專利名稱：使電解質發(fā)生復分解反應并進行控制的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是化學領域、電解質的復分解技術。
背景技術：
在化學上，兩種電解質相互交換離子，生成兩種新的電解質的反應稱為復分解反應；酸、堿、鹽之間的反應一般都是復分解反應。如果能使電解質化合物通過復分解的方法， 相互轉化，相互制得，那么在化學工業(yè)，會使許多化工原料的制造工藝簡單的多。但是，現有的化學技術，并不能使任意酸、堿、鹽之間都能發(fā)生復分解反應。能夠發(fā)生復分解反應的條件很苛刻，其條件是生成物中必須有沉淀析出、氣體放出或有水生成，否則復分解反應無法進行。在化學工業(yè)，由于某些化工原料，無法通過復分解技術制得，因此使得制造這些化工原料的工藝復雜，環(huán)境污染，高耗能、高耗材、大投入成本高等。例如，硫酸的工業(yè)制造工藝較復雜，如果利用石膏、芒硝、綠礬等含硫酸根的鹽與水進行直接或間接復分解反應制取硫酸，則工藝簡單、成本減小。再如，電解食鹽水制火堿，耗電量大、電極材料要求苛刻等，致使所制火堿成本高。如果通過復分解技術，將食鹽與水進行復分解反應制取火堿和鹽酸，其成本也就大減。當然也可使所制的火堿碳酸化制純堿?，F有技術進行復分解反應是，不借助任何物質、不使用任何措施，直接將兩種電解質的水溶液混合在一起，使混合溶液中的兩種離子結合成一種難溶物質、弱電解質或氣體， 從混合離子中分離出去。對此可參看初中、高中教科書的復分解反應章節(jié)和離子反應章節(jié)?，F有技術之所以在許多電解質之間無法進行復分解反應，是因為它進行復分解反應時，是使參與復分解反應的所有離子混合在一起。我們知道，在化學上較麻煩的是混合物的分離。兩種電解質的四種離子混合在一起，除非有兩種離子結合成沉淀析出、氣體放出或弱電解質生成而從混合離子中分離出去，其它方法的確不容易利用兩種電解質的四種混合在一起的離子制得兩種分離開的新電解質。因此，現有技術進行復分解反應，能否使復分解反應發(fā)生，只能取決于生成物電解質的物理性質和化學性質，對于使兩種易溶性強電解質發(fā)生復分解反應，制取兩種新的易溶性強電解質；或者再逆向進行，使制備的那兩種新的易溶性強電解質發(fā)生復分解反應再制取原先那兩種易溶性強電解質；例如使硫酸鈉與硝酸鉀發(fā)生復分解反應制取硫酸鉀和硝酸鈉；再逆向進行，使硫酸鉀和硝酸鈉發(fā)生復分解反應制取硫酸鈉和硝酸鉀；對此現有技術則是束手無策。所以，現有技術進行復分解反應，由于受生成物物理性質和化學性質的制約，因此使許多酸、堿、鹽等電解質之間不能進行復分解反應。

發(fā)明內容
(一)發(fā)明的目的在化學工業(yè)，酸、堿、鹽一般都是最基本的化工原料；而化合物的組成不同，其性質和用途會不同。為了在化學領域，根據使用價值和作用，能夠對許多電解質化合物改變組成、使離子之間重新結合，使許多酸、堿、鹽之間能夠通過復分解的方法相互轉化、相互制取，并減少污染，簡化生產某些酸、堿、鹽的工藝，改變某些酸、堿、鹽的獲取途徑，降低有的產品生產的能耗和成本，本發(fā)明特提供一種不受生成物電解質物理性質和化學性質制約的，使凡是溶于水，能夠電離的電解質化合物之間都能夠發(fā)生復分解反應的復分解反應新方法。使得在化學工業(yè)，許多酸、堿、鹽之間例如鹽跟酸、鹽跟堿、鹽跟鹽之間過去不能進行的復分解反應得以進行；使某些過去不能用復分解方法制取的酸、堿、鹽改為復分解方法制取，使人類擁有一項對溶于水、能夠電離的電解質化合物能夠通過復分解反應隨意變化的新技術。(二)采用的技術方案為實現上述目的，本發(fā)明提出利用電解質溶液中陰陽離子的自由性、擴散性、帶電性、帶電性不同等固有特性， 使參與復分解反應的各反應物電解質溶液中的陰陽離子進行分離，并使所有分離的各種陰陽離子相互交換、重新結合，分別形成各種新的電解質。根據上述方案，進行復分解反應可以通過控制溶液中的自由離子去完成?？刂迫芤褐械淖杂呻x子進行電解質的復分解反應，通常采取一種簡便的措施主要是改變、規(guī)定、限制溶液中自由離子的運動狀態(tài)、區(qū)域范圍、位置處所、濃度高低等，其方法主要是通過改變溶液中自由離子的運動狀態(tài)，引導(即促使)反應物電解質溶液中自由離子定向運動，并限制每種反應物電解質溶液中的兩種陰陽離子共同向同一個方向或者同一個目標或者同一種溶液區(qū)域定向運動(也就是說引導一種反應物溶液中自由離子定向運動時，不允許兩種陰陽離子向同一個方向定向運動，或者運動方向相同但是定向運動的目標不能相同)。以實現每種反應物電解質溶液中陰陽離子的分離，并通過引導離子定向運動、改變離子的位置處所，限制離子定向運動、規(guī)定離子的區(qū)域范圍，使所有分離的各種陰陽離子相互交換，分別轉移到規(guī)定的不同的生成物溶液中形成各種新的電解質溶液以實現重新結合；控制溶液中的自由離子進行復分解反應，一般采取的具體措施包括有控制溶液中自由離子的運動狀態(tài)，引導離子定向運動、限制離子定向運動；使自由離子由無規(guī)則熱運動變?yōu)橛幸欢ǚ较蚝湍繕说亩ㄏ蜻\動包括定向擴散運動等；使自由離子由一定方向和目標的定向運動變?yōu)闊o規(guī)則的熱運動；通過改變、規(guī)定、限制溶液不同區(qū)域自由離子的濃度以制造自由離子的濃度差，引起溶液中自由離子的定向擴散運動，使自由離子由溶液的某個區(qū)域定向擴散到另一個區(qū)域；使自由離子受到作用力的推動(例如使用磁場)而定向運動；使電解質的某種離子由一種溶液或一個容器轉移到另一種溶液或另一個容器中；使每一種反應物電解質溶液中的陰陽離子分別脫離該反應物溶液以實現分離， 并全部分別轉移到不同的生成物溶液中以實現重新結合等。