种高盐基度聚合硫酸铁的连续制备系统及制备方法

权利要求书

1.一种高盐基度聚合硫酸铁的连续制备系统，其特征在于，包括：膜堆、阳电极、阴电极、电解液进样装置、酸溶液生成装置、PFS生成装置、PFS存储装置、反应液存储装置与电源；

所述阴电极与所述电源的负极相连；所述阳电极与所述电源的正极相连；

所述阴电极和所述阳电极分别设置于所述膜堆的两边；

所述膜堆内部形成有阴极室、阳极室、酸室、反应室四种隔室；

所述电解液进样装置的出口与所述阳极室进料口相连，所述阳极室出料口与所述阴极室进料口相连，所述阴极室出料口与所述电解液进样装置的进口相连，构成电解液的循环回路；

所述酸溶液生成装置的出口与所述酸室进料口相连，所述酸室出料口与所述酸溶液生成装置的进口相连，构成酸溶液的循环回路；

所述PFS生成装置的出口与所述反应室进料口相连，所述反应室出料口与所述PFS生成装置的进口相连，构成PFS的循环回路；

所述反应液存储装置的出口与所述PFS生成装置的进口相连；

所述PFS生成装置的出口与所述PFS存储装置的进口通过溢流方式相连。

2.根据权利要求1所述的高盐基度聚合硫酸铁的连续制备系统，其特征在于：所述膜堆由阴离子交换膜、塑料隔网、橡胶垫片、双极膜依次交替间隔排列构成，且靠近阳电极和阴电极的均为阴离子交换膜，阳电极与相邻的阴离子交换膜之间形成阳极室，阴电极与相邻的阴离子交换膜之间形成阴极室；在阳极室和阴极室之间由交替排列的阴离子交换膜和双极膜构成一个或多个酸室和反应室的重复单元。

3.根据权利要求2所述的高盐基度聚合硫酸铁的连续制备系统，其特征在于：还包括夹紧装置，所述夹紧装置用于固定所述阴电极、阳电极和膜堆。

4.根据权利要求2所述的高盐基度聚合硫酸铁的连续制备系统，其特征在于：所述膜堆内部的酸室和反应室之间以阴离子交换膜为间隔实现离子交换，反应室和与其相邻的下一重复单元的酸室之间以双极膜为间隔。

5.一种利用权利要求1～4中任意一项所述连续制备系统的高盐基度聚合硫酸铁的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

将强电解质溶液通过电解液进样装置输送到膜堆阳极室与阴极室中；

将酸溶液通过酸溶液生成装置输送到膜堆酸室中；

将反应液通过PFS生成装置输送到膜堆反应室中，同时将反应液存储装置中的反应液源源不断输送到PFS生成装置中，使得PFS生成装置中的反应液溢流到PFS存储装置中；

开启电源，双极膜在电场作用下发生水解离，将H₂O解离成OH^-和H⁺，OH^-参与PFS的制备过程以提高其盐基度，H⁺在酸室与酸根离子结合生成酸。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述强电解质溶液选自氢氧化钠、硫酸钠、硝酸钠、硫酸钾、硝酸钾和氢氧化钾溶液中的一种或几种；所述强电解质溶液浓度为0.01～3mol/L。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述酸溶液选自硫酸、盐酸、硝酸溶液中的一种或几种；所述酸溶液生成装置中的酸溶液浓度为0.005～6mol/L。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：

所述反应液为硫酸亚铁、硫酸和氧化剂的混合溶液；

在所述反应液中，所述硫酸亚铁浓度≥2mol/L，所述硫酸与所述硫酸亚铁的物质的量比值为0.1～3；

在所述反应液中，令所述氧化剂的物质的量为a、硫酸亚铁的物质的量为b，则a:b≥0.1。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述氧化剂为双氧水、硝酸、氯酸钾、次氯酸钠、氯酸钠的一种或多种。