CN112938901B - 一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法 - Google Patents

一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法，属于精细化工和环保领域。所述方法包括：碘化锌废盐的预处理：在通入载气的情况下，将碘化锌废盐加热至200～300℃，碘化锌废盐中的水分和有机物会随载气带出，形成尾气，当尾气中水分含量小于10ppm时结束；然后，在通入载气的情况下，将预处理后的碘化锌废盐加热至300～600℃，通入氧化剂，还原出的碘单质和杂质随载气带出，形成尾气，尾气在390～150℃的温度下按照两段以上的温度区间进行降温，使杂质冷凝析出，每个温度区间降温时长为2～15min，然后在110～5℃的温度下冷却，得到碘单质。所述方法制备流程短、成本低、得到的碘单质纯度高。

Description

一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法
技术领域
本发明涉及一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法，属于精细化工和环保领域。
背景技术
碘化锌废盐为精细化工生产的副产物，碘化锌废盐中一般含有水份和二氯甲烷、异丙醚等有机物。目前碘在世界范围内属于紧缺资源，因此碘的回收再利用成为节约资源的有效手段。
当前技术大多数是将含碘盐制成水溶液再从中取碘，回收方法有离子交换法、空气吹出法、萃取法等方法。
离子交换法是最常用的富集方法；该方法需要进行酸化-氧化-碱洗-分离-精制等步骤；杨建元等利用717型阴离子交换树脂提取废气田水中的碘，碘交换吸附率高达96％，总收率达85％；此方法可以提高碘的浓度，但易受杂质干扰，操作麻烦，成本高。
空气吹出法是将含碘的母液用硫酸酸化，再加入氧化剂氧化，使碘盐转化为单质碘，同时吹入空气，把碘吹出，吹出后的含碘空气再经过吸收、结晶和精制工序制成粗碘。此法虽然成本低，设备占地面积小，但对含碘品位要求比较高，回收率在65％～75％。
萃取法是美国专利US4176169提出的工业方法，是采用萃取法从含单质碘和碘化氢的溶液中回收碘。这种方法是用逆流萃取的形式从磷酸中萃取碘。国内也有类似方法提取碘，使用四氯化碳等溶剂进行萃取。经过氧化/还原得到单质后使用溶剂进行萃取。
当前技术大多数是将含碘盐制成水溶液再从中取碘，得到的粗碘仍然需要进一步分离溶剂或水蒸气等，制备流程长；另外，含碘离子的水溶液腐蚀性强，导致设备容易腐蚀；第三、回收得到的碘单质存在水，碘单质中的水分难以分离，导致碘单质纯度不高；第四、碘回收过程加入的氧化剂(Cl2、KIO3、K2Cr2O7等)和溶剂(CCl4等)产物处置和回收成本高。因此如何通过一种工艺流程短、操作简便方法从碘化锌废盐中提取碘单质是目前需要解决的一个技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法，所述方法具有制备流程短、成本低、得到的碘单质纯度高等优点。
为实现本发明的目的，提供以下技术方案。
一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法，所述碘化锌废盐中不含有沸点高于300℃的物质，所述方法步骤包括：
(1)碘化锌废盐的预处理：在通入载气的情况下，将碘化锌废盐加热至200℃～300℃，碘化锌废盐中的水分和有机物会随载气带出，形成尾气，当尾气中水分含量小于10ppm时，预处理结束；
(2)在通入载气的情况下，将预处理后的碘化锌废盐加热至300℃～600℃，通入氧化剂，还原出的碘单质和杂质随载气带出，形成尾气，尾气在390℃～150℃的温度下按照两段以上的温度区间进行降温，使杂质冷凝析出，每个温度区间降温时长为2min～15min，然后在110℃～5℃的温度下冷却，得到碘单质。
其中，所述载气为氮气和惰性气体中的一种以上。
所述氧化剂为空气、氧气或臭氧。
步骤(2)中载气相对碘化锌废盐的质量空速为0.1h-1～10h-1。
碘化锌与氧化剂物质的量之比为1:(0.5～10)。
优选，步骤(2)中将预处理后的碘化锌废盐加热至400℃～480℃。
优选，步骤(2)中载气相对碘化锌废盐的质量空速为0.9h-1～1.1h-1。
优选，步骤(2)中，氧化剂与载气的体积比为1:(1～100)。
