CN1048002C - 用碘和碳酸钠合成高纯碘化钠的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用碘和碳酸钠制备高纯碘化钠的方法。该方法加入少量NaI，使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。由于本发明采用了Na₂CO₃，其纯度比NaOH高，因此，在合成NaI时，带入的杂质就少。此外由于NaI的进一步提纯步骤简单，方法容易，因此，不仅产品纯度高、其产率也高，可高达投入碘量的117%，该产品能用于制造NaI(T1)闪烁晶体，进行放射性测量。

Description

用碘和碳酸钠合成高纯碘化钠的方法

本发明涉及一种碘化物的制备方法，具体的说是用碘和碳酸钠合成高纯碘化钠的方法。

过去用碘合成碘化钠的方法，计有：

1.铁屑法。合成NaI的反应步骤为：

， ，

2.铁屑还原法。合成NaI的反应步骤为：

3.中和法。合成NaI的反应步骤为：

4.碳酸氢钠法。合成NaI的反应步骤为：

5.硫化钠法。合成NaI的反应为：

上述合成NaI的方法，在合成的NaI水溶液中，会有一定的反应基质和基质化合物(如Fe、P、S及其化合物)残留。不易将合成的NaI制得很纯。

此外，苏联专利413756公开了一种用电化学方法制取NaI。该法是在含有NaOH和碘的水溶液中通入电流，用此法制取的NaI液中会有电解电极物质溶入。苏联专利1224257公开了一种用碘和NaOH生产NaI和NaIO₃，并把它们分离的方法。东德专利104772公开了一种用碘和NaOH合成NaI，以二水合碘化钠NaI.2H₂O结晶分离提纯NaI的方法。该法得到的产率为投入碘量的98.6％，并且NaOH本身难以制得很纯，所以在用NaOH合成的NaI中就带入了一些杂质，给提纯工作带来困难。而且NaI产率也不高。

本发明的目的是提供一种纯度高、产率高、方法简单的用碘和碳酸钠合成高纯NaI的方法。

本发明是这样来实施的。本发明是先把碘和碳酸钠置于纯水中，为使其在常态(常温、常压)下不易发生化学反应变为易于发生化学反应，需加入少量的NaI，加速碘的溶解，促进碘与碳酸钠发生化学反应。然后加入水合肼，将碘与Na₂CO₃反应生成的NaIO₃和NaIO还原为NaI。合成反应完成后，Na₂CO₃中的CO₂和N₂H₄.H₂O中的N₂被自动排除。加入的反应基质无残留。本发明为保证高纯度的NaI，采用符合药典标准的精碘、优级纯碳酸钠和分析纯的水合肼。当I₂量≥10kg时，本发明采用分批反应，这样防止冒槽引起碘的损失，并保证产品的质量。

本发明的化学反应式为：

第一步：

        

第二步：

        

对于已经合成的NaI溶液，根据高纯NaI的技术指标，采用不同的沉淀分离方法，把NaI液中的各种杂质一一除掉，就可得到高纯度的NaI。再把已经提纯的NaI溶液用常规方法蒸发、焙炒、烘干，就可得到高纯度的白色细小晶粒NaI。所得到的固体NaI的产率为投入碘量的117％，接近于理论值的118％。

本发明的方法按如下步骤进行。

(1)合成：

将合成NaI用的碘、Na₂CO₃置于纯水中，纯水量为用碘量的3/5(重量比)。再加入5～10g的NaI，然后加入N₂H₄.H₂O。由于反应为放热反应，合成反应非常剧烈，反应温度需控制在40～70℃。

在合成反应终点时，NaI溶液的pH为6.5～7，比重d为1.80～1.84。

(2)提纯：

将合成的NaI液放置沉淀，滤去沉淀物。

如果滤液中SO₄ ^2-≥0.001％，则需加入稍过量(按等当量计算)的Ba(OH)₂，以BaSO₄沉淀形式除去SO₄ ^2-，使SO₄ ^2-＜O.001％。

当滤液中Ba≥0.001％时，则需加入稍过量(按等当量计)的Na₂CO₃，以BaCO₃沉淀形式除去Ba²⁺，使Ba＜0.001％。

用HI将上述溶液调PH为弱酸性(pH约6左右)，搅拌赶走CO₂，反应式为：

在弱碱性(pH≤10)条件下，Fe²⁺与OH^-结合成Fe(OH)₂沉淀，将Fe²⁺去除。在弱酸性(pH为5～6)条件下，Fe³⁺与OH^-结合为Fe(OH)₃，将其沉淀滤去，除Fe后，NaI液中的含铁量＜0.0002％。

按照1～2g/l的量加入二苦胺，进行分离沉淀，使重金属含量(以Pb计)降到≤0.0002％，使钾的含量降至＜0.0002％。

按1～2g/l的量加入活性碳，经过吸附除去微量的有机及无机杂质。

上述去除杂质的步骤，可根据溶液中杂质含量情况，有的步骤可以省略，有的可以合并。一般3-5次分离沉淀，即可达到除杂质的目的，使NaI液清澈透明，各种化学杂质的含量分别降到10^-6～10^-9级。

(3)脱水：

把提纯了的NaI溶液进行蒸发、焙炒、烘干。为加速烘干速度，烘箱温度可调在160～200℃。脱水后的NaI固体为白色细晶粒状。脱水彻底，成品NaI含量≥99.9％。(要求必须＞99.5％)。由此得到的产品可用于制造NaI(T1)闪烁晶体。