進行復分解反應時，復分解反應前后的各種電解質溶液，即各反應物溶液、各生成物溶液，各自獨立、互不混合；復分解反應是通過各反應物溶液與各生成物溶液之間的離子轉移去實現。從表面形式看，復分解反應是反應物溶液對生成物溶液的離子施舍。進行復分解反應，不但不使參與復分解反應的各種反應物電解質溶液混合，而且是使每一種反應物電解質溶液中混合在一起的陰陽離子進行分離。根據上述方案和上述方法，可以使用對溶液中的陰陽離子有選擇透過特性的特殊材料(例如離子交換膜)進行復分解反應。例如，進行復分解反應時，可以利用上述特殊材料(以下簡稱特殊材料)，使電解質的一種離子通過該特殊材料、阻止另一種離子通過該特殊材料，以實現各反應物電解質溶液中陰阻離子的分離；進行復分解反應時，也可以利用上述特殊材料限制離子，阻止某種離子定向運動，改變離子的運動狀態(tài)，規(guī)定離子運動的區(qū)域范圍，促使各種離子相互交換和重新結合等。進行復分解反應時，可以使參與復分解反應的每種反應物電解質溶液中的自由離子與使用的上述特殊材料之間發(fā)生相對運動，通常采用較簡便的方法是引導自由離子向該特殊材料定向運動，根據電解質溶液中陰陽離了的帶電性不同，利用該特殊材料選擇透過特性的作用，允許一種離子通過特殊材料、限制另一種離子通過特殊材料，從而實現每種反應物電解質溶液中混合在一起的陰陽離子分離；并通過引導離子定向運動、改變離子的位置處所，利用上述特殊材料限制離子定向運動、規(guī)定運動離子的區(qū)域范圍，促使各反應物電解質所有分離的各種陰陽離子相互交換、重新結合于所規(guī)定的不同的生成物溶液中分別形成各種新的電解質溶液。進行復分解反應時，引導自由離子定向運動、改變離子的運動狀態(tài)，可以利用離子的帶電性利用電場、磁場對離子施加力的作用推動自由離子定向運動，此方法可稱為電場法、磁場法?？梢愿鶕芤褐须x子的自由性，利用離子、分子的運動及其相互作用使自由離子定向運動，例如利用自由擴散的方法使自由離子發(fā)生定向擴散運動，此方法稱為離子自由擴散法；利用滲透壓作用使自由離子發(fā)生定向滲透運動此方法可稱為滲透法。上述引導離子定向運動的電場，是由電解質溶液中帶電荷的陰陽離子產生的電場或通過電解質溶液以外的設施使電解質溶液內部存在電場；而不是在電解質溶液內部設有電極，用導線將電極與外加的直流電源或交流電原相聯以提供電場。離子自由擴散法，是使溶液中的不同區(qū)域存在自由離子的濃度差，自由離子從濃度大的區(qū)域向濃度小的區(qū)域自由的定向擴散。離子自由擴散法，是引起復分解反應的基本引導方法；為了加快復分解的化學反應速率或其它需要也可以同時配合其它引導自由離子定向運動的方法。如果兩種反應物電解質AB和CD進行復分解反應，其化學反應方程總式表示為AB+⑶=AD+CB其離子反應方程總式表示為(A++B0 + (C++D") = (A++D。+ (C++B。其離子反應的離子反應過程中，離子的出處和去向特征表示式為
權利要求
1.關于電解質復分解反應的化學反應方法，現有技術進行復分解反應的方法特征是 直接將參與復分解反應的各反應物電解質的水溶液混合在一起，使混合在一起的四種自由離子中的兩種自由離子結合生成沉淀、弱電解質或氣體；本發(fā)明所提供的電解質復分解反應的方法其特征是利用電解質溶液中陰陽離子的自由性擴散性、帶電性、帶電性不同等固有特性，使參與復分解反應的各反應物電解質溶液中的陰陽離子進行分離，并使所有分離的各種陰陽離子相互交換、重新結合，分別形成各種新的電解質。本發(fā)明使兩種反應物電解質AB和CD進行復分解反應，其離子反應方程總式表示為 (A++B0 + (Γ+DO = (A++D0 + (C++B0其離子反應的離子反應過程中，離子的出處和去向特征表示式為
2.根據權利要求1所說的電解質復分解反應的方法其特征是進行復分解反應時，復分解反應前后的各種電解質溶液即各反應物溶液、各生成物溶液，各自獨立、互不混合；復分解反應是通過各反應物溶液與各生成物溶液之間的離子轉移去實現。
3.根據權利要求1所說的電解質復分解反應的方法，其特征是進行復分解反應主要是通過控制溶液中的自由離子去完成。
