СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОДА И БРОМА ИЗ ПРИРОДНЫХ ВОД Российский патент 2002 года по МПК C25B1/24 C02F1/461 C02F1/461 C02F101/12 C02F103/06 C02F103/08 

Изобретение относится к технологии получения иода и брома из природных вод и рассолов и может быть использовано при извлечении этих галогенов из буровых и пластовых (попутных) вод нефтепромыслов, рапы озер и морей.

Известен способ выделения иода и брома из буровых вод, включающий предварительное их подкисление минеральной кислотой с последующим селективным электрохимическим окислением галогенов в бездиафрагменном электролизере /Тевосов С.П. и др. Электрохимическое выделение иода и брома в скоростных потоках буровых вод на укрупненной установке. В сб.: Исследования в области неорганической и физической химии и их роль в химической промышленности. Баку: АзИНТИ, 1969. С. 35-38/. Недостатками этого способа являются:
- значительные эксплуатационные расходы, обусловленные затратами на подкисление буровых вод;
- образование токсичных, в том числе и радиоактивных, отходов в случае применения для подкисления дешевой серной кислоты;
- затраты, связанные с известкованием отработанных вод и их дегалогенированием перед сбросом в окружающую среду.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ извлечения иода и брома из природных вод, включающий селективное электрохимическое окисление галогенов в анодной камере диафрагменного электролизера, в качестве диафрагмы которого используют катионообменную мембрану, причем вначале осуществляют окисление иодида до достижения окислительного-восстановительного потенциала (ОВП) анолита 460-520 мВ и выделение элементного иода на твердом носителе, в качестве которого используют сильноосновный анионит на основе сополимера метилвинилпиридина и дивинилбензола, а затем окисление бромида в свободной от иода природной воде до достижения (ОВП) анолита 950-990 MB с последующей воздушной десорбцией брома, после чего очищенную от галогенов воду направляют сначала в катодную камеру диафрагменного электролизера окисления иодида, а затем в катодную камеру диафрагменного электролизера окисления бромида/Патент 2138581 РФ, МКИ⁶ С 25 В 1/24, С 02 F 1/46. Способ извлечения иода и брома из природных вод/. Недостатками указанного способа являются:
- высокие капитальные и эксплуатационные затраты на строительство, монтаж и эксплуатацию сорбционно-десорбционной установки;
- значительные расходы на единовременную загрузку и расход дорогостоящего сорбента.

Указанные недостатки устраняются тем, что электрохимическое окисление иодида проводят в присутствии ионов Fe²⁺ при значении ОВП анолита 550-850 мВ, селективно окисляя весь присутствующий в природной воде иодид до элементного состояния, а также частично или полностью окисляя двухвалентное железо до трехвалентного состояния, не затрагивая при этом бромид, содержание которого в природной воде превышает содержание иодида на 2-3 порядка. Последующую обработку анолита проводят щелочным агентом до значения рН 3.5-5.0 для образования в растворе свежеосажденного гидроксида железа (III), выступающего в качестве твердого носителя для элементного иода. В качестве щелочного агента могут быть использованы либо гидроксиды, либо карбонаты щелочных или щелочноземельных металлов.

Полученную суспензию разделяют отстаиванием и фильтрацией на твердую фазу - концентрат иода и жидкую фазу - воду, свободную от иода. Гидроксид железа (III) с соосажденным на нем иодом (концентрат иода) растворяют в растворе минеральной кислоты (степень концентрирования иода в кислом растворе составляет 10-50) и иод из такого раствора может быть эффективно извлечен известным способом - воздушной десорбцией. А из свободной от иода воды извлекают бром по способу-прототипу.

При электрохимическом окислении иодида снижение ОВП анолита ниже 550 мВ приводит к недостаточно высокой степени окисления двухвалентного железа до трехвалентного состояния, снижению выхода твердой фазы при нейтрализации анолита и уменьшению степени поглощения элементного иода гидроксидом железа (III). Повышение ОВП анолита свыше 850 мВ приводит к появлению в растворе элементного брома, его соосаждению с элементным иодом на твердом носителе и загрязнению концентрата иода.

