阅读说明：本技术 一种碳酸氢铵的提纯方法 (Method for purifying ammonium bicarbonate ) 是由 邓毅 李颜利 李伟 邹伟 郑汶江 马小燕 杨虎 颜杰 张海波 李慧 刘波 于 2020-06-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种碳酸氢铵的提纯方法,采用D201树脂制备吸附柱,将碳酸氢铵溶液由吸附柱上方加入,并收集吸附柱下方碳酸氢铵溶液,并经冷冻干燥,得到高纯度的碳酸氢铵。所述树脂经过预处理,其预处理方法为：将树脂用去离子水浸泡24h；再用NaOH水溶液处理,处理完毕后用水清洗；然后经过第一盐酸溶液处理,并用清水洗至中性；最后用硫代硫酸钠和EDTA处理,用清水洗至中性。本发明能够有效解决碳酸氢铵容易分解,并且提纯后母液中还有大量碳酸氢铵导致原料浪费的问题,并且快速、环保、无二次污染,制得碳酸氢铵纯度高达99.9%以上,并且操作简单易行、绿色环保。(The invention discloses a purification method of ammonium bicarbonate, which adopts D201 resin to prepare an adsorption column, adds an ammonium bicarbonate solution from the upper part of the adsorption column, collects the ammonium bicarbonate solution from the lower part of the adsorption column, and obtains high-purity ammonium bicarbonate through freeze drying. The resin is pretreated, and the pretreatment method comprises the following steps: soaking the resin in deionized water for 24 hours; then treating with NaOH aqueous solution, and cleaning with water after the treatment is finished; then treating the mixture by using a first hydrochloric acid solution, and washing the mixture to be neutral by using clear water; finally, the mixture is treated by sodium thiosulfate and EDTA and washed by clear water to be neutral. The method can effectively solve the problems that the ammonium bicarbonate is easy to decompose and a large amount of ammonium bicarbonate in the purified mother liquor causes raw material waste, is quick, environment-friendly and free of secondary pollution, and the purity of the prepared ammonium bicarbonate is up to more than 99.9 percent, and is simple and easy to operate and environment-friendly.)

一种碳酸氢铵的提纯方法

技术领域

本发明涉及无机盐纯化技术领域，具体涉及一种碳酸氢铵的提纯方法。

背景技术

碳酸氢铵（NH₄HCO₃）又称碳铵，是一种白色单斜或斜方晶系结晶，分子量79.1，理论含氮量是17.72%，是一种应用广泛的无机盐。在农业中可用作氮肥，适用于各种土壤，可同时提供作物生长所需的铵态氮和二氧化碳，能促进作物生长和光合作用，催苗长叶，可作追肥、也可作底肥直接施用。可在食品中用作高级发酵剂，与碳酸氢钠合用可作面包、饼干、煎饼等膨松剂的原料，亦用作发泡粉末果汁的原料，还用于绿色蔬菜、竹笋等烫漂。以及医药及试剂，发酵粉亦以本品为主要成分，配以酸性物质。在药学应用中，碳酸氢铵的引入可提升HPCT的分布比例，延长药物在肺部的滞留时间，提升HPCT对肺癌的疗效等等。当前各行业环境皆要求碳酸氢铵系列产品在兼顾自身固有价值和稳定其市场地位的同时，不断探索新的加工工艺和新型碳铵产品去适应相应行业的标准。为了更好的适应更多领域的要求，提升碳酸氢铵的纯度必不可少。

目前，碳酸氢铵主要采用结晶法制备，利用溶解性差异，将碳酸氢铵从溶液中析出。但是，结晶法制备碳酸氢铵存在以下不足：1、结晶过程中，碳酸氢铵的损失量大，在母液中还含有大量的碳酸氢铵，容易造成浪费。2、由于碳酸氢铵在36℃以上分解为二氧化碳、氨和水，60℃可分解完，而结晶过程中温度较高，析出的碳酸氢铵容易分解，导致碳酸氢铵的收率降低，碳酸氢铵的制备成本高，不利于工业化生产。3、通过结晶法提纯的碳酸氢铵中含有金属离子等杂质，在结晶形成的碳酸氢铵中难以去除，使得碳酸氢铵的纯度不高。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有的结晶法制备碳酸氢铵，结晶后的母液中还含有大量的碳酸氢铵，难以对母液完全利用，以及结晶法温度较高，碳酸氢铵容易分解的问题，提供一种碳酸氢铵的提纯方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种碳酸氢铵的提纯方法，采用D201树脂制备吸附柱，将碳酸氢铵溶液由吸附柱上方加入，并收集吸附柱下方碳酸氢铵溶液，并经冷冻干燥，得到高纯度的碳酸氢铵。

其中，所述树脂经过预处理，其预处理方法为：将树脂用去离子水浸泡24h；再用NaOH水溶液处理，处理完毕后用水清洗；然后经过第一盐酸溶液处理，并用清水洗至中性；最后用硫代硫酸钠和EDTA（乙二胺四乙酸）的混合溶液处理0.5 ~10 h后，用清水洗至中性。

进一步，所述NaOH水溶液的浓度为1 %~5 %，处理体积为树脂体积的5~10倍，再用10~20倍的去离子水清洗。

进一步，所述第一盐酸溶液的浓度为0.5 %~8%，处理体积为树脂体积的5~10倍。

进一步，所述硫代硫酸钠的用量为树脂质量的1 %~20 %，EDTA用量为树脂质量的0.5 %~25 %。

进一步，所述加入的碳酸氢铵溶液中碳酸氢铵含量为99.4%~99.5%，浸出液流出速率为30~100 mL/h。

进一步，还包括吸附柱的脱附再生过程，所述脱附再生过程为：从吸附柱上方加入第二盐酸溶液洗涤，所述第二盐酸溶液的加入速度与吸附时碳酸氢铵溶液的速度一致，直到流出液经酸化后用硫氰酸钾溶液检测不呈红色为止，然后用蒸馏水洗涤，吸附材料得到再生。