4.根據權利要求3所說的電解質復分解反應的方法，其特征是控制溶液中的自由離子進行電解質的復分解反應主要是改變、規(guī)定、限制溶液中自由離子的運動狀態(tài)、區(qū)域范圍、 位置處所、濃度高低；其方法主要是通過改變溶液中自由離子的運動狀態(tài)，引導反應物電解質溶液中自由離子定向運動，并限制每種反應物電解質溶液中的陰陽離子共同向同一個目標或者同一種溶液區(qū)域定向運動，以實現每種反應物電解質溶液中陰陽離子的分離，并通過引導離子定向運動、改變離子的位置處所、限制離子定向運動、規(guī)定離子的區(qū)域范圍，使所有分離的各種陰陽離子相互交換、分別轉移到規(guī)定的不同的生成物溶液中形成各種新的電解質溶液以實現重新結合；控制溶液中的自由離子進行復分解反應一般采取的具體措施包括 控制溶液中自由離子的運動狀態(tài)、引導離子定向運動、限制離子定向運動； 使自由離子由無規(guī)則熱運動變?yōu)橛幸欢ǚ较蚝湍繕说亩ㄏ蜻\動； 使自由離子由一定方向和目標的定向運動變?yōu)闊o規(guī)則的熱運動； 通過改變、規(guī)定、限制溶液不同區(qū)域自由離子的濃度，以制造自由離子的濃度差，引起溶液中自由離子的定向擴散運動，使自由離子由溶液的某個區(qū)域定向擴散到另一個區(qū)域； 使自由離子受到作用力的推動而定向運動；限制每種反應物電解質溶液中的陰陽離子共同向同一個目標或者同一種溶液區(qū)域定一種生成物電解質溶液 JA++D—)、(C++B-) 另一種生成物電解質溶液向運動；使電解質的某種離子由一種溶液或一個容器轉移到另一種溶液或另一個容器中。
5.根據權利要求4所說的電解質復分解反應的方法，其特征是使用對溶液中的陰陽離子有選擇透過特性的特殊材料進行復分解反應；進行復分解反應時，可以利用上述特殊材料，使電解質的一種離子通過該特殊材料、阻止另一種離子通過該特殊材料，以實現各反應物電解質溶液中陰陽離子的分離；進行復分解反應時，也可以利用上述特殊材料限制離子，阻止某種離子定向運動，改變離子的運動狀態(tài)，規(guī)定離子運動的區(qū)域范圍，促使各種離子相互交換和重新結合；進行復分解反應時，可以使每種反應物電解質溶液中的自由離子與使用的特殊材料之間發(fā)生相對運動，通常采用較簡便的方法是引導反應物電解質溶液中的自由離子向使用的特殊材料定向運動，根據電解質溶液中陰陽離子的帶電性不同，利用該特殊材料的選擇透過特性的作用，允許一種離子通過、限制另一種離子通過，從而實現每種反應物電解質溶液中混合在一起的陰陽離子分離；并通過引導離子定向運動、改變離子的位置處所，利用上述特殊材料限制離子定向運動、規(guī)定離子的區(qū)域范圍，促使各反應物電解質所有分離的各種陰陽離子相互交換、重新結合于不同的生成物溶液中分別形成各種新的電解質溶液；進行復分解反應時，引導電解質溶液中自由離子定向運動的方法包括電場法、磁場法、 離子自由擴散法、滲透法。
6.根據權利要求5所說的電解質復分解反應的方法，其特征是進行復分解反應所使用的對溶液中陰陽離子有選擇透過特性的特殊材料選用離子交換膜。
7.關于專用于進行復分解反應的離子交換膜復分解槽，其特征是離子交換膜復分解槽主要是由適于盛放復分解反應電解質溶液的容器以及在此容器上所設置的離子交換膜構成；離子交換膜復分解槽的基本制造方法是將離子交換膜設置固定在適于盛放復分解反應電解質溶液的容器上。
8.根據權利要求7所說的離子交換膜復分解槽，制造的一種四室型單元離子交換膜復分解槽，其特征是四室型單元離子交換膜復分解槽的體殼至少是內壁表層及槽內必要的隔壁是由能耐濃熱的強酸、強堿和濃鹽浸蝕的、至少能耐100°C液溫的有機材料或無機材料制作，包括使用符合上述要求的塑料材料、玻璃材料、陶瓷材料、復合材料；復分解槽的體殼外表附有一層保溫材料；復分解槽體殼一般可以做成長方體形，也可以做成正方體形、圓柱體形、方管狀形；槽池可以制成一體的，也可以制成有蓋的；四室型單元離子交換膜復分解槽內部是由對陰陽離子選擇透過性能最好、且化學穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性性能也最好的兩幅陽離子交換膜和兩幅陰離子交換膜及殼體材料隔壁將整個槽池隔成四個室，構成一個四室型單元離子交換膜復分解槽；四室型單元離子交換膜復分解槽四個室可命名為①室、②室、③室、④室，并規(guī)定①③ 室盛放反應物溶液，②④室盛放生成物溶液，若有難溶性、微溶性電解質或包括水在內的弱電解質參與復分解反應時，則規(guī)定①室盛放易溶性強電解質溶液，③室盛放難溶性、微溶性電解質溶液或弱電解質溶液；①室和②室用陽離子交換膜隔開，①室和④室用陰離子交換膜隔開；③室和②室用陰離子交換膜隔開，③室和④室用陽離子交換膜隔開，①室和③室禁止聯通，②室和④室禁止聯通；②室和④室的室空要盡可能縮窄，但是其縮窄必須至少以能夠盛放電解質溶液并且易于抽吸為限；若有難溶性、微溶性電解質或包括水在內的弱電解質參與復分解反應時，要將③室置于②室和④室中間，②室③室④室要依次排列在一條直線上，并且②室③室④室各室室空間要盡可能縮窄，以有利于易溶性強電解質的陰陽離子分離后在③室產生電場，但是其縮窄必須至少以能夠盛放電解質溶液且③室至少能夠盛放含有電解質沉淀微粒的溶液并且易于抽吸為限；各室兩端分別有液體流入管和流出管；在制造四室型單元離子交換膜復分解槽時，可以將四幅離子交換膜固定在槽內槽壁上；也可以制成可移動的，可以將離子交換膜固定在一個框子上、框子可移動，但具體使用時又必須將框子固定牢固，固定時可以使用耐腐蝕性的非金屬螺絲和三角長條將框子固定在槽內槽壁上；槽內正對的兩幅離子交換膜相互平行；四室型單元離子交換膜復分解槽四個室的排列方式有多種，因而可形成多種四室型單元離子交換膜復分解槽的具體形式；其中有四室型依次排列式單元離子交換膜復分解槽、 四室型非依次排列式單元離子交換膜復分解槽、四室型閉合狀單元離子交換膜復分解槽、 四室型非閉合狀單元離子交換膜復分解槽、四室型依次、直線排列式閉合狀單元離子交換膜復分解槽。
