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Verfahren zur Gewinnung von Jod aus Anionenaustauscherharzen Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung von Jod aus Anionenaustauscherharzen
nach Eluieren des Harzes mit einer wäßrigen Natriumhydroxydlösung, welches dadurch
gekennzeichnet ist, daß man die auf dem Harz zurückbleibenden Jodionen mit einer
angesäuerten oder neutralen wäßrigen Kochsalzlösung eluiert, durch Zusatz von Säure
und Zufuhr von Chlorgas zum Eluat das Jod zur Kristallisation bringt und die Jodkristalle
abfiltriert.
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Das Filtrat, welches im wesentlichen Kochsalz und eine Säure, beispielsweise
Chlorwasserstoffsäure, enthält, kann durch Zusatz von Alkali neutralisiert und erneut
im Eluierungsvorgang benutzt werden. Auf diese Weise wird eine weitere Wiedergewinnung
von Jod möglich gemacht und das Gesamtverfahren höchst wirtschaftlich gestaltet,
indem praktisch 100 °/o des auf dem Anionenaustauscherharz adsorbierten Jods wiedergewonnen
wird. Das Restjod wird vom Anionenaustauscherharz mit wäßriger Kochsalzlösung entfernt,
welche laufend immer wieder benutzt werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung wird,
nachdem das Jod durch Zusatz von Chlor in Freiheit gesetzt und das auskristallisierte
Jod abgefiltert ist, das noch im Filtrat gelöst verbliebene Jod entfernt, indem
man es mit einem Adsorptionsmittel, beispielsweise Aktivkohle, entfernt. Das auf
diese Weise von seinem Jodgehalt befreite Filtrat ist im wesentlichen eine wäßrige
Kochsalzlösung und läßt sich zur Eluierung von Jod wieder verwenden, welches auf
dem Harz nach der Behandlung mit der alkalischen Eluierungslösung verbleibt. Das
auf der Aktivkohle adsorbierte Jod wird mit Hilfe einer Ätzalkalilösung in Freiheit
gesetzt. Man neutralisiert diese Lösung dann mit Säure, setzt Chlor zu, um das Jod
auszukristallisieren, und entfernt die Kristalle durch Filtration.
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Beide Methoden vermindern nicht nur den Verlust von Jod, welches
auf dem Anionaustauscherharz adsorbiert wird, sondern sie vermindern auch oder machen
ganz entbehrlich die Anwendung von Natriumhydroxyd zum Neutralisieren der zurückgeführten
Laugenlösung. Ein weiterer Vorteil liegt in der Verminderung des Bedarfs an Mineralsäure,
denn zur Neutralisierung des Alkalis wird praktisch keine Säure mehr benötigt.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Kochsalzlösung als Eluierungsmittel
dient, denn diese ist sauer und enthält keinerlei freies Jod und kann daher Jodionen
wirksamer eluieren als das obengenannte Filtrat, welches Kochsalz und Chlorwasserstoffsäure
enthält und durch Zusatz von Alkali neutralisiert wer-
den muß. Die Kochsalzlösung
entfernt gleichzeitig säurelösliche Ablagerungen und Verunreinigungen in der Harzkolonne,
so daß der Druck im Laufe des Verfahrens absinkt und die Lösung glatt durch das
Harz laufen kann. Dies vermindert wiederum das Absinken der Kapazität des Ionenaustauscherharzes
für das Adsorbieren von Jod.
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Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen Ausführungsformen der
Erfindung.
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Beispiel 1 Wasser aus einer Naturgasquelle, welches im Liter 102
mg Jod enthält, wird filtriert, um Schmutzteilchen und andere Verunreinigungen zu
entfernen.
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Man setzt diesem jodhaltigen Wasser etwa 100 mg Chlor je Liter zu
und läßt die Lösung dann durch zwei in Reihe geschaltete Harzsäulen laufen, von
denen jede mit 12 1 eines stark basischen quaternären Ammonium-Anionen-Austauscherharzes
in der Chlor ridform beschickt ist. Die Lösung läuft mit einer Geschwindigkeit von
stündlich 6001 durch die Säulen.
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Nach 220 Stunden ist die Konzentration von freiem Jod im Ablauf der
zweite Kolonne auf 10 mg im Liter gesunken. Nun wird der Zulauf von Wasser abgestellt.
Man schaltet die erste Kolonne vom System ab und läßt 50 1 einer wäßrigen Lösung,
welche 100 g
NaOH im Liter enthält, bei 600 C und mit einer Geschwindigkeit
von stündlich 241 hindurchlaufen, um das Jod zu eluieren. Danach läßt man noch 101
warmes Wasser hindurchfließen und vereinigt die beiden Eluate.