优选，步骤(2)中，在390℃～150℃的温度下按照两段至五段的温度区间进行降温，使杂质冷凝析出，每个温度区间降温时长为2min～15min。
优选，步骤(2)中，在110℃～5℃的温度下按照两段以上的温度区间进行降温，得到碘单质，每个温度区间降温时长为2min～15min。
更优选，步骤(2)中，在110℃～5℃的温度下按照两段的温度区间进行降温，得到碘单质，每个温度区间降温时长为2min～15min。
优选，在碘化锌废盐的预处理之前，先对碘化锌废盐在真空度为-0.095MPa～-0.08MPa，温度为80℃～95℃的条件下，处理10min～60min。
有益效果：
1.本发明提供的一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法，整个氧化反应过程不含有水，这样就不会形成含有碘离子的水溶液，减少了对反应设备的腐蚀，同时缩短了制备流程；由于反应过程中不含有水，得到的碘单质中也不会掺杂水，有利于碘单质后续的分离纯化。
2.本发明所述方法，通过加热使碘化锌升华成为气态，气态的碘化锌与氧化剂反应接触更充分，使氧化反应速度更快，同时更彻底；步骤(2)中载气的作用为将气态的碘化锌和氧化剂及时吹离固态的碘化锌废盐原料，有利于气态的碘化锌与氧化剂充分反应，同时，防止氧化剂和固态的碘化锌反应；载气空速不能过高，否则碘单质未冷凝前易被载气带出，导致碘单质产品质量损失及环境污染。
3.本发明所述方法，通过多段梯度降温有利于产物中的杂质(如碘化锌)冷凝析出，另外，连续变温进一步的有利于分离产物中的杂质，易得到高纯度的碘，在生产过程中不易堵管道，保障生产的持续进行。
4.本发明所述方法，通过在碘化锌废盐预处理之前，先对碘化锌废盐在一定的真空度下除去碘化锌废盐中的水分，有利于缩短预处理的时间。
5.本发明所述方法，因为制备流程短、反应快速彻底、反应不含水，所以设备投资少、选择性高、收率高，经济性好。
具体实施方式
下面结合具体实施例来详述本发明，但不作为对本发明专利的限定。
以下实施例中：
所用的碘化锌废盐中碘化锌的质量分数为95％。
采用GB/T 675-2011中规定的分析方法测量碘的纯度。
实施例1
(1)碘化锌废盐的预处理：在通入氮气的情况下，将100g碘化锌废盐加热至280℃，碘化锌废盐中的水分和有机物会随载气带出，形成尾气，当尾气中水分含量小于10ppm时，预处理结束；
(2)在通入氮气的情况下，将预处理后的碘化锌废盐加入反应器中加热至450℃，通入氧气，其中，氮气相对于碘化锌废盐的质量空速为1h-1，氧气和氮气的体积比为1:20，通入氧气的物质的量与碘化锌的物质的量比达到5:1时，结束反应，得到尾气，尾气依次在220℃和150℃的温度下分别冷凝5min，使杂质冷凝析出；然后依次在80℃和30℃的温度下分别冷却5min，使碘单质冷却，得到精碘74.17g，收率为98.2％，纯度为99.9％。
实施例2
(1)碘化锌废盐的预处理：在通入氮气的情况下，将100g碘化锌废盐加热至300℃，碘化锌废盐中的水分和有机物会随载气带出，形成尾气，当尾气中水分含量小于10ppm时，预处理结束；
(2)在通入氮气的情况下，将预处理后的碘化锌废盐加入反应器中加热至420℃，通入空气，其中，氮气相对于碘化锌废盐的质量空速为1.1h-1，空气和氮气的体积比为1:10，通入空气的物质的量与碘化锌的物质的量比10:1时，结束反应，得到尾气，尾气依次在350℃和320℃的温度下分别冷凝10min，使杂质冷凝析出；然后依次在80℃和20℃的温度下分别冷却2min，使碘单质冷却，得到精碘73.33g，收率为97.1％，纯度为99.7％。
实施例3
(1)碘化锌废盐的预处理：在通入氮气和氩气的情况下，将100g碘化锌废盐加热至200℃，其中，氮气和氩气的体积比1:1，碘化锌废盐中的水分和有机物会随载气带出，形成尾气，当尾气中水分含量小于10ppm时，预处理结束；
(2)在通入氩气的情况下，将预处理后的碘化锌废盐加入反应器中加热至480℃，通入臭氧，其中，氩气相对于碘化锌废盐的质量空速为0.1h-1，臭氧和氩气的体积比为1:50，当通入臭氧的物质的量与碘化锌的物质的量比为2:1时，结束反应，得到尾气，尾气依次在350℃、300℃、250℃、200℃和150℃的温度下分别冷凝2min，使杂质冷凝析出，然后依次在120℃和5℃的温度下分别冷却5min，使碘单质冷却，得到精碘73.63g，收率为97.5％，纯度为99.9％。
实施例4
(1)碘化锌废盐的预处理：在通入氦气的情况下，将100g碘化锌废盐加热至250℃，碘化锌废盐中的水分和有机物会随载气带出，形成尾气，当尾气中水分含量小于10ppm时，预处理结束；
