способ извлечения йода

Формула изобретения

Способ извлечения йода из природных и техногенных растворов путем экстракции раствором трибутилфосфата в керосине, отличающийся тем, что для растворов с различной концентрацией хлорида натрия используют растворы трибутилфосфата в керосине различной концентрации, а именно для растворов с концентрацией хлорида натрия 0,5 моль/л используют 20%-ный раствор трибутилфосфата в керосине, для растворов с концентрацией хлорида натрия 1,0 моль/л используют 10%-ный раствор трибутилфосфата в керосине, для растворов с концентрацией хлорида натрия 2,0÷5,0 моль/л используют 30%-ный раствор трибутилфосфата в керосине.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам извлечения йода из природных и техногенных растворов.

Известен способ извлечения йода, предварительно окисленного перекисью водорода, чистым трибутилфосфатом (ТБФ) в присутствии серной кислоты при соотношении объема органической фазы к объему водной фазы (О:В) 1:6, при этом извлечение йода в органическую фазу составляет 95%. [Авторское свидетельство СССР N 300058. Опубликовано 05.12.1974. Бюллетень №45].

Также известен способ экстракционного извлечения йода из кислых растворов ТБФ в керосине 1:1 при соотношении O:В=1:20, в данном случае, степень извлечения йода в экстракт составляет ˜99%. [Авторское свидетельство СССР N 1161459, опубликовано 15.06.1985. Бюллетень №22].

Недостатком этих способов является то, что не учитывается минерализация природных и техногенных растворов. При увеличении концентрации хлоридов наблюдается всаливающий эффект и, как следствие, уменьшение степени извлечения йода. Не учитывается эффективный состав экстракционной смеси, предполагающий различные соотношения экстрагент-разбавитель, в зависимости от минерализации природных и техногенных растворов. Известные способы предполагают значительные потери экстрагента в связи с образованием устойчивой эмульсии чистого ТБФ или его высококонцентрированных растворов с водой.

Технический результат - эффективное извлечение йода с наиболее оптимальным соотношением экстрагент-разбавитель при наименьшем расходе экстрагента, с учетом минерализации растворов. Оптимальное соотношение экстрагент-разбавитель определяется с учетом двух факторов: максимальная степень извлечения при минимальном расходе экстрагента для соответствующей минерализации раствора. Показателем эффективности предлагаемой экстракционной смеси является величина эффекта смешения.

Указанный результат достигается тем, что в предлагаемом способе из подкисленного раствора с различной концентрацией хлорида натрия элементный йод экстрагируют раствором ТБФ в керосине при соотношении объема органической фазы к объему водной фазы (O:В) 1:10. Для растворов с [Cl^- ]=0,5 моль/л используют 20%-ный раствор ТБФ в керосине (соотношение ТБФ:керосин = 2:8). Для растворов с [Cl^- ]=1,0 моль/л используют 10%-ный раствор ТБФ в керосине (соотношение ТБФ:керосин = 1:9). Для растворов с [Cl^- ]=2,0÷5,0 моль/л используют 30%-ный раствор ТБФ в керосине (соотношение ТБФ:керосин = 3:7). Время контакта фаз - 15 минут.

Извлечение йода в экстракт составляет более 98%, остаточная концентрация йода в водной фазе - не более 0,79·10 ^-2 ммоль/л (2,0 мг/л), насыщение органической фазы при многократной противоточной экстракции 0,20-0,22 моль/л (52-55 г/л).

Способ осуществляется следующим образом.

Подкисленный минерализованный раствор, содержащий элементный йод, экстрагируют 10%, 20% или 30%-ным раствором ТБФ в керосине (соотношение ТБФ:керосин = 1:9, 2:8 или 3:7), при этом соотношение O:В=1:10. Время контакта фаз - 15 минут.

Значения предлагаемых концентраций ТБФ в керосине для растворов с различной минерализацией представлены в таблице 1.

Таблица 1
Концентрация ТБФ в керосине в зависимости от минерализации растворов
Минерализация [Cl- ], моль/л	0,5	1,0	2,0	4,0	5,0
Концентрация ТБФ в керосине, %	20	10	30	30	30

Пример 1. В кислый йодсодержащий раствор, с [I ₂]=0,63 ммоль/л (160 мг/л) и [Cl^- ]=5 моль/л помещают 30%-ный раствор ТБФ в керосине, при соотношении O:В=1:10. Раствор интенсивно перемешивают в течение 15 минут.

Способ обеспечивает извлечение йода до остаточной концентрации 0,75·10^-2 ммоль/л (1,9 мг/л).

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Исходный раствор содержит 0,79 ммоль/л (100 мг/л) йода и [Cl ^-]=0,5 моль/л. Процесс экстракции осуществляют 20%-ным раствором ТБФ в керосине. Степень извлечения составляет 98,3%.

Способ обеспечивает извлечение йода до остаточной концентрации 0,6·10^-2 ммоль/л (1,5 мг/л).

Данные по влиянию соотношения ТБФ:керосин в зависимости от минерализации растворов при соотношении O:В=1:10 представлены в таблице 2.

Таблица 2
Результаты экстракции элементного йода смесью ТБФ - керосин (соотношение фаз O:В=1:10) в зависимости от концентрации ТБФ и минерализации водных растворов
Минерализация [Cl-], моль/л.	Концентрация ТБФ в керосине, %	Объем керосина V, мл.	Объем ТБФ V, мл.	Коэффициент распределения D	Степень извлечения R, %	Эффект смешения
0,5	5	9,5	0,5	160,7	94,1	1,9
	10	9,0	1,0	270,0	96,4	2,7
	20	8,0	2,0	573,3	98,3	3,8
	30	7,0	3,0	813,5	98,8	3,6
	50	5,0	5,0	1156,7	99,1	2,4
1,0	5	9,5	0,5	139,8	93,3	2,2
	10	9,0	1,0	422,2	97,8	5,1
	20	8,0	2,0	500,7	98,0	3,5
	30	7,0	3,0	739,1	98,7	3,0
	50	5,0	5,0	1360,3	99,3	1,9
2,0	5	9,5	0,5	162,8	94,2	2,7
	10	9,0	1,0	342,4	97,2	4,5
	20	8,0	2,0	667,8	98,5	5,6
	30	7,0	3,0	1458,5	99,3	7,8
	50	5,0	5,0	2927,0	99,7	6,3
4,0	5	9,5	0,5	116,9	92,1	1,9
	10	9,0	1,0	215,8	95,6	2,8
	20	8,0	2,0	503,2	98,1	4,0
	30	7,0	3,0	930,9	98,9	4,6
	50	5,0	5,0	2248,3	99,6	4,3
5,0	5	9,5	0,5	144,5	93,5	2,4
	10	9,0	1,0	287,9	96,6	3,3
	20	8,0	2,0	445,0	97,8	3,4
	30	7,0	3,0	726,0	98,6	3,7
	50	5,0	5,0	1658,2	99,4	2,7

Из результатов, представленных в таблице 2, следует, что для растворов с [Cl^-]=0,5 моль/л экстракция 20%-ным раствором ТБФ в керосине обеспечивает хорошую, более 98%, степень извлечения. Для растворов с [Cl^- ]=1,0 моль/л экстракция 10%-ным раствором ТБФ в керосине обеспечивает степень извлечения 97,8%, при минимальном расходе экстрагента. При извлечении йода из высокоминерализованных природных и техногенных растворов с [Cl^-]=4,0÷5,0 моль/л использование 30%-ного раствора ТБФ в керосине позволяет достичь степени извлечения ˜99%.