9.按照權利要求7所說的離子交換膜復分解槽，制造四室型多元離子交換膜復分解槽的方法其特征是利用四室型單元離子交換膜復分解槽制造四室型多元離子交換膜復分解槽；四室型多元離子交換膜復分解槽是由多個四室型單元離子交換膜復分解槽聯接組合而成，其組合方式包括有串聯方式、并聯方式、混聯方式；根據四室型單元離子交換膜復分解槽四個室的排列方式不同和四室型多元離子交換膜復分解槽各單元離子交換膜復分解槽的組合方式不同，可形成多種四室型多元離子交換膜復分解槽的具體形式。
10.一種四室型獨立式多元離子交換膜復分解槽，其特征是四室型獨立式多元離子交換膜復分解槽是由多個四室型單元離子交換膜復分解槽組成；其單元特征在于，各單元復分解槽是四室型依次排列式、閉合狀單元離子交換膜復分解槽，單元復分解槽的四個室①②③④呈閉合狀依次排列首尾相聯；各單元復分解槽也可以是四室型非依次排列式、非閉合狀單元離子交換膜復分解槽，其四個室中的①室和③室呈橫向排列分別在②室和④室的兩邊，②室和④室呈縱向排列分別在①室和③室的中間；其多元特征在于，四室型獨立式多元離子交換膜復分解槽是由多個四室型依次排列式、閉合狀單元離子交換膜復分解槽或多個四室型非依次排列式、非閉合狀單元離子交換膜復分解槽各自獨立的進行復分解反應，各同名室的液體出口和入口分別用一根總的導液管聯接起來。
11.一種四室型并聯式多元離子交換膜復分解槽，其特征是四室型并聯式多元離子交換膜復分解槽是由多個四室型單元離子交換膜復分解槽以并聯方式聯接組合而成；其單元特征在于，各單元復分解槽屬四室型非依次排列式、非閉合狀單元離子交換膜復分解槽，單元復分解槽四個室中的①室和③室呈橫向排列分別在②室和④室的兩邊，② 室和④室呈縱向排列分別在①室和③室的中間；其多元特征在于，四室型并聯式多元離子交換膜復分解槽是將多個四室型非依次排列式、非閉合狀單元離子交換膜復分解槽的首尾以并聯方式聯接起來，首聯首、尾聯尾，各同名室的液體出口和入口，分別用一根總的導液管聯接起來。
12.—種四室型串聯式多元離子交換膜復分解槽，其特征是四室型串聯式多元離子交換膜復分解槽是由多個四室型單元離子交換膜復分解槽以串聯方式聯接組合而成；其單元特征在于，各單元復分解槽的四個室①②③④依次排列在一條直線上；其多元特征在于，四室型串聯式多元離子交換膜復分解槽是將多個四室型依次直線排列式單元離子交換膜復分解槽以串聯方式首尾相聯構成，各同名室的液體出口和入口分別用一根總的導液管聯接起來；如果專用于易溶性強電解質與難溶性、微溶性電解質或包括水在內的弱電解質之間的復分解反應的四室型串聯式多元離子交換膜復分解槽，則各單元復分解槽除具備以上所說的特征外還具有難溶性、微溶性電解質或弱電解質參與復分解反應時四室型單元離子交換膜復分解槽所特有的特征①室盛放易溶性強電解質溶液，③室盛放難溶性、微溶性電解質溶液或包括水在內的弱電解質溶液，③室置于②室和④室中間，②室③室④室依次排列在一條直線上，并且②室③室④室各室室空要盡量縮窄，以有利于易溶性強電解質的陰陽離子分離后在③室產生電場，但是其縮窄必須至少以能夠盛放電解質溶液且③室至少能夠盛放含有電解質沉淀微粒的溶液并且易于抽吸為限。
13.—種四室型串并聯式多元離子交換膜復分解槽，其特征是四室型串并聯式多元離子交換膜復分解槽是由多個四室型單元離子交換膜復分解槽以串聯和并聯的聯接方式聯接組合而成；其單元特征在于，各單元復分解槽屬四室型依次直線排列式單元離子交換膜復分解槽，單元復分解槽的四個室①②③④依次排列在一條直線上；其多元特征在于，四室型串并聯式多元離子交換膜復分解槽是將兩個四室型依次、直線排列式單元離子交換膜復分解槽的首尾以串聯的方式，首聯尾、尾聯首聯接起來，組成一對同孿復分解槽；再將若干對同孿復分解槽的首尾以并聯的方式，首聯首、尾聯尾聯接起來；各同名室的液體出口和入口，分別用一根總的導液管聯接起來；如果專用于易溶性強電解質與難溶性、微溶性電解質或包括水在內的弱電解質之間的復分解反應的四室型串并聯式多元離子交換膜復分解槽，則各單元復分解槽除具備以上所說的特征外還具有難溶性、微溶性電解質或弱電解質參與復分解反應時四室型單元離子交換膜復分解槽所特有的特征①室盛放易溶性強電解質溶液，③室盛放難溶性、微溶性電解質溶液或包括水在內的弱電解質溶液，③室置于②室和④室中間，②室③室④室依次排列在一條直線上，并且②室③室④室各室室空要盡可能縮窄，以有利于易溶性強電解質的陰陽離子分離后在③室產生電場，但是其縮窄必須至少以能夠盛放電解質溶液且③室至少能夠盛放含有電解質沉淀微粒的溶液并且易于抽吸為限。
14.進行復分解反應時，為了簡單方便的實施權利要求1所說的電解質復分解反應的方法，通常采用一種發(fā)生復分解反應的簡便方法進行，其特征是使用離子交換膜復分解槽進行電解質的復分解反應。
