申请日2013.08.02
公开(公告)日2014.07.23
IPC分类号C02F9/10; C01B17/90; C02F103/36; C07D295/027; C02F1/469; C07D295/023
摘要
本发明公开了一种不污染环境的双极膜电渗析处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐生产废水及硫酸回收方法，包括如下步骤：将3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐生产废水经精度为0.1～0.45微孔过滤器过滤;将经过滤的废水泵入双极膜电渗析设备的盐室或盐/碱室或盐/酸室中的其中一种，在其它隔室中注入一定浓度的电解质溶液;将双极膜电渗析设备设备的阴极和阳极分别与直流电源的负极和正极相连接，控制其直流电场的电流密度为10-500mA/cm2，温度5～40℃，启动双极膜电渗析设备，脱除废水中的硫酸并加以回收，硫酸的脱除率达90%以上，回收的硫酸浓度达到4%以上;将脱酸后的废水采用蒸馏的方法进行吗啉回收。
权利要求书
1.一种双极膜电渗析处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐生产废水及硫 酸回收方法，包括：
1)将3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐生产废水经精度为0.1～0.45微 孔过滤器过滤;
2)将步骤1)中得到的经过滤的3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐生 产废水泵入双极膜电渗析设备进行脱酸处理，实现生产废水的 处理及硫酸、吗啉的回收;双极膜电渗析设备由两侧的极液室 和夹在两侧极液室中间的电渗析隔室构成，电渗析隔室由阴离 子交换膜、双极膜和阳离子交换膜间隔排列构成酸室、碱室、 盐/碱室或盐/酸室、料液室单元组排列组成，极液室分为阳极 室和阴极室，双极膜电渗析膜膜堆的隔板为弹性隔板，电极采 用钛涂钌电极，具体如下：
a)将经过滤的3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐生产废水泵入双 极膜电渗析设备的盐室或盐/碱室或盐/酸室中的其中一种， 在其它隔室中注入一定浓度的电解质溶液;
b)将双极膜电渗析设备的阴极和阳极分别与直流电源的负极 和正极相连接，控制其直流电场的电流密度为 10-500mA/cm2，温度5～40℃，启动双极膜电渗析设备， 当废水中的电导率降低到5000μs/cm或者双极膜电渗析设 备出口溶液的温度操作40℃，前者为过程终点，后者为保 护膜;废水中硫酸根在电场的作用下选择性透过阴离子交 换膜到达酸室与双极膜产生的氢离子结合生成硫酸，从而 实现废水中硫酸脱除并加以回收，硫酸的脱除率达90%以 上，回收的硫酸浓度达到4%以上;
3)将脱酸后的废水采用蒸馏的方法进行吗啉回收，经蒸馏后的残 余液体反回至双极膜电渗析设备继续进行脱酸。
2.根据权利要求1所述的双极膜电渗析处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸 盐生产废水及硫酸回收方法，其特征在于，步骤1)中的微孔过滤器过滤为 盘式过滤器、筒式过滤器或袋式过滤器，过滤精度0.45微米。
3.根据权利要求1所述的双极膜电渗析处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸 盐生产废水及硫酸回收方法，其特征在于，双极膜电渗析设备的组装方式为 双极膜+阳膜、双极膜+阴膜、双极膜+阴膜+阳膜，双极膜+阴膜+阴膜，双极 膜+阳膜的其中一种，双极膜+阴膜作为优选。
4.根据权利要求1所述的双极膜电渗析处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸 盐生产废水及硫酸回收方法，其特征在于：所述双极膜为单片行双极膜，其 由同一基材制备，且带中间催化层。
5.根据权利要求1所述的双极膜电渗析处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸 盐生产废水及硫酸回收方法，其特征在于：所述阴离子交换膜为异相膜、半 均相膜或均相膜的一种，所述阳离子交换膜为异相膜、半均相膜或均相膜的 一种。
6.根据权利要求5所述的双极膜电渗析处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸 盐生产废水及硫酸回收方法，其特征在于：阴离子交换膜、阳离子交换膜经 过表面亲水化处理，具有耐污染性能。
7.根据权利要求1所述的双极膜电渗析处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸 盐生产废水及硫酸回收方法，其特征在于：所述弹性隔板为单层的，双层的 或三层的。
8.根据权利要求1所述的双极膜电渗析处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸 盐生产废水及硫酸回收方法，其特征在于：电解质酸室为0.1%硫酸稀溶液; 碱室为0.1%的吗啉水溶液;阴极液和阳极液为3%的硫酸和硫酸钠。