Обработка анолита щелочным агентом до значения рН обрабатываемого раствора ниже 3.5 приводит к частичному осаждению гидроксида железа (III), уменьшению как выхода твердой фазы, так и степени поглощения элементного иода. Повышение значения рН обрабатываемого раствора свыше 5.0 приводит к увеличению расхода щелочного агента.

Пример. Природную пластовую воду, имеющую состав, г/л: хлорид натрия - 150; бромид-ион - 0.86; иодид-ион - 0.0293; кальций - 21.2; магний - 3.9; стронций - 0.53; железо общ. - 0.26; медь - 0.0004; серебро - 0.0008; рН - 4.5; ОВП (Pt/хлорсеребряный электрод) - 250 мВ; плотность - 1.18 г/см³, подают в анодную камеру диафрагменного электролизера. Количество обрабатываемой воды - 1л. В качестве диафрагмы используют катионообменную мембрану МК-40л на основе сильнокислотного катионита КУ-2. Анод - оксид рутения, нанесенный на титановую пластину, катод - нержавеющая сталь. В качестве католита применяют 15%-ный раствор хлорида натрия. Анолит и католит обрабатывают в электролизере в режиме циркуляции при плотности тока 500 А/м² до достижения значения ОВП анолита, равного 550-850 мВ. Окисленный раствор подвергают нейтрализации 10%-ным раствором гидроксида натрия до достижения рН 3.5-5.0. Полученную суспензию отстаивают в течение 30 мин, сгущенную часть фильтруют на бумажном фильтре. Осадок на фильтре обрабатывают 10%-ным раствором соляной кислоты в количестве 30 мл, полностью растворяя осадок на фильтре. Свободную от иода воду направляют в анодную камеру диафрагменного электролизера окисления бромида с последующим извлечением брома воздушной десорбцией по способу-прототипу. Основные результаты приведены в таблице.

Как следует из представленных данных, использование предлагаемого способа извлечения иода из природных вод по сравнению со способом-прототипом позволяет значительно упростить и удешевить технологический процесс извлечения иода из бедных по его содержанию сильноминерализованных растворов, попутных вод нефтепромыслов, рапы озер и морей за счет резкого снижения капитальных и эксплуатационных затрат.

Изобретение относится к технологии получения иода и брома из природных вод и рассолов и может быть использовано при извлечении этих галогенов из буровых и пластовых (попутных) вод нефтепромыслов, рапы озер и морей. Сначала осуществляют селективное электрохимическое окисление иодида в анодной камере диафрагменного электролизера в присутствии ионов Fe²⁺ при окислительно-восстановительном потенциале анолита 550-850 мВ. После этого его обрабатывают щелочным агентом, соосаждая иод на гидроксиде железа (III). Затем осуществляют селективное электрохимическое окисление бромида в свободной от иода воде с последующим его выделением воздушной десорбцией. Обработку анолита щелочным агентом ведут в диапазоне рН 3,5-5,0. В качестве щелочного агента используют гидроксиды или карбонаты щелочных или щелочноземельных металлов. Технический эффект - снижение расходов за счет исключения использования сорбентов, упрощение монтажа и эксплуатации установки. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ извлечения иода и брома из природных вод, включающий селективное электрохимическое окисление иодида в анодной камере диафрагменного электролизера с выделением иода на твердом носителе, селективное электрохимическое окисление бромида в свободной от иода воде с последующим его выделением воздушной десорбцией, отличающийся тем, что окисление иодида ведут в присутствии ионов Fe²⁺ при окислительно-восстановительном потенциале анолита 550-850 мВ, после чего его обрабатывают щелочным агентом, соосаждая иод на гидроксиде железа (III). 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку анолита щелочным агентом ведут в диапазоне рН 3,5-5,0. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве щелочного агента используют гидроксиды или карбонаты щелочных или щелочноземельных металлов.