УДК628.2+628.3+66.06

Извлечение йода из морской воды

О. Н. Новиковo

22n04nov62@rambler.ru

РЕФЕРАТ

Запасы йода в морской воде полностью закрывают потребности промышленности, но добыча йода ведется исключительно из рапы после упаривания морской воды, что требует затрат площади дорогостоящих береговых земель. Есть альтернатива - прямая добыча йода из морской воды. Но в морском сырье йод в малой концентрации и кинетика процессов извлечения, например сорбции тормозится диффузионными ограничениями. Выход в применении специальных полимерных патентованых извлекателей. Извлекатели же вполне возможно изолировать сорбционными и др. способами.

Ключевые слова: Альфа, йод ,полимер, сорбент, электрод, анионит,электрореактор, электролиз, извлекатель

Йод широко используется: в медицине - для обеззараживания и в качестве компонента биологически активных добавок; в оптике для изготовления самозатемняющихся стекол; в метеорологии для управления погодой; в металлургии при получении особо чистых металлов; в электротехнике в лампах; в электронике хемотронных приборах; в водоподготовке; для дезинфекции воздуха; для дезинфекции сельско-хозяйственной продукции; в химической промышленности; в металлургии; в автомобильной промышленности; в нефтедобывающей отрасли промышленности. Сфера применения йода постоянно расширяется. Йод -серовато-черные с металлическим блеском пластины или кристаллы с характерным запахом. Йод летуч, при нагревании возгоняется. Мало растворим в воде,  растворим в спирте и в водных растворах йодидов. Промышленность испытывает дефицит йода. Выделение йода из сырья с низким содержанием, в частности из морской воды является актуальной задачей. Йодная промышленность России использует устаревшие технологии извлечение йода активированным углем или отдувкой воздухом [1]. Отдувка йода создает экологическую проблему газовых выбросов, включая выбросы радона. Сорбционные методы менее опасны для экологии, но устаревшие сорбенты неудобны в работе и идет их большой износ и унос. Классические технологии извлечения йода к тому же неэффективны при низких концентрациях. Недостатками известных методов извлечения йода являются: снижение эффективности извлечения из разбавленных растворов за счет снижения сорбционной способности и уменьшения скорости сорбции при уменьшении концентрации извлекаемого сорбата (йода).

Цель публикации- показать, что использовать йодсодержащее сырье с низкой концентрацией йода можно, если применять широкий спектр сорбентов, а также возможно исключить негативное влияние на процесс извлечения загрязняющих взвесей и загрязнение окружающей среды. Поставленная задача достигается тем, что в объем жидкой среды, содержащей молекулы галогенов (йода и брома) вводят дополнительно полимерные макромолекулы способные селективно взаимодействовать с йодид-ионами, образуя комплексные соединения. Для извлечения брома и йода из сред с малым содержанием галогенов на первом этапе технологического процесса в раствор вводят растворимый полимер, макромолекулы которого равномерно распределяются в объеме воды. Полимер обладает способностью количественно связывать молекулы галогенов в химическое соединение при определенных условиях. В растворе проводят химическую реакцию, под действием электрического тока:

На аноде:

I - =I * + e^-;

2I* = I₂ ;

Параллельно идет образование молекулярного хлора:

Cl ^-=Cl * + e^- ;

Cl * + I^-=I *+Cl ^-;

На катоде:

H₂O+e -=OH ^-+ H^* ;

2H *=H₂ ;

В результате в растворе накапливается молекулярный йод  (I₂ ). Но он может реагировать со щелочью на катоде, при этом он снова переходит в ионную форму:

I₂+ OH - = JO- +H + +I ^- ;

