CN103936034B

CN103936034B - 一种高纯碘化钠粉体的制备方法

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Publication number: CN103936034B
Application number: CN201410155172.6A
Authority: CN
Inventors: 占会云; 童培云; 王莲芝; 张泽勇; 赵爱婷
Original assignee: First Rare Materials Co Ltd
Current assignee: Kunming Forerunner New Material Technology Co ltd
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2034-04-17
Also published as: CN103936034A

Abstract

本发明实施方式公开了一种高纯碘化钠粉体的制备方法，通过乙醇重结晶制得的晶粒度较细而松，便于干燥，得到的高纯碘化钠粉体纯度高，整个过程均采用工业级别的原料，降低总成本，简化提纯工艺。本发明包括：A、通过碘化钠、水、粗碘、碳酸钠和水合肼制备次纯碘化钠溶液；B、抽滤去杂，蒸发结晶，真空干燥，得到次纯碘化钠晶体；C、将次纯碘化钠晶体溶于乙醇，乙醇的加入量为次纯碘化钠晶体的1.8～2.2倍；D、抽滤去杂，滤液采用减压蒸馏的方式进行蒸发结晶；E、将得到的晶体进行真空干燥，得到高纯碘化钠粉体。

Description

一种高纯碘化钠粉体的制备方法

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其涉及一种高纯碘化钠粉体的制备方法。

背景技术

碘化钠是制造无机碘化物和有机碘化物的原料，医药上可以作为甲状腺肿瘤防治剂、祛痰剂和利尿剂等，还可以作为X线造影剂、食品添加剂等。

目前，碘化钠的生产方法主要有铁屑法、八碘化三铁法、铁屑还原法等。其中，铁屑法是将铁屑与碘作用，生成六碘化三铁，然后加入碳酸钾，加热浓缩而得。八碘化三铁法是用碳酸氢钠溶液或碳酸钠溶液与八碘化三铁进行反应，经过滤、浓缩、结晶而制得碘化钠。铁屑还原法是由10％浓度的氢氧化钠(烧碱)加热，在搅拌下分批加入定量碘，当反应液为棕色，pH＝6～7，并有碘酸钠的白色结晶析出时，将反应液降温至30℃以下，加入铁屑使碘酸钠还原成碘化钠，再用10％烧碱调节pH＝8，经冷却，静置过滤，浓缩结晶，趁热过滤，干燥制得。上述三种方法合成碘化钠过程中都有铁Fe、磷P、硫S及其化合物的残留，提纯困难。

同时，根据晶体生长理论，用作制备单晶体的原料需要很高的纯度，原料纯度越高，晶体生长速度越快，透明度和其他的物理性能越好，相反，原料纯度越差，则所得的晶体物理性能越差，严重的甚至不能培育出单晶体，通过上述的方法，制得的产品包括残留物质，还包括大量的结晶水，无法得到制备单晶所需要的原料。

发明内容

本发明实施方式提供了一种高纯碘化钠粉体的制备方法，利用碘化钠重结晶的工艺，有效保证制备高纯碘化钠的效果，利于提高溶剂的回收率，而且通过乙醇重结晶制得的晶粒度较细而松，便于干燥，得到的高纯碘化钠纯度高，杂质少，非常适合生长单晶，而且整个过程均采用工业级别的原料，降低总成本，简化提纯工艺。