15.根據權利要求14所說的電解質復分解反應的方法，其特征是對兩種電解質進行復分解反應時使用四室型單元離子交換膜復分解槽及其由此所制造的四室型多元離子交換膜復分解槽進行；進行復分解反應的基本方法是將參與復分解反應的兩種反應物電解質的水溶液分別盛放在四室型離子交換膜復分解槽盛放反應物的①室和③室中，復分解反應前盛放生成物的②室和④室都分別盛放純水；引導①室和③室中反應物電解質的自由離子分別向盛放生成物的②室和④室定向運動，由于四室型單元離子交換膜復分解槽中四幅離子交換膜或四室型多元離子交換膜復分解槽中各離子交換膜對溶液中陰陽離子選擇透過特性的相互配合作用，①室反應物溶液中的陽離子脫離①室溶液并只能轉入規(guī)定的②室且被限制在②室中，①室反應物溶液中的陰離子脫離①室溶液并只能轉入規(guī)定的④室且被限制在④室，而 ③室反應物溶液中的陰離子脫離③室溶液并只能轉入規(guī)定的②室且被限制在②室，③室反應物溶液中的陽離子脫離③室溶液并只能轉入規(guī)定的④室且被限制在④室，這樣分別來自于兩種反應物電解質的陰陽離子在②室形成了一種新的電解質溶液，分別來自于兩種反應物電解質的另外兩種陰陽離子在④室形成了另一種新的電解質溶液，這樣通過對溶液中自由離子的控制既實現了參與復分解反應的各反應物電解質溶液中的陰陽離子的分離，又實現了所有分離的各種陰陽離子相互交換和重新結合。
16.根據權利要求5或15所說的電解質復分解反應的方法，其特征是引導反應物電解質溶液中自由離子定向運動的方法使用離子自由擴散法，其方法是使反應物電解質溶液中的自由離子濃度高于生成物溶液中自由離子的濃度，以造成反應物溶液與生成物溶液之間的自由離子濃度差，則反應物溶液中具有自由性的陰陽離子脫離反應物溶液分別向規(guī)定的兩生成物溶液中自由的定向擴散。
17.根據權利要求5或15所說的電解質復分解反應的方法，其特征是引導反應物電解質溶液中自由離子定向運動的方法使用復分解槽外電場法、復分解槽內電場法；復分解槽外電場法是通過離子交換膜復分解槽以外的設施使離子交換膜復分解槽內的電解質溶液內部存在電場，利用電場力推動反應物電解質溶液中具有帶電性的陰陽離子脫離反應物溶液分別向規(guī)定的兩生成物溶液定向運動；復分解槽內電場法是利用離子交換膜復分解槽內電解質溶液中帶電荷的陰陽離子產生電場；可以先對易溶性或可溶性強電解質溶液中的陰陽離子進行分離，再利用分開后的陰陽離子在離子交換膜復分解槽溶液內部產生電場，利用電場力推動反應物電解質溶液中具有帶電性的陰陽離子脫離反應物溶液分別向規(guī)定的兩生成物溶液定向運動。
18.根據權利要求5或15所說的電解質復分解反應的方法，其特征是引導反應物電解質溶液中自由離子定向運動的方法使用磁場法；磁場法是使兩個磁場分別與兩種反應物電解質溶液之間發(fā)生相對運動，使每種反應物電解質溶液中具有帶電性的陰陽離子受到洛倫茲力而脫離反應物溶液分別向規(guī)定的兩生成物溶液定向運動。
19.根據權利要求5或15所說的電解質復分解反應的方法，其特征是引導反應物電解質溶液中自由離子定向運動的方法，使用滲透法；其方法是造成反應物溶液與生成物溶液之間的液位差或者通過給反應物電解質溶液增加壓強以導致滲透壓，利用滲透壓的作用迫使反應物溶液分別向兩生成物溶液滲透，利用液體的定向移動帶動具有自由性的反應物溶液中的離子分別向規(guī)定的兩生成物溶液定向運動。
20.一種使易溶性強電解質與易溶性強電解質之間發(fā)生復分解反應的方法，其特征是易溶性強電解質與易溶性強電解質之間的復分解反應可以使用四室型單元離子交換膜復分解槽、四室型并聯式多元離子交換膜復分解槽、四室型串并聯式多元離子交換膜復分解槽、四室型獨立式多元離子交換膜復分解槽進行，引導兩種反應物電解質溶液中自由離子定向運動的方法主要采用離子自由擴散法；也可以使用四室型串聯式多元離子交換膜復分解槽進行，引導反應物溶液中自由離子定向運動的方法主要是磁場法和離子自由擴散法； 進行復分解反應時，將自由離子濃度達到最高的兩種反應物易溶性強電解質溶液分別盛放于上述復分解槽盛放反應物的①室和③中，盛放生成物的②室和④室都先盛放純水，則復分解反應會在上述引導方法的作用下在上述復分解槽中發(fā)生。
21. 一種使易溶性強電解質與難溶性、微溶性電解質或包括水在內的弱電解質之間發(fā)生復分解反應的方法，其特征是使用專用于進行易溶性強電解質與難溶、微溶電解質或弱電解質復分解反應的四室型串并聯式的多元離子交換膜復分解槽，引導反應物易溶性強電解質溶液中自由離子定向運動的方法主要采用離子自由擴散法，引導反應物難溶性、微溶性電解質或弱電解質溶液中自由離子定向運動的方法主要是復分解槽內電場法、或者配合滲透法；也可以使用具備難溶性、微溶性電解質或弱電解質參與復分解反應所特有的特征的四室型依次、直線排列式閉合狀單元離子交換膜復分解槽或者使用專用于進行易溶性強電解質與難溶性、微溶性電解質或弱電解質復分解反應的四室型串聯式多元離子交換膜復分解槽，引導易溶性強電解質溶液中自由離子定向運動的方法主要是磁場法和離子自由擴散法，引導難溶性、微溶性電解質或弱電解質溶液中自由離子定向運動的方法主要是復分解槽內電場法或配合滲透法；復分解槽內電場產生的具體方法是使用具備難溶、微溶電解質或弱電解質參與復分解反應時四室型單元離子交換膜復分解槽所特有的特征的四室型離子交換膜復分解槽；復分解槽的①室盛放自由離子濃度達到最高的易溶性強電解質的自由離子溶液，③室盛放含有難溶、微溶電解質沉淀物的溶液或包括水在內的弱電解質溶液，而②室和④室都盛放純水；由于①室與②室④室存在較大的自由離子濃度差，因此①室中電解質的自由離子要向 ②室和④室擴散；但由于各離子換膜對溶液中陰陽離子選擇透過特性作用的相互配合，因此①室中的陽離子脫離①室并只能向規(guī)定的②室擴散，①室中的陰離子脫離①室并只能向規(guī)定的④室擴散；由于復分解槽②室③室④室很窄并且依次排列在一條直線上，進入②室的帶正電荷的陽離子與進入④室?guī)ж撾姾傻年庪x子由于帶電性相反且距離較近，因此要相互吸引、相互靠近；但進入②室的陽離子被②室與③室之間的陰離子交換膜阻隔而不能進入③室，進入④室的陰離子被③室與④室之間的陽離子交換膜阻隔也不能進入③室；這樣滯留在③室兩側的帶電荷的陰陽離子要在③室產生電場；此電場可稱為復分解槽內電場， 以此引導離子定向運動的方法，可稱為復分解槽內電場法；使難溶、微溶電解質或包括水在內的弱電解質溶解或電離并轉化成新電解質的方法和過程是復分解槽內電場建立后，在此內電場的作用下，復分解槽③室中難溶、微溶電解質或弱電解質溶液中的自由陰陽離子，脫離③室溶液，陰離子進入規(guī)定的盛放生成物的②室中，與先期到達②室中的反應物易溶性強電解質的陽離子結合成一種新的電解質溶液；③ 室溶液中的陽離子進入規(guī)定的盛放生成物的④室中，與先期到達④室中的反應物易溶性強電解質的陰離子結合成另一種新的電解質溶液；從而使③室溶液中的自由離子大量減少， 由此破壞了③室溶液中的沉淀溶解平衡或電離平衡，使平衡向溶解或電離的方向移動，隨著①室和③室中陰陽離子分別向生成物室的大量轉移，導致③室中的難溶、微溶電解質沉淀逐漸溶解和轉化或弱電解質逐漸電離和轉化。
22.根據權利要求21所說的電解質復分解反應的方法，其特征是利用易溶性強電解與難溶性、微溶性電解質或弱電解質之間發(fā)生復分解反應的方法使易溶性強電解質鹽與水發(fā)生復分解反應制取相應的酸和堿，其復分解反應的化學反應方程總式表示為
23.媒介質間接制取法，其特征是媒介質是一種被借助的化學物質，是用來幫助溶液中自由離子濃度較低的兩種電解質之間，通過復分解反應間接的使它們相互交換離子制取兩種新電解質生成物的助劑，媒介質直接參與化學反應，而一系列化學反應前后媒介質本身的質量和化學性質不變，媒介質一般可以選用溶解度較大、電離徹底的易溶性強酸、強堿、強鹽及水；其化學機理在于利用易溶性強電解質與難溶性、微溶性電解質或弱電解質之間發(fā)生復分解反應的方法，使溶液中自由離子濃度較低的兩種反應物電解質中的電解質鹽與一種容易發(fā)生復分解反應的媒介質發(fā)生復分解反應，制取容易發(fā)生復分解反應的酸、 堿或易溶性強電解質鹽，再將制得的所有易溶性強電解質鹽分別與媒介質水進行復分解反應，分別制得相應的酸和堿；再根據需要，將其中的酸和堿相互交換發(fā)生中和反應，即可制取溶液中自由離子濃度較低的那兩種反應物電解質若直接發(fā)生復分解反應時所能生成的新電解質；如果選用的媒介質是易溶性強鹽，則根據需要或該鹽的價值，將以上酸、堿中該鹽所對應的酸和堿發(fā)生中和反應即可使該鹽重新得取。
24.一種使難溶性、微溶性電解質與難溶性、微溶性電解質及包括水在內的弱電解質之間，通過復分解反應制取新電解質生成物的方法，其特征是使用媒介質間接制取法。舉例說明利用媒介質間接制取法，以食鹽為媒介質使石膏與水通過復分解反應制取硫酸并得取火堿和鹽酸，其制取方法是讓石膏與食鹽發(fā)生復分解反應制取易溶性硫酸鈉和氯化鈣，再將硫酸鈉和氯化鈣分別與水發(fā)生復分解反應分別制取硫酸、火堿、鹽酸；其化學反應方程式如下
25.根據權利要求15所說的電解質復分解反應的方法，其特征是進行復分解反應時， 無論兩種反應物電解質的類別，如果兩種反應物電解質溶液中自由離子濃度懸殊比較大時，可以選用易溶性強電解質與難溶性、微溶性電解質或弱電解質之間發(fā)生復分解反應的方法進行；如果兩種反應物電解質溶液中自由離子濃度懸殊比較小、并且自由離子濃度都比較大時，可以選用易溶性強電解質與易溶性強電解質之間發(fā)生復分解反應的方法進行； 如果兩種反應物電解質溶液中自由離子濃度懸殊比較小、而且自由離子濃度都比較小時， 則可以選用難溶性、微溶性電解質與難溶性、微溶性電解質及弱電解質之間通過復分解反應制取新電解質生成物的方法進行。
26.一種使復分解反應連續(xù)不斷進行的復分解反應的控制方法，其特征是進行復分解反應時連續(xù)不斷的維持各反應物電解質溶液分別向各生成物電解質溶液中的離子轉移，使復分解反應連續(xù)不斷的進行。
27.根據權利要求沈所說的復分解反應的控制方法，其特征是進行復分解反應時，隨著反應物離子向生成物溶液中的大量轉移，生成物溶液濃度越來越高，連續(xù)不斷的從生成物溶液的一端將濃度較高的生成物溶液引出，并連續(xù)不斷的從另一端注入純水；隨著反應物離子向生成物溶液中的大量轉移，反應物溶液自由離子濃度越來越稀，溶液溫度逐漸降低，連續(xù)不斷的向反應物溶液中緩緩加入反應物溶質或者連續(xù)不斷的從反應物溶液的一端注入濃度較高的反應物溶液并從另一端引出濃度較稀的反應物溶液，并連續(xù)不斷的對反應物溶液加熱，可以使反應物溶液溫度維持在90°C以上，溶液沸點以下某個值，以維持復分解反應的連續(xù)進行。
28.一種使生成物溶液呈電中性的復分解反應的控制方法，其特征是控制兩種反應物電解質進行復分解反應時自由離子電荷轉移率相等，使兩種生成物溶液各呈電中性。