9.根据权利要求1所述的双极膜电渗析处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸 盐生产废水及硫酸回收方法，其特征在于：经双极膜脱酸90～95%以上的废 水采用蒸馏的方法回收吗啉。
说明书
双极膜电渗析处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐生产废水及硫酸回收方法
技术领域
本发明属于膜分离技术在废水资源化领域中的应用，具体涉及一种3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐废水处理及废水中硫酸回收方法。
背景技术
3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐是一种重要的药物中间体，可用于合成抗痛风药别嘌醇，别嘌醇主要用于因食用高蛋白后尿酸增加引起的痛风病，是治疗痛风病的有效药物，其对白血病、乙型肝炎均有良好的辅助治疗作用。工业化生产上大多以氰乙酰胺、吗啉和原甲酸三乙酯为起始原料，经缩合、置换、成盐、环合反应制得化合物，由于在反应过程中需加浓硫酸将3-氨基-4-氰基吡唑进行置换而得到3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐，为保证原料的充分反应，需要过量的吗啉和浓硫酸，因此在提取3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐的反应液中含有大量的硫酸、吗啉和硫酸吗啉盐。目前的处理方式是加入碱中和硫酸，使吗啉游离出来，然后采用蒸发的方法回收吗啉，这样处理方式不仅需要消耗大量的碱，而且母液中硫酸钠浓度高、腐蚀性强，蒸馏塔防腐要求高，投资大，维修费高。同时，副产物硫酸钠纯度低，价值不高。如果这个残余反应液不加处理直接排放，不仅造成环境污染，还浪费了大量珍贵的可回收资源。
双极膜是一种具有特殊功能的离子交换膜，它在电场作用下其中间层发生水解离，产生H+和OH-离子。而双极膜电渗析技术就是将这种特殊功能复合到普通电渗析中，从而可以实现即时酸或碱的生产或者再生，或者酸化、碱化。该技术可以广泛应用于食品加工、化工合成和环境保护等领域，由于其技术先进性、经济竞争性和环境友好性，双极膜电渗析技术被誉为一种可持续发展技术。将双极膜电渗析技术应用于传统有机酸或有机碱的生产/再生过程中，不仅可以实现有机酸盐或有机碱盐的转化，而且产生的NaOH或HCl可以回用于生成过程中。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种双极膜电渗析技术处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐生产废水及硫酸回收方法。
为达到上述目的，本发明采用预处理-双极膜电渗析-蒸馏联合工艺处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐生产废水，双极膜电渗析技术处理后的废水中硫酸浓度大幅降低，采用蒸馏的方法回收吗啉，同时可再循环利用硫酸。
本发明的主要技术方案是：一种双极膜电渗析处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐生产废水及硫酸回收方法，包括：
1)将3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐生产废水经精度为0.1～0.45微孔过滤器过滤;
2)将步骤1)中得到的经过滤的3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐生产废水泵入双极膜电渗析设备进行脱酸处理，实现生产废水的处理及硫酸、吗啉的回收;双极膜电渗析设备由两侧的极液室和夹在两侧极液室中间的电渗析隔室构成，电渗析隔室由阴离子交换膜、双极膜和阳离子交换膜间隔排列构成酸室、碱室、盐/碱室或盐/酸室、料液室单元组排列组成，极液室分为阳极室和阴极室，双极膜电渗析膜膜堆的隔板为弹性隔板，电极采用钛涂钌电极，具体如下：
c)将经过滤的3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐生产废水泵入双极膜电渗析设备的盐室或盐/碱室或盐/酸室中的其中一种，在其它隔室中注入一定浓度的电解质溶液;
d)将双极膜电渗析设备的阴极和阳极分别与直流电源的负极和正极相连接，控制其直流电场的电流密度为10-500mA/cm2，温度5～40℃，启动双极膜电渗析设备，当废水中的电导率降低到5000μs/cm或者双极膜电渗析设备出口溶液的温度操作40℃，前者为过程终点，后者为保护膜;废水中硫酸根在电场的作用下选择性透过阴离子交换膜到达酸室与双极膜产生的氢离子结合生成硫酸，从而实现废水中硫酸脱除并加以回收，硫酸的脱除率达90%以 上，回收的硫酸浓度达到4%以上;
3)将脱酸后的废水采用蒸馏的方法进行吗啉回收，经蒸馏后的残余液体反回至双极膜电渗析设备继续进行脱酸。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：本发明不污染环境，实现了真正意义上的3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐的清洁生产，真正达到资源循环、降低资源消耗、改善环境污染的目的，能带来显著的经济效益与社会效益。