为解决上述问题，本发明提供的高纯碘化钠粉体的制备方法，包括步骤：

A、将碘化钠、水、粗碘、碳酸钠和水合肼配比制备，得到次纯碘化钠溶液；

B、抽滤去杂，蒸发结晶滤液，真空干燥结晶体，得到次纯碘化钠晶体；

C、将次纯碘化钠晶体溶于乙醇，次纯碘化钠晶体和乙醇的重量比为1：1.8～2.2；

D、抽滤去杂，滤液采用减压蒸馏的方式进行蒸发，制得碘化钠粉体；

E、将碘化钠粉体进行真空干燥，得到高纯碘化钠粉体。

优选地，所述步骤D中蒸发的温度为80～90℃。

优选地，所述步骤B中干燥的温度为85～120℃。

优选地，所述步骤E中干燥的温度均为85～120℃。

优选地，所述步骤B中真空干燥结晶体之前还包括：热过滤结晶体。

优选地，所述步骤B中，所述蒸发结晶采用减压蒸发方式。

优选地，所述蒸发结晶的温度为90～100℃。

优选地，所述步骤A具体为：

A1、将碘化钠、粗碘、碳酸钠溶于水中，搅拌1～3h；

A2、向溶液滴加水合肼，直至所述溶液变为无色为止；

A3、重复步骤A1和A2两次；

A4、升温至60～79℃，反应2～6h；

其中，碘化钠：水：粗碘：碳酸钠：水合肼的质量比按照2～5:500～700:525～600:180～220的比例进行配制。

优选地，所述步骤C中，次纯碘化钠晶体和乙醇的重量比为1：2.0～2.2。

优选地，所述步骤C中，次纯碘化钠晶体和乙醇的重量比为1：2.0～2.1。

从以上技术方案可以看出，本发明实施方式具有以下优点：将制备的次纯碘化钠晶体，经过乙醇重结晶，得到不带结晶水的高纯碘化钠粉体，该高纯碘化钠粉体是用于专门生长碘化钠单晶的，换言之，带有结晶水的碘化钠无法生长碘化钠单晶。

将制备得到的次纯碘化钠晶体溶于乙醇中重结晶，通过减压蒸馏方式蒸发。由于制备的次纯碘化钠晶体通过水等物质进行制备，其蒸发结晶后依然带有结晶水，本发明实施方式将次纯碘化钠晶体溶于乙醇中重结晶，避免碘化钠因具有极高的吸水性而吸水形成二水碘化钠。没有结晶水的碘化钠溶液通过蒸发干燥后得到的碘化钠也是没有结晶水，其外形为粉体状，粒度小、疏松，纯度更高，对于日后进行的工艺制备，更为方便。

进一步的，由于重结晶所使用的是乙醇，乙醇的蒸发和干燥温度低，因此有效保证减少能源的消耗，而且乙醇是循环利用的。

更进一步的，次纯碘化钠晶体和乙醇的重量比为1：1.8～2.2，根据不同杂质在乙醇中的溶解度不同，通过将次纯碘化钠晶体和乙醇的最佳配比形式进行溶解，其中溶解度比碘化钠小的物质，在碘化钠溶解过程中，会以固体形式析出，并在过滤时去除，溶解度比碘化钠大的物质，在结晶过程中会以滤液的形式过滤掉。

本制备方法有效保证制备出高纯的碘化钠粉体，利于提高溶剂的回收率，而且通过乙醇重结晶制得的晶粒度较细而松，便于干燥，干燥后得到的高纯碘化钠呈粉体状，纯度高，整个过程均采用工业级别的原料，降低总成本，简化提纯工艺。

本制备方法所制备的次纯碘化钠溶液，碘化钠、水、粗碘、碳酸钠和水合肼制备出次纯碘化钠溶液，纯水中的碘和碳酸钠在常温常压下易起化学反应，在水合肼的作用下，将所产生的碘酸钠和次碘酸钠还原为碘化钠，进而再取滤液去杂得到次纯碘化钠晶体，有效初步去除碘化钠中的杂质。

附图说明

图1为本发明一种高纯碘化钠粉体的制备方法图谱分析结果图；

图2为本发明一种高纯碘化钠粉体的制备方法另一图谱分析结果图。

具体实施方式

本发明实施方式提供了一种高纯碘化钠的制备方法，利用碘化钠重结晶的工艺，有效保证制备高纯碘化钠的效果，利于提高溶剂的回收率，而且通过乙醇重结晶制得的晶粒度较细而松，便于干燥，得到的高纯碘化钠纯度高，整个过程对原料纯度无要求，均可采用工业级别的原料，降低总成本，简化提纯工艺。

本发明提供的一种高纯碘化钠制备方法，包括步骤：

A1、将碘化钠、水、粗碘、碳酸钠和水合肼配比制备，得到次纯碘化钠溶液；

B1、抽滤去杂，蒸发结晶滤液，真空干燥结晶体，得到次纯碘化钠晶体；

C1、将次纯碘化钠晶体溶于乙醇，次纯碘化钠晶体和乙醇的重量比为1：1.8～2.2；

D1、抽滤去杂，滤液采用减压蒸馏的方式进行蒸发，制得碘化钠粉体；

E1、将碘化钠粉体进行真空干燥，得到高纯碘化钠粉体。

将制备的次纯碘化钠晶体，经过乙醇重结晶，得到不带结晶水的高纯碘化钠粉体，该高纯碘化钠粉体是用于专门生长碘化钠单晶的，换言之，带有结晶水的碘化钠无法生长碘化钠单晶。

进一步的，由于重结晶所使用的是乙醇，乙醇的蒸发和干燥温度低，因此有效保证减少能源的消耗。

这样有效保证制备出高纯的碘化钠粉体，利于提高溶剂的回收率，而且通过乙醇重结晶制得的晶粒度较细而松，便于干燥，干燥后得到的高纯碘化钠呈粉体状，纯度高，整个过程均采用工业级别的原料，降低总成本，简化提纯工艺。

