DK151214B

DK151214B - Fremgangsmaade til ekstraktion af iod

Info

Publication number: DK151214B
Application number: DK133980AA
Authority: DK
Inventors: Lucien Person
Original assignee: Ugine Kuhlmann
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1980-03-28
Publication date: 1987-11-16
Also published as: JPH0222001B2; AU5693680A; FR2452465B1; EP0017527A1; JPS55130803A; BR8001906A; ZA801863B; AU523455B2; EP0017527B1; US4388231A; ES8101018A1; ES490084A0; DK133980A; FR2452465A1; CA1137278A; DK151214C

Description

1 151214

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse er beregnet til ekstraktion af iod fra væskeformige spildstrømme med henblik på at fremstille iodet industrielt eller at fjerne det fra spildstrømrae, som det forurener.

5 lod er særdeles udbredt i naturen, og dets industrielle fremstilling frembyder et særligt problem med hensyn til opkoncentrering ud fra vandige opløsninger. Det samme problem foreligger, når det skal genvindes af økonomiske grunde ud fra væskeformige spildstrømme. Det er ligeledes vigtigt at opkon-10 centrere det radioaktive iod, der er frigjort under behandlingen af nucleære brændsler med henblik på genvinding deraf eller på bortskaffelse gennem oplagring.

Man har omtalt forskellige fremgangsmåder til opkoncentrering af iod indeholdt i små mængder i vandige opløsninger. Opløst 15 iod kan adsorberes af porøse legemer, såsom aktivt kul, zeolit, aluminiumoxyd, magnesiumoxyd, silicagel, molekylarsig-ter og glaspulver. Adsorptionsevnen for disse legemer kan være særdeles stor, når de opløsninger, der skal ekstraheres, er kraftigt belastede med iod, men den er utilstrækkelig, når 20 det drejer sig om, at sådanne opløsninger indeholder lave koncentrationer af iod. Denne adsorptionsevne kan forbedres ved imprægnering af de porøse legemer med et metal eller med et metalsalt, der er reaktionsdygtigt over for iodet. Der dannes da iodider, og elueringen frembyder visse vanskelig-25 heder (Nouveau Traité de Chimie Minérale af Paul Pascal, redigeret af Masson, bind XVI side 451 til 477).

Iod i vandig opløsning kan bindes på anion-aktive ion-bytter harpikser (se Chemical Abstracts bind 74, nr. 8, reference 35 067). Denne binding er imidlertid kun mulig, dersom op-30 løsningerne ikke indeholder anioner, der er tilbøjelige til at bindes preferentielt i forhold til iod på disse harpikser. Regenerering af disse harpikser omdanner det bundne iod til metaliodider, hvilket nødvendiggør en oxydation til genvinding af iodet.

2 151214 I fransk patentansøgningsskrift nr. 77.33613 har ansøgeren tilvejebragt en fremgangsmåde, der tillader fiksering af iod i vandig opløsning på harpikser, som er i besiddelse af etho-xy-grupper med ikke-ionisk karakter uden, at man tilbagehol-5 der syre eller anioner, der er til stede i opløsningen, idet man bevarer det i elementær tilstand på harpiksen med den mulighed, at man kan eluere enten i elementær tilstand eller i bundet form. På denne måde opnår man iod i koncentreret form. Men dette medfører to behandlinger, den ene fiksering, 10 den anden en eluering.

Iodet ville kunne opnås i koncentreret form i et enkelt trin ud fra vandige opløsninger ved væske-væske-ekstraktion, dersom ekstraktionsevnen af iod-opløsningsmidlerne, som ikke er blandbare med vand, var tilstrækkelig stor. Imidlertid har 15 de opløsningsmidler over for iod, som er mest kendte, såsom carbontetrachlorid, chloroform, svovlkulstof, benzen, petroleum, tributylphosphat, en lav ekstraktionsevne for iod, hvilket på den ene side fører til, at man må håndtere betydelige mængder af opløsningsmiddel for at gennemføre ekstrak-20 tionen, og på den anden side til, at man opnår iod-opløs-ninger med lav koncentration.

Man har nu fundet en fremgangsmåde, som tillader ekstraktion af elementært iod, der ikke er bundet, ud fra vandige opløsninger med små mængder opløsningsmiddel, og at man opnår 25 iodet i koncentreret form i et enkelt trin.

