способ извлечения брома и иода из растворов

Формула изобретения

Способ извлечения брома и йода из растворов, включающий их обработку экстрагентом в органическом растворителе и последующую реэкстракцию, отличающийся тем, что обработку проводят раствором молекулярного йода в трибутилфосфате, а реэкстракцию осуществляют в случае извлечения брома водным раствором иодида, а в случае извлечения иода водным раствором восстановителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии извлечения иода и брома из растворов и может быть использовано для их получения, например, из природных рассолов и сточных вод.

Известные способы получения иода и брома из водных растворов связаны с окислением иодидов и бромидов различными окислителями (хлором, гипохлоритом, нитритом натрия и др.) до элементарного состояния, десорбцией галогенов из растворов паром или воздухом, а также их поглощением на активированном угле или анионнообменной смоле с последующей регенерацией сорбентов растворами восстановителей и с дальнейшей переработкой галогенидов на их соединения [1]

Недостатки этих способов сложность технологии и значительные затраты химических реагентов, тепла и электроэнергии.

Известен способ извлечения брома и иода из природных рассолов в виде галогенидов экстракцией алкилфосфатом или карбоксилатом четвертичного аммониевого основания в органическом растворителе толуоле [2]

Недостатки прототипа следующие: затрудненная экстракция галогенидов из разбавленных водных растворов, трудности при реэкстракции иодида, использование пожароопасного толуола (t_{восплам.} 4,4^оС).

Цель изобретения обеспечение возможности высокой степени извлечения иодида и бромида из разбавленных водных растворов и рассолов, снижение пожароопасности технологического процесса.

Цель достигается использованием в качестве экстрагента раствора иода в трибутилфосфате.

Для реэкстракции бромида органическую фазу контактируют с раствором, содержащим иодид-ион, при этом иодид вытесняет из экстракта бромид-ион, который переходит в водный раствор, откуда известными способами его перерабатывают на бром и его соединения.

Реэкстракцию иодида и регенерацию экстракта осуществляют следующим образом.

Часть экстракта, содержащего иодид-ион, обрабатывают водным раствором восстановителя (сульфит натрия, тиосульфат натрия и др.), при этом весь иод (в виде I₂ и I^-) переходит в водную фазу в виде иодида, из которого получают иод и его соединения, а органическая фаза чистый ТБФ направляется в голову экстракционного цикла. Другая часть экстракта обрабатывается раствором окислителя (нитрит, соль Fe³⁺, Н₂О₂ и т.д.), при этом иодид в экстракте окисляется до молекулярного иода, остающегося в ТБФ, который объединяют с регенерированным чистым ТБФ и направляют на экстракцию галогенидов.

Влияние концентрации хлорида кальция на экстракцию галогенидов 0,1 М раствором I₂ в ТБФ при O:B 1:1 и времени контакта 10 мин приведено в таблице. Исходные концентрации галогенидов равны 0,05 г-экв/л.

По известному способу коэффициенты распределения галогенидв и степени их извлечения при экстракции из разбавленных водных растворов на порядок и более ниже.

П р и м е р 1. Исходные водные растворы, содержащие 2 моль/л CaCl₂ и разные количества Br^-, г/л 1;2;4 и 8 обрабатывают 0,1 М I₂ в ТБФ при массовом соотношении органической и водной фаз O:B 1:1 и времени контакта 10 мин.

Получают водную фазу, содержащую Br^-, г/л: 0,23; 0,6; 1,37; 4,3, и органическую фазу: 0,77; 1,4; 2,7 и 3,7 г/л Br^- соответственно, коэффициенты распределения Br^- равны: 3,4; 2,34; 2,0 и 0,86 соответственно (степень извлечения: 77; 70; 67,5; 46,3% за одну ступень).

Для реэкстракции бромида органическую фазу, содержащую 0,1 М I₂ и 1,4 г/л Br^- (0,018 М), полученную выше, обрабатывают 0,018 М водным раствором иодида натрия при O:B 1:1.

Концентрация бромида в водной фазе после обработки 1,33 г/л.

Степень реэкстракции бромида в водную фазу составляет 95%

П р и м е р 2. Исходный водный раствор: 6,35 г/л I^- и 1М CaCl₂ встряхивают в течение 10 мин при O:B 1:1 с 0,1 М раствором I₂ в ТБФ. Полученную органическую фазу (I_o^-6,3 г/л) в количестве 1/3 ее объема реэкстрагируют водным раствором сульфита натрия, при этом 95% всего иода (в виде I_2(o) и I_o^-) переходит в водный раствор. Оставшиеся 2/3 экстракта (по объему) обрабатывают водным раствором окислителя (нитрит натрия, перекись, водорода, соли Fe³⁺), при этом иодид- ион в органической фазе количественно превращается в молекулярный иод.

П р и м е р 3. Исходные водные растворы (1 моль/л CaCl₂), содержащие I^-, г/л: 0,064; 0,127; 0,635; 1,27 контактируют с 0,1 М I₂ в ТБФ при O:B 1:10 в течение 10 мин.

Степень извлечения иодида составляет 98; 97; 93; 71,7% соответственно.

После проведения реэкстракции водным раствором сульфита натрия и регенерации раствором окислителя (например, нитрита натрия) при O:B 10:1 степень концентрирования иодида достигает величины 100.

Таким образом, использование растворов молекулярного иода в трибутилфосфате позволяет полностью извлечь иод и бром из водной фазы с различной концентрацией солей и разделить их, так как _{I / Br} находятся в пределах 50-100 и более.