本发明还提供的另一实施方式一种高纯碘化钠粉体的制备方法，包括步骤：

步骤A2、将碘化钠、水、粗碘、碳酸钠和水合肼配比制备，得到次纯碘化钠溶液。

其中，本步骤还可以具体为：

步骤A201、将碘化钠、粗碘、碳酸钠溶于水中，搅拌1～3h；

步骤A202、向溶液滴加水合肼，直至所述溶液变为无色为止；

步骤A203、将碘化钠、粗碘、碳酸钠溶于水中，搅拌1～3h；

步骤A204、向溶液滴加水合肼，直至所述溶液变为无色为止；

步骤A205、将碘化钠、粗碘、碳酸钠溶于水中，搅拌1～3h；

步骤A206、向溶液滴加水合肼，直至所述溶液变为无色为止；

步骤A207、温度升至60～79℃，反应2～6h；

本实施方式的水优选为纯水。

步骤A201和步骤A202、步骤A203和步骤A204、步骤A205和步骤A206为相似的步骤，其添加的量可以为不同，通过将碘化钠、粗碘、碳酸钠分批投入溶液中，可以降低碘的蒸发量，避免影响后续工艺。

步骤B2、抽滤去杂，蒸发结晶滤液，真空干燥结晶体，得到次纯碘化钠晶体。

蒸发结晶可以为采用减压蒸发方式进行蒸发结晶，优选在90～100℃下蒸发结晶，更优选为93～98℃，最优选为95～96℃。

干燥的温度优选为85～120℃，更优选为90～110℃，最优选为100～105℃。

其中真空干燥结晶体之前还包括：热过滤结晶体。

上述步骤A2和步骤B2，水中添加少量的碘化钠制备溶液，在常温常压下，溶于该溶液的碘和碳酸钠容易起化学反应，产生碘酸钠和次碘酸钠，又在水合肼的作用下，碘酸钠和次碘酸钠还原为碘化钠。

步骤C2、将次纯碘化钠晶体溶于乙醇，次纯碘化钠晶体和乙醇的重量比为1：1.8～2.2。

更优选地，次纯碘化钠晶体和乙醇的重量比为1：2.0～2.2，最优选为1：2.0～2.1。

当处于室温25℃下，可以使用重量比为1：2.0～2.1，当乙醇的添加量较少的时候，可以加热以使得提高其混合速度。

步骤D2、抽滤去杂，滤液采用减压蒸馏的方式进行蒸发，制得碘化钠粉体。

蒸发结晶温度优选为80～90℃，并可以同时回收乙醇，更优选温度为80～85℃，最优选温度为80～82℃。

步骤E2、将碘化钠粉体进行真空干燥，得到高纯碘化钠粉体。

所称干燥的温度优选为85～120℃，更优选为90～110℃，最优选为100～105℃。

本实施方式法制备的次纯碘化钠溶液，碘化钠、水、粗碘、碳酸钠和水合肼制备出次纯碘化钠溶液，纯水中的碘和碳酸钠在常温常压下易起化学反应，在水合肼的作用下，将所产生的碘酸钠和次碘酸钠还原为碘化钠，进而再取滤液去杂质得到次纯碘化钠晶体，有效初步去除碘化钠中的杂质。制备得到的次纯碘化钠晶体不但包括杂质，还带有结晶水。

再将制备的次纯碘化钠晶体，经过乙醇重结晶，得到不带结晶水的高纯碘化钠粉体，该高纯碘化钠粉体是用于专门生长碘化钠单晶的，换言之，带有结晶水的碘化钠无法生长碘化钠单晶，也就是单单经过碘化钠、水、粗碘、碳酸钠和水合肼制备的碘化钠是包含结晶水，其结构颗粒粒径大，容易形成硬块，尤其在放置时间较长的情况下，更容易生成大硬块。

其中，将制备得到的次纯碘化钠晶体溶于乙醇中重结晶，通过减压蒸馏的方式蒸发。由于制备的次纯碘化钠晶体通过水等物质进行制备，其蒸发结晶后依然带有结晶水，本实施方式将次纯碘化钠晶体溶于乙醇中重结晶，避免碘化钠因具有极高的吸水性而吸水形成二水碘化钠。没有结晶水的碘化钠溶液通过蒸发干燥后得到的碘化钠也是没有结晶水，其外形为粉体状，粒度小、疏松，纯度更高，对于日后进行的工艺制备更为便捷，且收藏装放所需要的空间小，使用方便。