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Nun läßt man 60 1 einer wäßrigen Lösung, welche 100 g Kochsalz im
Liter enthält, bei 600 C und mit einer Geschwindigkeit von 241 stündlich durch das
Harz fließen, um die restlichen Jodionen von dem Harz zu eluieren. Zu diesem Eluat,
welches aus Kochsalz und gelöstem Jod besteht, setzt man so viel Chlorwasserstoffsäure
zu, bis das pH den Wert 1,5 erreicht, und leitet dann Chlorgas ein, um das Jod in
Kristallform auszufällen. Nachdem die Ausfällung abgefiltert ist, neutralisiert
man das Filtrat durch Zusatz von NaOH zum pH 7,3. Dieses Filtrat enthält nunmehr
im Liter 95 g Kochsalz, entsprechend einem Verlust von nur 50/0 der ursprünglichen
Konzentration.
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Dieses die Kochsalzlösung enthaltende Filtrat wird wieder benutzt,
um weiteres Jod zu eluieren. Dazu wiederholt man die oben beschriebene Operation
bis zur Eluierung mit der wäßrigen Lösung von Natriumhydroxyd und das anschließende
Spülen mit warmem Wasser. Danach werden 601 des Filtrats von der vorhergehenden
Operation, welche Kochsalzlösung enthalten, durch das Harz bei 600 C und in einer
Geschwindigkeit von stündlich 241 hindurchgeleitet, um die restlichen Ionen aus
dem Harz zu eluieren. Aus diesem Eluat gewinnt man 1,4 kg Jod wieder, entsprechend
10,5 0/o des gesamten Jodgehalts in dem behandelten Brunnenwasser.
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Das Jod im Eluat wird wiedergewonnen, indem man durch Zusatz von
Mineralsäure die Lösung schwach sauer macht und dann durch Einleitung von Chlor
das Jod in Kristallform ausfällt. Die Kristalle werden abfiltriert und das noch
im Filtrat verbliebene Jod an Aktivkohle adsorbiert.
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Etwas Jod wird auch in der zweiten Kolonne adsorbiert, aber da diese
nicht voll mit Jod gesättigt ist, kann sie zu weiterer Adsorption von Jod wieder
benutzt werden. In der Praxis wird diese zweite Kolonne dann bei der anschließenden
Behandlung von Brunnenwasser als obere oder erste Kolonne benutzt. Es ist vorteilhaft,
mit insgesamt drei Kolonnen zu arbeiten, von denen zwei in Reihe geschaltet sind,
wie oben beschrieben, während die dritte in Reserve steht und in der Zwischenzeit
mit Kochsalz oder Natriumhydroxyd regeneriert werden kann.
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Beispiel 2 Man arbeitet wie nach Beispiel 1 bis zu dem Punkt, wo
die erste Kolonne abgeschaltet wird. Um das Jod vom Harz zu eluieren, leitet man
durch diese Kolonne 501 einer wäßrigen Lösung, welche 100 g Natriumhydroxyd im Liter
enthält und eine Temperatur von 600 C hat, mit einer Geschwindigkeit von stündlich
241. Man spült mit 100 1 warmem Wasser nach und vereinigt die beiden Abläufe. Anschließend
läßt man zum Eluieren der restlichen Jodionen auf dem Harz mit einer Geschwindigkeit
von stündlich 241 601
eines Wassers durchlaufen, welches mit Chlorwasserstoffsäure
zum pH 1,5 angesäuert ist und 100 g Kochsalz im Liter enthält. In dieses Eluat einer
angesäuerten wäßrigen Kochsalzlösung vom pH 1,5 wird Chlor eingeleitet, bis das
Jod ausfällt. Nach Abfiltrieren der Jodkristalle schickt man das Filtrat durch eine
Kolonne, welche 5 1 gekörnte Aktivkohle enthält, mit einer Geschwindigkeit von stündlich
15 1. So wird das Jod aus dem Filtrat entfernt, welches übrigens immer noch im Liter
94 g Kochsalz enthält, was einem Verlust von nur 6 O/o gegenüber der ursprünglichen
Salzlösung bedeutet.
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Dieses kochsalzhaltige Filtrat wird wie folgt zum Eluieren von Jodionen
benutzt. Man arbeitet, wie oben beschrieben, wieder bis zum Eluieren mittels der
wäßrigen Lösung von Natriumhydroxyd und bis zur anschließenden Spülung mit warmem
Wasser.
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Nun schickt man mit einer Geschwindigkeit von stündlich 241 60 1 des
Filtrats aus der Aktivkohlenkolonne, welche das Kochsalz aus der vorangegangenen
Operation enthält, durch das Harz, um Jodionen zu eluieren. Dieses Eluat enthält
1,52 kg Jod, entsprechend 11,30/0 des gesamten Jodgehaltes in dem behandelten Brunnenwasser.
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Auch hier wird wieder etwas Jod in der zweiten Kolonne adsorbiert.
Man gewinnt dasselbe in einem nachfolgenden Zyklus wieder, wie im Beispiel 1 beschrieben
wurde.