СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЙОДА ИЗ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ПРИРОДНЫХ ВОД Российский патент 2022 года по МПК C01B7/14 C02F1/42 

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ, а именно к способу извлечения иода из минерализованных природных вод, используемого в медицине, сельском хозяйстве, фармацевтической и химической промышленности.

Содержание иода (в виде иодид-иона) в гидроминеральном сырье, доступном в РФ, составляет 10 - 60 мг/дм³. При извлечении иода из данного сырья, иодид-ион обычно окисляют до молекулярного иода.

Известен способ извлечения йода из рассола путем подкисления рассола до рН менее 4, окисления йодида хлором с последующей отдувкой йода воздухом [В.И. Ксензенко, Д.С. Стасиневич. Химия и технология брома, йода и их соединений. - М.: Химия, 1995, 432 с]. Хлор берут с избытком от стехиометрического соотношения.

Недостатком указанного способа является переокисление иодид-иона до иодат-иона, что приводит к снижению выхода иода до 85-87%. Кроме того, необходимость работы при рН менее четырех приводит к высокому расходу соляной кислоты, необходимой для подкисления рассола. Использование в качестве окислителя хлора представляет экологическую опасность.

Известен способ извлечения иода из кислых промышленных растворов окислением пероксидом водорода и экстракцией трибутилфосфатом [Авт. свид. 1161459, C 01 B 7/13, опубл. 15.06.85, БИ 22]. Извлечение йода составляет ~99%.

Недостатком способа является высокая стоимость пероксида водорода, его нестабильность при хранении и потери экстрагента - трибутилфосфата с отработанным рассолом. рН раствора составляет менее 3 единиц, что влечёт высокий расход кислоты на подкисление.

Окисление иодид-иона до молекулярного иода с использованием озона проводят в кислой среде при рН 2,5 - 3 [Ксензенко В.И., Стасиневич Д.С. // Химия и технология брома, йода и их соединений. М.: Химия, 1995, с.300., Авт. свид. РФ 66684, 12i9, заявл. 18.05.45.]. Низкий рН раствора необходим для предотвращения диспропорционирования молекулярного иода на иодид- и иодат-ионы, а также предотвращения переокисления иодит-ионов до иодат-ионов.

Недостатком способа является низкое значение рН и, как следствие, высокий расход кислоты на подкисление.

Наиболее близким к способу получения иода из минерализованных природных вод является способ извлечения йода из буровых вод, предложенный авторами патента [Патент РФ. RU 2186721 C2, опубл. 10.08.2002]. Способ основан на окислении иодид-ионов воздухом, содержащим озон, в присутствии соли железа (II) и характеризуется степенью окисления иодид-ионов 70-95%. Соли железа (II) вводятся для стабилизации молекулярного иода и каталитического ускорения процесса окисления иодид-ионов. Недостатками способа являются низкое значение рН раствора - 2,8 - 3 ед, высокий расход солей железа (0,4 - 3,9 г Fe²⁺ на 1 г I^-).

Схожесть предлагаемого способа и прототипа заключается в использовании в качестве окислителя газообразного озона в составе озоно-воздушной смеси.

Задачей изобретения является удешевление процесса окисления иодид-ионов за счёт отказа от введения солей железа и снижения дозировки подкисляющего агента при проведении окисления в интервале рН 5 - 7 ед. Технический результат совпадает с задачей.

Поставленная задача достигается путём обработки минерализованной природной воды при рН 5 - 7 озоном в присутствии стабилизатора иода - хлорид-ионов.

Способ осуществляется следующим образом.

Минерализованная природная вода подкисляется до рН 5 - 7 ед. Ионное отношение Cl^-/I^- корректируется при необходимости до 1500:1 - 2500:1 добавлением хлорида натрия или хлорида калия. Подготовленная вода приводится в контакт с озоновоздушной смесью в аппарате непрерывного действия. Содержание озона в озоновоздушной смеси составляет 0,1 - 10 мг/л. Расход озона 100 - 120% от стехиометрического по отношению к иодид-иону. Продолжительность озонирования 2 - 5 минут. Степень окисления иодид-ионов в окисленной воде составляет 80 - 100% при отсутствии переокисления до иодат-ионов.

Конкретные условия реализации способа могут варьироваться.

Примеры, подтверждающие возможность получения иода по предлагаемому методу приведены в таблице 1. Использована минерализованная природная вода Северодвинского месторождения, содержащая 30 мг/л иодид-ионов (0,24 моль/л) и 360 моль/л хлорид-ионов.

Содержание молекулярного иода определяли иодометрически по стандартной методике [Шарло Г. Методы аналитической химии. М.: Химия, 1965, с.890.].

Таблица 1. Примеры, подтверждающие возможность осуществления способа получения иода из минерализованных природных вод

№/№ примера МО рН Концентрация озона в ОВС, мг/л Степень окисления иодид-иона (% от теоретического) при времени контакта ОВС – жидкость, мин 2 3 5 1 1500:1 5 0,1 94 97 99 2 2000:1 6 1 88 98 99 3 2500:1 7 5 80 89 98 4 1500:1 5 10 100 100 100 5 2000:1 6 5 100 100 100 6 2500:1 7 6 94 98 100

МО - мольное отношение хлорид- к иодид-иону.

ОВС - озоновоздушная смесь.

Из приведённых примеров видно, что по предлагаемому способу возможно получение молекулярного иода при степени окисления 80 - 100%.

Для реализации заявляемого способа может быть использовано стандартное оборудование, применяемое в химической технологии.

Заявляемый способ является экологически безопасным, т. к. получаемый продукт не содержит органических растворителей, а в результате проведения процесса не используются токсичные хлорсодержащие окислители, не образуется токсичных или трудно утилизируемых отходов или побочных продуктов.

Изобретение относится к способу извлечения йода из минерализованных природных вод, используемого в медицине, сельском хозяйстве, фармацевтической и химической промышленности. Предложен cпособ получения йода из минерализованных природных вод, включающий окисление иодид-иона в минерализованной воде озоновоздушной смесью, отличающийся тем, что процесс проводится при рН 5-7, а стабилизация молекулярного йода и предотвращение его переокисления обеспечиваются мольным отношением хлорид- и иодид-ионов 1500:1 - 2500:1 путём коррекции содержания хлорид-ионов добавлением хлорида натрия или хлорида калия. Технический результат - способ позволяет удешевить процесс окисления иодид-ионов за счёт отказа от введения солей железа и снижения дозировки подкисляющего агента. 1 табл.

Способ получения йода из минерализованных природных вод, включающий окисление иодид-иона в минерализованной воде озоновоздушной смесью, отличающийся тем, что процесс проводится при рН 5-7, а стабилизация молекулярного йода и предотвращение его переокисления обеспечиваются мольным отношением хлорид- и иодид-ионов 1500:1 - 2500:1 путём коррекции содержания хлорид-ионов добавлением хлорида натрия или хлорида калия.