Полимер, поглощая йод, смещает равновесие в сторону получения молекулярного йода, работает во всём объёме сырья. Комплекс йода с полимером отлично сорбируется на сорбентах, так как для полимера характерна сорбция через многие центры сорбции.Тем самым повышается эффективность процесса в целом при низких концентрациях йодид-иона с сырье. Молекулярный йод может быть извлечен сорбентом,тогда как у аналогов  ионную форму йода извлекают только анионитом. Анионит не селективен и его емкость заполняется анионами хлора, брома,  сульфата. Под действием окислителей,  возникающих при электролизе происходит переход галогена из ионной формы в молекулярную или наоборот. Степень извлечения йода в этих условиях не может быть высокой и не превышает 67 %. Увеличить эффективность процесса можно, если молекулы йода вступают во взаимодействие с макромолекулами растворенного сополимера, при этом образуется высокомолекулярный комплекс. Скорость диффузии макромолекул на порядки меньше. Тогда полимерные комплексы йода теряют мобильность, не мигрируют к катоду. Макромолекулы распределяются во всем объеме раствора,они поглощают весь йод даже из разбавленных растворов с низкой концентрацией. Для формирования комплекса подойдут макромолекулы, обладающие способностью к селективной сорбции йода. В системе из трех компонентов (йод, полимер, сорбент) первая функция полимера - сместить равновесие в сторону синтеза йода. Вторая функция - связать йод с сорбентом через полимер. Макромолекулярный комплекс йода имеет в своем составе много функциональных групп и сорбционное взаимодействие его с сорбентом прочное. После сорбции йод находится в виде сорбированного на сорбенте комплекса с полимером. Под действием пара или регенерирующего раствора комплекс с полимером разрушают и выделяют йод в чистом виде отгонкой или элюированием раствором соли. Оставшийся после удаления йода сорбированный на сорбенте полимер элюируют с сорбента другим раствором, имеющим сродство именно к полимеру. Полимер используют повторно. Сорбент после этих операций также может быть использован повторно .В результате введения полимера выход по току вырос на 46 %, вплотную приблизившись к теоретическому. Проведя сорбцию комплекса на дешевом, доступном неорганическом сорбенте мы убедились в эффективности и второй стадии. Степень извлечения йода на сорбенте в контрольном опыте составила 92 %. Комплекс с йодом сорбентом извлекается на 99,8 %. Для морского варианта технологии применяются специализированные сорбенты с более высокими кинетическими характеристиками и пропускной способностью, а также особый вариант окисления. Разработаны проектные решения для специализированного морского производства со сроками окупаемости проекта 12 месяцев. При совмещении в одном технологическом цикле извлечения йода и золота рентабельность проекта возрастает вдвое, обеспечивается снижение рыночных рисков. Также возможно производство дополнительной продукции,в частности биомассы планктона, белка. Технические решение опробованы на пилотной установке. Патентом РФ признана их новизна, полезность и промышленная применимость.  В отличие от известных наше изобретение позволяет извлечь йод из морской воды экономически выгодным способом. Разработаны несколько альтернативных вариантов, особенно предназначенные для выделения йода из очень большого объема морской воды без значимых затрат на перекачку.

Проведено исследование данного процесса, разработан технологический регламент и проведены испытания пилотного образца на масштабе до 1 куб.м/ч.

Наработан также опыт работы в области из влечения йода из попутных вод, особенностью технологии является применение сорбционной очистки вод от органических примесей. Предприятие имеет возможность изготовить всё оборудование, включая извлечение и фасовку йода, так как работаем с титаном, фторопластом, поливинилхлоридом. Кроме физико-химической разработана биологическая версия технологии извлечения йода, близкая к аквакультуре, разработана проектная документация по извлечению йода, брома,лития, цезия, рубидия из попутных вод.

Готовы сотрудничать с заинтересованными лицами. Кроме того мы постоянно работаем над созданием новых товарных продуктов на основе йода. Реализуя несколько товарных продуктов можно деверсифицировать рыночные риски и существенно увеличить рентабельность проекта. Для справки: Стоимость йода кристаллического ч.д.а. Цена оптом 4 450 - 4 950 руб/кг., реактивный технический  йод1 994 руб/кг.

Литература:

1. Кнезенко В.И.,Стасиневич Д.С. Химия и технология брома, йода и их соединений.- М.:Химия, 1995, с.7-10.

Abstract

Technology of treatmentofsea water destines to extraction of iodine by plants«Alpha». They are economic, high technological, small-overalldimension and ecological. Plants «Alpha» are notable for itsuniversality, high effectiveness and the lack of restriction onpollutant concentration.

Материалы,опубликованные на сайте защищены согласно закону об авторских правах. Закон РФ от 9 июля 1993 г. N 5351-I "Об авторском праве и смежных правах" (с изменениями от 19 июля 1995 г., 20 июля 2004 г.) и не могут быть использованы без разрешения автора