实施例1。

(1)合成：

取国产精碘50kg，分为10等份，把20.85kg优级Na₂CO₃和4.92kg分析纯水合肼也各分成10等份。在反应罐内加入去离子水30l，再加入第一等份(5kg)的碘和2.08kg Na₂CO₃和10g纯NaI，搅拌，并缓慢加入第一等份的85％的水合肼550ml，待反应完毕再依次加入其余各等份的原料，但NaI不再加入，让其一批一批地反应完毕，最后一批把剩余的各原料全部加完进行反应。在合成反应中在反应罐夹套内通冷却水，使反应控制在40～70℃，防止冒槽。合成后的NaI液变清，pH＝6.5，比重d＝1.82。

(2)提纯：

将合成的NaI移至大桶内，放置过夜过滤，去除沉渣及漂浮的杂质，取滤液。在滤液中加入Ba(OH)₂6.4g，搅匀，放置过夜，滤去BaSO₄沉淀，取滤液，此时SO₄ ^2-和Ba²⁺的含量分别为SO₄＝O.0003％，Ba＝0.003％。把滤液用NaOH调至pH为8，再加入Na₂CO₃3g，搅匀，放置6小时，滤去BaCO₃沉淀，同时也滤去Fe(OH)₂沉淀，滤液中Ba含量为0.0003％。再在滤液中加HI，调至pH为6，赶CO₂。加入二苦胺1g/l，搅匀，放置沉淀，去除钾和重金属的沉淀物，取滤液。在滤液中加入活性炭，加入量为1g/l，搅匀，放置5小时后过滤。取滤液。分析滤液中的杂质含量，折算为纯NaI中的杂质，分别为K＝0.00005％，Fe＝0.0001％，重金属(以Pb计)＝0.00018％，Pb＝0.00006％。

(3)脱水：

将提纯的NaI蒸发、焙炒、置于160℃的烘箱内烘干。烘干时注意翻动，不使结块。把烘干的NaI装入桶内。

得到符合高纯NaI指标的NaI58.60kg，相当于投入碘量50kg的117.2％，NaI含量＝99.92％。

实施例2。

(1)合成：

用进口碘50kg，碘为小晶粒状，分5等份，用去离子水浸洗去除碘粒表面吸附的SO₄ ^2-，因为碘在水中的溶解度甚小(常温下为0.036％)，损失很微，所以用水浸洗不会影响收率。再在反应罐内加入去离子水301，加入洗净的碘10kg，NaI10g，再加入Na₂CO₃4kg搅拌，缓慢加入浓度85％的水合肼1100ml，至第一等份反应完毕，再加入第二、三、四各等份一一反应完毕。至第五等份时，把10Kg碘和剩余应加入的Na₂CO₃和N₂H₄.H₂O全部加入进行反应。其它条件同实施例1。所得清澈溶液的pH＝6.6，比重d＝1.83。

(2)提纯：

将合成的NaI溶液静置、过滤，取滤液。分析NaI液中的SO₄ ^2-＝0.0005％，不再去除SO₄ ^2-。Ba＝0.0004％，亦不再处理。于滤液中加入1.5g/l的二苦胺，沉淀过滤，取滤液。再加入活性炭1g/l，放置过夜后取滤液。分析杂质含量，折算为NaI中的含量，Cl+Br＝0.0015％，总氮量(以N计)＜0.001％，磷酸盐(以PO₄计)＝0.00015％，碘酸盐(IO₃)＝0.0002％，钙(Ca)＝0.0008％，镁(Mg)＝0.0000 6％，铁(Fe)＝0.0001％，钾(K)＝0.00003％，铅(Pb)＝0.000004％，铜(Cu)＝0.00025％，重金属(以Pb计)＝0.0002％。各项指标达到产品要求。得白色粉粒状固体NaI58.56kg，分析NaI含量为99.94％，NaI产率为加入碘量的117％。

Claims (4)

1.一种用碘和碳酸钠合成高纯碘化钠的方法，该方法包括如下步骤：

(1)合成：

将合成NaI用的碘、Na₂CO₃置于纯水中，纯水量为用碘量的3/5

，再加入5～10g的NaI，然后加入N₂H₄.H₂O，反应温度控制在40～70℃，反应后得到的NaI溶液中pH为6.5～7，比重为1.80～1.84。

(2)提纯：

将合成的NaI，静置沉淀，滤去沉淀物，取滤液，

当滤液中SO₄ ^2-≥0.001％时，加入稍过量的Ba(OH)₂，得BaSO₄沉淀，过滤除沉淀，取滤液，

当滤液中Ba≥0.001％时，加入稍过量的Na₂CO₃，过滤除去BaCO₃沉淀，取滤液，

滤液用HI调pH至弱酸性，除去CO₂，

当滤液中含铁量≥0.0002％时，把滤液调到弱碱性，过滤除去Fe(OH)₂沉淀，再把该滤液调至弱酸性，过滤除去Fe(OH)₃，取滤液，

在滤液加入1～2g/l的二苦胺，过滤除去沉淀，从而去重金属和钾，取滤液，

在滤液中加入1～2g/l的活性炭，吸附除去微量的有机及无物杂质，

(3)脱水：

把提纯了的NaI溶液进行蒸发、焙炒、烘干，即可得NaI产品。

2.如权利要求1所述的合成高纯碘化钠的方法，其特征在于合成NaI采用符合药典标准的精碘、优级纯碳酸钠和分析纯的水合肼。

3.如权利要求1所述的合成高纯碘化钠的方法，其特征在于当I₂量≥10kg时，采用分次反应，每次反应采用碘量以不超过10Kg为宜。

4.如权利要求1所述的合成高纯碘化钠的方法，其特征在于加入的NaI是在第一批料中加入。