进一步，所述第二盐酸溶液的浓度为0.1~5mol/L，用量为树脂体积的2~5倍，处理时间为1~10 h。

进一步，所述蒸馏水洗涤量为树脂体积的3~5倍。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用树脂吸附的方式提纯碳酸氢铵，采用经过预处理的D201树脂制备吸附柱。D201是在大孔结构的苯乙烯-二乙烯苯共聚体上带有季铵基[-N(CH₃)₃OH]的阴离子交换树脂，能够吸附碳酸氢铵溶液中的多种离子（主要包括Fe²⁺和Fe³⁺），因此能够对碳酸氢铵溶液进行提纯，并且具有不易中毒、交换速度快、稳定性好的优点。有效解决了碳酸氢铵容易分解，并且提纯后母液中还有大量碳酸氢铵导致原料浪费的问题。

2、本发明利用预处理后的树脂进行吸附纯化，具有效率高，操作简单，材料易得且材料可循环使用。现有技术中的常规的提纯方法，如重结晶方法，提纯后的碳酸氢铵纯度为99.4%~99.5%，而采用本发明提供的提纯方法经济效益高，制得的碳酸氢铵纯度为99.94%以上，并且操作简单易行、绿色环保。

3、本发明还提供树脂的脱附再生的步骤，经过吸附后的树脂达到饱和后，通过盐酸溶液处理即可实现再生，因此能够循环使用，降低碳酸氢铵的提纯成本，适于工业生产。

附图说明

图1为本发明一种碳酸氢铵的提纯方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种碳酸氢铵的提纯方法，参见图1，包括以下步骤：

（1）D201树脂预处理：新树脂用去离子水浸泡树脂24 h，除去生产过程中产生的杂质(致孔剂、催化剂、反应溶剂等)；用5～10倍树脂体积的4% NaOH水溶液处理后，用10～20倍体积水洗，再用5～10倍树脂体积的4% 盐酸溶液处理，用清水洗至中性；最后用相对树脂质量的1%硫代硫酸钠和相对树脂质量的0.5%EDTA处理0.5h，用清水洗至中性，得到处理后的D201树脂。

（2）碳酸氢铵的提纯：将经过预处理的D201树脂称取约80g，填装于吸附柱内，柱高约10cm，得到D201树脂吸附柱。将配制好的碳酸氢铵溶液由吸附柱上方加入，调整浸出液速度60 mL/h，收集下方浸出液300mL，将浸出液冷冻真空干燥12h后，得到碳酸氢铵。

原碳酸氢铵纯度为99.4%，采用酸碱滴定法检测碳酸氢铵的纯度，纯度为99.960%。

实施例2

与实施例1的不同的是，实施例2中碳酸氢铵原始纯度为95%~96%，其余步骤与实施例1相同，得提纯后的碳酸氢铵纯度。

实施例3

与实施例1的不同的是，实施例3中碳酸氢铵流率为30mL/h，其余步骤与实施例1相同，得提纯后的碳酸氢铵纯度。

实施例4

与实施例1的不同的是，实施例4中D201树脂的预处理工艺不同，其余步骤与实施例1相同，得提纯后的碳酸氢铵纯度。本实施例中的方法可在没有EDTA的情况下使用。

本实施例中D201预处理工艺如下：

新树脂先用去离子水反复清洗8次，水洗后，用1mol/L HCl缓慢流经树脂，用量为树脂的4倍；用水冲洗直至流出水pH=5左右时，用3倍床层体积的NaCl（5%）溶液流过树脂；再4倍床层体积的NaOH（1mol/L）溶液处理树脂；用水冲洗至出水pH=9左右；用4倍床层体积的HCl（1mol/L）流经树脂，用量为树脂的4倍；最后用去离子水冲洗至出水pH>6。所有流速为每小时1.5倍床层体积流过。

实施例1-4中主要参数如下表所示。

实施例5：D201树脂吸附柱的脱附再生：

从吸附柱上方先加入体积为树脂体积2倍的1mol/L盐酸溶液进行洗涤，直到流出液经酸化后用硫氰酸钾溶液检测不呈红色为止。然后体积为树脂体积的3～5倍的蒸馏水洗涤，保持洗脱液速度保持与其吸附操作时速度一致，得到脱附再生的D201树脂吸附柱。

实施例6：D201树脂吸附柱的重复吸附

将实施例5中脱附再生的D201树脂吸附柱再次用于提纯碳酸氢铵。提纯条件与实施例1相同，即将配制好的碳酸氢铵溶液由吸附柱上方加入，调整浸出液速度60 mL/h，收集浸出液300mL，-75℃冷冻真空干燥12h后，测其纯度。然后采用实施例5的方法对D201树脂吸附柱进行脱附再生，然后再次进行碳酸氢铵的提纯。重复7次，得到碳酸氢铵纯度，纯度分别为：99.952%、99.940%、99.935%、99.928%、99.910%、99.905%、99.895%，纯度仅仅降低了0.065%，说明该材料具有极高的再生性能。

可见，采用本发明提供的提纯方法经济效益高，制得碳酸氢铵纯度高达99.9%以上。将D201树脂吸附柱脱附处理后重复使用7次，纯度仅仅降低了0.065%，说明该材料具有极高的再生性能，具有操作简单易行、绿色环保的优点，并且大大的降低了碳酸氢铵的提纯成本，适于工厂推广使用。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。