经过本实施方式的重结晶方式，工艺简单，乙醇的干燥温度低，无需通过现有技术的利用高温高压等方式将碘化钠中的结晶水去掉。

下面以多个实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

称取80±0.1g碳酸钠放置入干净的四口烧瓶中，加入300±2ml水，搅拌至完全溶解，然后加入200±0.2g粗碘和5±0.3g碘化钠，搅拌反应，溶液由茶色变为紫红色，反应1h后往反应溶液中滴加水合肼，滴加速度约为3s/滴，溶液逐渐由紫红色变为深红色，同时伴随大量的气泡冒出。可见此时碘逐渐溶解。待溶液逐渐由深红色变浅直至无色，停止滴加水合肼。

待溶液反应0.5h，加入60±0.1g碳酸钠，150±0.2g粗碘，225±2ml水，加入碘之后溶液由无色重新变为紫红色；反应1小时之后滴加水合肼，滴加速度约为3s/滴，溶液逐渐由紫红色变为深红色并伴随大量的气泡冒出，可见碘逐渐溶解，当溶液由紫红色逐渐变为无色之后停止滴加水合肼。

反应1h后，加入60±0.1g碳酸钠，150±0.2g碘，225±2ml水，反应0.5h后滴加水合肼，直到溶液变为无色。

升温溶液体系至70±1℃，反应4h，反应结束之后抽滤，去掉杂质，蒸发结晶，并将温度控制在90℃。蒸发结晶结束采用热过滤的方式进行抽滤，将过滤后固体在温度为85℃下进行真空干燥。得到次纯碘化钠晶体。

干燥一段时间后，将得到的次纯碘化钠晶体溶于乙醇溶液中，乙醇用量为晶体的1.8倍。将溶液过滤去除不溶性杂质，采用减压蒸馏的方式对滤液在温度为80℃下进行蒸发结晶，同时回收馏出液。蒸发结晶结束进行热过滤，将得到的固体进行真空干燥，温度控制在100℃进行，最后得到高纯碘化钠粉体。

干燥结束取样分析，测试X射线衍射(XRD，X-raydiffraction)，通过XRD测试分析得到的高纯碘化钠为碘化钠粉体，不含结晶水。取少量样品进行原子发射光谱仪(ICP)分析。杂质含量分别为K<0.5ppm，Fe<0.1ppm，Mg<0.5ppm，Zn<0.5ppm，Si<0.5ppm，Pb<1ppm，Al<0.5ppm，Bi<0.5ppm，Cu<0.5ppm，Ca<1ppm。

制备过程中，取样次纯碘化钠晶体和高纯碘化钠粉体观察，次纯碘化钠晶体外观基本全为闪光颗粒，高纯碘化钠粉体外观无明显闪光颗粒，可见其基本不含结晶水。

实施例2

本实施例2为对比例。按照与实施例1相同的方式制备次纯碘化钠晶体，将纯碘化钠晶体直接蒸发结晶干燥得到高纯碘化钠，该蒸发结晶干燥的过程为：将所得次纯碘化钠至于真空干燥炉中，控制温度为100℃，干燥36h，得到碘化钠粉末。

干燥结束取样分析，测试X射线衍射(XRD，X-raydiffraction)，通过XRD测试分析得到的碘化钠粉末粒径较大，且易结成块，含18％结晶水。取少量样品进行原子发射光谱仪(ICP)分析。杂质含量分别为K<0.4ppm，Fe<0.2ppm，Mg<0.8ppm，Zn<0.5ppm，Si<0.8ppm，Pb<1ppm，Al<0.4ppm，Bi<0.6ppm，Cu<0.7ppm，Ca<1.2ppm。

本实施例的方法可以成为水溶液法。根据实施例1和实施例2可以看出，实施例2所带有的杂质比实施例1所带有的杂质多。实施例2的水溶液法得到的碘化钠粉体粗而密，且极易结成硬块，不易研磨变细，要使原料便于干燥，需要极细的结晶，同时在空气中将结晶敲碎和研磨时，容易带入新的杂质和结晶易吸潮；实施例1的本发明所提出的方法得到的高纯碘化钠粉体基本不含水结晶，可见，实施例1更适合培育单晶体，且过程中实施例1所需要设备和能源更少。

实施例3

其中，将次纯碘化钠晶体溶于乙醇溶液中，乙醇用量为晶体的2.0倍，蒸发结晶反应温度控制在82℃，干燥温度控制在105℃，其他条件与实施例1相同，进行反应得到高纯碘化钠粉体。