(2)在通入氦气的情况下，将预处理后的碘化锌废盐加入反应器中加热至400℃，通入氧气，其中，氦气相对于碘化锌废盐的质量空速为10h-1，氧气和氮气的体积比为1:1，通入氧气的物质的量与碘化锌的物质的量比为0.5:1时，结束反应，得到尾气，尾气依次在390℃和150℃的温度下分别冷凝5min，使杂质冷凝析出，再经120℃冷却15min，使碘单质冷却，得到精碘71.89g，收率为95.2％，纯度为99.8％。
实施例5
(1)碘化锌废盐的预处理：在通入氩气的情况下，将100g含碘化锌废盐加热至290℃，碘化锌废盐中的水分和有机物会随载气带出，形成尾气，当尾气中水分含量小于10ppm时，预处理结束；
(2)在通入氩气的情况下，将预处理后的碘化锌废盐加入反应器中加热至480℃，通入臭氧，其中，氩气相对于碘化锌废盐的质量空速为0.5h-1，臭氧和氩气的体积比为1:100，当通入臭氧的物质的量与碘化锌的物质的量比为8:1时，结束反应，得到尾气，尾气依次在300℃和200℃的温度下分别冷凝15min，使杂质冷凝析出，再经5℃冷却2min，使碘单质冷却，得到精碘73.03g，收率为96.7％，纯度为99.7％。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法，其特征在于：所述方法步骤包括：
（1）碘化锌废盐的预处理：在通入载气的情况下，将碘化锌废盐加热至200℃~300℃，碘化锌废盐中的水分和有机物会随载气带出，形成尾气，当尾气中水分含量小于10ppm时，预处理结束；
（2）在通入载气的情况下，将预处理后的碘化锌废盐加热至400℃~480℃，通入氧化剂，还原出的碘单质和杂质随载气带出，形成尾气，尾气在390℃~150℃的温度下按照两段以上的温度区间进行降温，使杂质冷凝析出，每个温度区间降温时长为2min~15min，然后在110℃~5℃的温度下冷却，得到碘单质；
所述碘化锌废盐中不含有沸点高于300℃的物质；
所述载气为氮气和惰性气体中的一种以上；
所述氧化剂为空气、氧气或臭氧；
步骤（2）中，载气相对碘化锌废盐的质量空速为0.1 h-1~10 h-1；
碘化锌与氧化剂物质的量之比为1 :（0.5～10）。
2.根据权利要求1所述的一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法，其特征在于：步骤（2）中载气相对碘化锌废盐的质量空速为0.9 h-1~1.1 h-1。
3.根据权利要求1所述的一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法，其特征在于：步骤（2）中，氧化剂与载气的体积比为1 :（1~100）。
4.根据权利要求1所述的一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法，其特征在于：在390℃~150℃的温度下按照两段至五段的温度区间进行降温。
5.根据权利要求1所述的一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法，其特征在于：在110℃~5℃的温度下按照两段以上的温度区间进行降温。
6.根据权利要求5所述的一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法，其特征在于：在110℃~5℃的温度下按照两段的温度区间进行降温。
7.根据权利要求1所述的一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法，其特征在于：在碘化锌废盐的预处理之前，先对碘化锌废盐在-0.095MPa~-0.08MPa，80℃~95℃的条件下，处理10min~60min。
8.根据权利要求1所述的一种从碘化锌废盐中回收碘单质的方法，其特征在于：步骤（2）中：
载气相对碘化锌废盐的质量空速为0.9 h-1~1.1 h-1；
氧化剂与载气的体积比为1 :（1~100）；
在390℃~150℃的温度下按照两段至五段的温度区间进行降温；
在110℃~5℃的温度下按照两段的温度区间进行降温；
在碘化锌废盐的预处理之前，先对碘化锌废盐在-0.095MPa~-0.08MPa，80℃~95℃的条件下，处理10min~60min。
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