29.根據權利要求觀所說的復分解反應的控制方法，其特征是進行復分解反應時分別調節(jié)兩種反應物電解質溶液自由離子濃度、溶液溫度和分別控制自由離子的引導，以控制各反應物電解質溶液分別向各生成物電解質溶液轉移離子的自由離子轉移率，使兩種反應物電解質自由離子的電荷轉移率相等，亦即使相同時間內由兩種反應物電解質轉移到每一種生成物電解質溶液中的陽離子元電荷總數與陰離子元電荷總數相等。
30.根據權利要求觀所說的復分解反應的控制方法，其特征是進行復分解反應時測定兩種反應物自由離子電荷轉移率是否相等可測定生成物溶液是否帶電和帶電性別；其方法是利用靜電計或驗電器進行測定；測定兩種反應物自由離子電荷轉移率是否相等的方法也可以利用精確測定復分解反應前后各種電解質溶液摩爾濃度變化數據，再對照化學反應方程式的計算結果的方法予以斷定。
31.一種操縱反應物溶液進行復分解反應的復分解反應的控制方法，其特征是進行復分解反應時隨著復分解反應的進行，隨時調整反應物溶液內部不同區(qū)域，因復分解反應而引起的一系列變化，包括調整反應物溶液中不斷出現的局部正負電性區(qū)、使之迅速中和，調整不斷出現的反應物溶液濃度不均、使其迅速均勻，或者調整帶電反應物溶液中的電量分布、使電量分布均勻。
32.根據權利要求31所說的復分解反應的控制方法，其特征是進行復分解反應時，對反應物溶液進行不間斷的攪拌，以調整反應物溶液內部不同區(qū)域因復分解反應而引起的一系列的變化；對反應物溶液進行攪拌可以使用氣體攪拌方法或者使用液體攪拌方法。
33.根據權利要求32所說的氣體攪拌方法，其特征是氣體攪拌方法是利用氣泵從溶液底部向溶液中吹氣，利用氣泡的上浮運動，使溶液像沸水一樣，上下左右翻滾。
34.根據權利要求32所說的液體攪拌方法，其特征是液體攪拌方法的一種方式是將兩根管子插入溶液，利用抽吸泵使一根抽吸溶液，另一根從溶液底部向上高速噴射溶液，造成液體上下循環(huán)往復運動；液體攪拌方法的另一種方式是將多根管子插入溶液，利用抽吸泵使其中一根或幾根較粗的管子抽吸溶液，另外許多較細的管子從液體上下不同部位按順時針方向或逆時針方向高速噴射溶液，造成液體時而順時針旋轉運動，時而逆時針旋轉運動，或者按單一方向旋轉運動。
35.使用四室型離子交換膜復分解槽進行復分解反應時，對于生成物溶液的引出時機其特征是如果溶液中自由離子濃度都比較大并且自由離子濃度懸殊都比較小的兩種電解質進行復分解反應，②室和④中生成物溶液一般達到飽和后再引出；對于使用專用于易溶性強電解質與難溶性、微溶性電解質或弱電解質之間復分解反應的四室型離子交換膜復分解槽，進行溶液中自由離子濃度懸殊比較大的兩種電解質之間的復分解反應，其生成物溶液的引出時機應定于，當引出的②室和④室生成物溶液濃度達到最高時，③室自由離子濃度較低的反應物溶液中沒有轉移來的①室中自由離子濃度較高的反應電解質的陰陽離子之時；一般情況下，為了避免①室反應物溶液中的陽離子通過②室轉移到③室和①室中的陰離子通過④室轉移到③室中，②室和④室中的生成物溶液可以不待飽和就引出，其時間一般控制在，①室中自由離子濃度較高的反應物電解質，分別向兩生成物溶液中溶液出口處轉移離子的，自由離子電荷轉移率臨近改變時。
36.根據權利要求35所說的復分解反應的控制方法，其特征是進行復分解反應時對于生成物溶液引出時間的控制，主要是通過控制生成物溶液的抽吸速率去控制；如果生成物溶液待飽和后引出，則其抽吸速率的快慢一般在濃度計的精確測定指導下去確定，當②室和④室生成物溶液抽吸時，其出口處溶液濃度已經飽和、其它處溶液濃度尚待飽和，則抽吸速率適中；對于使用專用于易溶性強電解質與難溶性、微溶性電解質或弱電解質之間復分解反應的四室型離子交換膜復分解槽進行溶液中自由離子濃度懸殊比較大的兩種電解質之間的復分解反應，其生成物溶液抽吸速率的大小可以通過精確測定③室中自由離子濃度較低的反應物溶液的成份去確定；如果通過測定，③室反應物溶液中沒有轉移來的①室中自由離子濃度較高的反應物電解質的陰陽離子，則應適當放慢抽吸速率以待②室和④室生成物溶液出口處濃度趨于飽和；如果通過測定，③室反應物溶液中已有轉移來的①室反應物電解質的陰陽離子，則應適當加快抽吸速率，這樣經過多次微調即可確定抽吸速率的大小。
37.在使用其專用的四室型離子交換膜復分解槽進行有難溶、微溶電解質或弱電解質參與的復分解反應時，為了幫助離子交換膜抵制②室生成物溶液中陽離子和④室生成物溶液中陰離子向③室反應物溶液中的滲透，所采用的一種方法其特征是造成③室反應物溶液與②室④室兩生成物溶液之間的滲透壓，使③室中液體分別向②室④室滲流，并控制滲透壓大小以調節(jié)滲流速率，利用離子與水分子之間，離子與離子之間的碰撞，阻止②室中陽離子和④室陰離子分別向③室的滲透。
38.一種控制復分解反應速率的復分解反應的控制方法，其特征是進行復分解反應物時，控制反應物溶液中自由離子的自由離子轉移率，以控制復分解反應的化學反應速率。
39.根據權利要求38所說的復分解反應的控制方法，其特征是進行復分解反應時控制反應物溶液中自由離子的自由離子轉移率，主要是控制反應物電解質溶液中自由離子定向運動的速率；控制反應物溶液中自由離子定向運動的速率包括控制反應物溶液與生成物溶液之間的自由離子濃度差的大小，控制反應物溶液中自由離子熱運動速率的大小，控制反應物電解質溶液中自由離子濃度的大小，控制滲透壓的大小，控制洛倫茲力的大??；其次是提高反應物電解質的溶解度、溶解速率、電離度、電離速率，其具體方法是對反應物電解質溶液加熱，盡可能提高反應物溶液溫度，對反應物電解質溶液可以加熱至90°C以上溶液沸點以下某個值。