干燥结束取样分析，得到的高纯碘化钠为碘化钠粉体，不含结晶水。取少量样品进行ICP分析。杂质含量分别为K<0.4ppm，Fe<0.1ppm，Mg<0.5ppm，Zn<0.4ppm，Si<0.5ppm，Pb<1ppm，Al<0.3ppm，Bi<0.5ppm，Cu<0.6ppm，Ca<1ppm。

取样次纯碘化钠晶体和高纯碘化钠粉体观察，高纯碘化钠粉体外观无明显闪光颗粒。

实施例4

其中，将次纯碘化钠晶体溶于乙醇溶液中，乙醇用量为晶体的2.1倍，蒸发结晶反应温度控制在85℃，干燥温度控制在85℃，其他条件与实施例1相同，进行反应得到高纯碘化钠粉体。

干燥结束取样分析，得到的高纯碘化钠为碘化钠粉体，不含结晶水。取少量样品进行ICP分析。杂质含量分别为K<0.5ppm，Fe<0.2ppm，Mg<0.6ppm，Zn<0.5ppm，Si<0.5ppm，Pb<0.9ppm，Al<0.5ppm，Bi<0.5ppm，Cu<0.5ppm，Ca<1ppm。

实施例5

其中，将次纯碘化钠晶体溶于乙醇溶液中，乙醇用量为晶体的2.2倍，蒸发结晶反应温度控制在90℃，干燥温度控制在120℃，其他条件与实施例1相同，进行反应得到高纯碘化钠粉体。

干燥结束取样分析，得到的高纯碘化钠为碘化钠粉体，不含结晶水。取少量样品进行ICP分析。杂质含量分别为K<0.6ppm，Fe<0.1ppm，Mg<0.5ppm，Zn<0.3ppm，Si<0.5ppm，Pb<1.2ppm，Al<0.5ppm，Bi<0.6ppm，Cu<0.5ppm，Ca<1ppm。

将实施例1、实施例3、实施例4和实施例5所得到的分析结果进行比对，得出，通过实施例3的工艺参数制得的高纯碘化钠粉体杂质最少，且质量最好。

下面对上述实施例得到的中间产物和最终产物进行X射线衍射(xrd，X-raydiffraction)图谱分析。

下面将实施例1中得到的次纯碘化钠晶体与二水碘化钠进行xrd图谱分析，其两者含水量完全一致，可以说明次纯碘化钠晶体内含水量多，可以确定其为含有两个结晶水的二水碘化钠。图1为本图谱分析结果，其中上部曲线为二水碘化钠，下部曲线为次纯碘化钠晶体。

下面再将实施例1中得到的高纯碘化钠粉体与不含结晶水的碘化钠进行xrd图谱分析，可以看出两者图谱完全一致，说明采用本发明上述的实施方式和实施例可以将次纯碘化钠晶体中的结晶水去除。图2为本图谱分析结果，其中上部曲线为碘化钠，下部曲线为高纯碘化钠粉体。

以上所述，以上实施方式和实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式和实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种高纯碘化钠粉体的制备方法，其特征在于，包括步骤：

A、将碘化钠、水、粗碘、碳酸钠和水合肼配比制备，得到次纯碘化钠溶液；所述碘化钠、水、粗碘、碳酸钠和水合肼均采用工业级别；

B、抽滤去杂，蒸发结晶滤液，真空干燥结晶体，得到次纯碘化钠晶体；所述蒸发结晶的温度为90～100℃；所述干燥的温度为85～120℃；

D、抽滤去杂，滤液采用减压蒸馏的方式进行蒸发，制得碘化钠粉体；所述蒸发的温度为80～90℃；

E、将碘化钠粉体进行真空干燥，得到高纯碘化钠粉体；所述干燥的温度为85～120℃。

2.根据权利要求1所述的高纯碘化钠粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤B中真空干燥结晶体之前还包括：热过滤结晶体。

3.根据权利要求1所述的高纯碘化钠粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，所述蒸发结晶采用减压蒸发方式。

4.根据权利要求3所述的高纯碘化钠粉体的制备方法，其特征在于，所述蒸发结晶的温度为90～100℃。

5.根据权利要求1所述的高纯碘化钠粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤A具体为：

A1、将碘化钠、粗碘、碳酸钠溶于水中，搅拌1～3h；

A2、向溶液滴加水合肼，直至所述溶液变为无色为止；

A3、重复步骤A1和A2两次；

A4、升温至60～79℃，反应2～6h；

6.根据权利要求1～5任意一项所述的高纯碘化钠粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤C中，次纯碘化钠晶体和乙醇的重量比为1：2.0～2.2。

7.根据权利要求1～5任意一项所述的高纯碘化钠粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤C中，次纯碘化钠晶体和乙醇的重量比为1：2.0～2.1。