40.根據權利要求38所說的復分解反應的控制方法，維持復分解反應速率恒定的方法，其特征是進行復分解反應時，維持反應物溶液濃度和溫度的恒定、維持洛倫茲力大小的恒定、維持復分解槽內電場電場強度大小的恒定、維持滲透壓的恒定、維持生成物溶液抽吸速率的恒定。
41.根據權利要求40所說的復分解反應的控制方法，進行復分解反應時維持反應物溶液濃度恒定所采用的方式，其特征是一般采用在利用濃度計精確測定的指導下、向反應物溶液中緩緩加入反應物溶質的方式；當反應物溶液中陰陽離子的電荷轉移率相等時，也可以采用液體循環(huán)的方式即從反應物溶液的一端向反應物溶液中注入反應物濃度較高的溶液從另一端引出反應物濃度較低的溶液。
42.根據權利要求41、27所說的復分解反應的控制方法，使用四室型離子交換膜復分解槽進行復分解反應時，對于利用液體循環(huán)方式維持反應物溶液濃度恒定的方法，其特征是向反應物室注入反應物溶液的溶液運動方向與生成物溶液從生成物室引出的溶液運動方向相反；向反應物室所注入的反應物溶液濃度與所引出的反應物溶液濃度懸殊較小。
43.根據權利要求41、27所說的復分解反應的控制方法，進行復分解反應時對于向反應物溶液中加入反應物溶質的方法，其特征是一、將反應物溶質特別是難溶性、微溶性電解質顆粒粉碎過篩、制成細粉；二、將反應物電解質細粉從反應物溶液上面加入，使細粉在反應物溶液中產生自由落體運動，再將沉入底部的細粉連同溶液泵入反應物溶液上端，再從上端注入到反應物溶液中，這樣循環(huán)往復使細粉在反應物溶液中的自由落體運動連續(xù)不斷的進行，隨著反應物溶液中細粉的溶解和減少、應不斷向循環(huán)系統(tǒng)中加入細粉；三、利用氣體攪拌的方法，利用氣泵從反應物溶液底部向反應物溶液中吹氣，使溶液像沸水一樣，利用氣泡的上浮運動攪拌溶液并減少細粉在反應物溶液中的下沉速度、以阻止細粉下沉；四、 對反應物溶液加熱以促進溶化。
44.一種溶液電性中和器，其特征是由一幅陽離子交換膜和一幅陰離子交換膜將一個長方體形或一個正方體形容器隔成三部分，這三部分分別是正電室、中和室、負電室，正電室與中和室用陽離子交換膜隔開、負電室與中和室用陰離子交換膜隔開，正電室、中和室、 負電室依次排列在一條直線上，正電室和負電室分別在中和室的兩邊、中和室在正電室和負電室的中間，中和室室空要盡可能縮窄，但是其縮窄必須以能夠盛放電解質溶液并且易于抽吸為限，各室兩端分別有液體出口和入口 ；溶液電性中和器所使用的離子交換膜的選擇透過性能、化學穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性最優(yōu)良，其容器器壁能耐各種電解質溶液浸蝕，其用的材料包括塑料材料、玻璃材料、陶瓷材料、復合材料，容器可以制成有蓋的，也可以制成一體的。
45.一種復分解反應的控制方法，其特征是進行復分解反應時使用溶液電性中和器消除復分解反應帶電溶液的電性；特別是用于消除溶液中自由離子濃度懸殊比較大的兩種電解質之間進行復分解反應時，兩種生成物溶液的電性。
46.權利要求沈 43及45所述的任何一種復分解反應的控制方法用于權利要求1 6、14 25所說的復分解反應的控制。
47.一種通過復分解反應使電解質混合物分離的方法，其特征是對具有相同酸根的鹽和酸的混合溶液或者具有相同金屬離子的鹽和堿的混合溶液，可以通過復分解反應進行分離；其具體方法是利用易溶性強電解質與難溶性、微溶性電解質或弱電解質之間發(fā)生復分解反應的方法，使具有相同酸根的鹽和酸的混合溶液或具有相同金屬離子的鹽和堿的混合溶液與水進行復分解反應，制取純凈的酸和堿；再根據需要，將制取的酸和堿按照中和反應方程式的比例，進行中和反應即可制取純凈的該鹽，剩余的酸或堿即是上述混合溶液中的酸或堿的數量。
48.通過復分解反應使具有相同酸根的鹽和酸的混合溶液或具有相同金屬離子的鹽和堿的混合溶液分離的方法，使用于權利要求1 6、14 25所說的復分解反應混合生成物溶液的分離。
全文摘要
萬能復分解法涉及的是化學工業(yè)電解質的復分解技術，其旨在提供一種凡是溶于水、能夠電離的電解質化合物之間都能夠發(fā)生復分解反應的新方法。其方法主要在于使參與復分解反應的每一種反應物電解質溶液中的陰陽離子進行分離，并使所有分離的各種陰陽離子相互交換、重新結合。其對電能的利用特征在于使復分解反應發(fā)生不需用直流電或交流電，但抽吸溶液時用電。其主要用途在于簡化某些酸、堿、鹽的生產工藝，節(jié)約電能，使過去許多不能用復分解方法制取的酸、堿、鹽改為復分解方法制取，例如可以利用石膏、食鹽、水為原料通過復分解反應制取硫酸、火堿、鹽酸、硫酸鈉，利用食鹽與水發(fā)生復分解反應制取火堿和鹽酸等。
文檔編號C01D9/08GK102380337SQ20111024993
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權日2011年8月18日
發(fā)明者賀新 申請人:賀新