Ekstraktionen af elementært iod ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er selektiv, og den kan udføres i nærvær af stærke syrer, såsom svovlsyre, saltpetersyre eller hydrogen-iodid, eller af salte, såsom natriumsulfat, natriumnitrat, natrium-30 chlorid, natriumhromid og kalium-iodid.

De andre halogener kan ligeledes ekstraheres ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, men brom, chlor og fluor omsætter sig med de til ekstraktionen anvendte opløsningsmidler og nedbryder disse delvist.

3 151214

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen består i, at man ekstraherer iodet med opløsningsmidler, der ikke er blandbare med vand, og som omfatter ikke-ioniske ether-grupper af typen -(0 CH CH0) o-

R

5 hvor n har en værdi fra 0 til 200, og hvori R er en methylgrup-pe og/eller en. ethyl-gruppe, idet disse grupper er bundet til en gruppe i en hydrofob forbindelse, der indeholder et eller flere labile hydrogenatomer.

De ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvendte forbindelser kan således på én gang være propoxylerede og butoxylerede.

10 Propoxy- eller butoxy-grupperne er bundet til en gruppe af en forbindelse, der er hydrophob, og som omfatter et eller flere labile hydrogenatomer, såsom monoalkoholer, polyoler, phenol, substituerede phenoler, carboxylsyrer.

Produkterne ifølge opfindelsen, som er velkendte som udgangs-15 materialer ved fremstillingen af polyurethanskum og harpikser såvel som ved fremstillingen af smøremidler og hydrauliske væsker, er særligt omtalt i bogen "Synthetic Lubricants" af REIGH C, GUNDERSON og ANDREW W. HART (Reinhold Publishing Corporation).

20 Ekstraktionen af iod fra vandige opløsninger med hjælp af produkterne ifølge opfindelsen foregår ved kendte fremgangsmåder til væske-væske-ekstraktion i et eller flere trin.

Ekstraktionerne ifølge fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan udføres i nærvær af endnu et opløsningsmiddel, såsom chloro-25 form eller carbontetrachlorid, som er blandbare med produkterne ifølge opfindelsen, og hvis tilstedeværelse letter adskillelsen af faserne. Tilsætningen af dette andet opløsningsmiddel kan gå op til to gange den anvendte mængde af produkterne ifølge opfindelsen.

30 Iodet genvindes ud fra ekstraktionsopløsningsmidlet ved kendt Μ 1 Ir C* Sk O ΛΤΓ Λ *ί* Λ 4 1Λ Λ» λ π Λ/ί /> 4· λΊ 1 nvt 11Λ J ·Ριν\Ί /5 Vi Α μ λ η ·Ρ η ι _ 4 151214 fornyet ekstraktion.

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, som tillader at opnå i koncentreret tilstand det iod, som kan forefindes i meget fortyndet tilstand i visse vandige opløsnin-5 ger, kan sammenknyttes til forskellige fremgangsmåder ved den industrielle fremstilling af iod. Det tillader ekstraktionen af iod af forurenede spildstrømme med henblik på genvinding af iodet eller på rensning af spildstrømmen.

Opløsningsmidlerne indeholdende propoxy-og/eller butoxy- grup-10 per kan ekstrahere radioaktivt iod særligt isotoperne 129 og 131 af det iod, der frigøres under behandlingen af nucleære brændsler.

Denne ekstraktion kan gennemføres under de betingelser, som pålægges ved behandlingen af bestrålede brændselsmidler, 15 d.v.s. ud fra vandige saltpetersyreopløsninger.

De efterfølgende eksempler belyser opfindelsen.

- Eksempel 1 til 4

En liter vandig opløsning indeholdende en vis mængde iod og 20 en dobbelt så stor mængde kalium-iodid omrøres i 30 minutter med en C13-C15 alkohol, der er propoxyleret med 10 molekyler propylenoxyd. Man standser omrøringen, og de to faser adskilles. I den vandige opløsning bliver tilbage den samlede mængde kalium-iodid, og en del af det tilsatte iod. Derudfra be-25 regner man den ekstraherede mængde iod, mængden af iod, der ér bundet pr. kg opløsningsmiddel, og %-andelen af iodet, der er ekstraheret, i forhold til den tilsatte mængde.

Under betingelserne i dette eksempel opnåede man følgende resultater, idet man varierede mængden af ekstraktionsopløsnings-30 middel, af iod og af kalium-iodid, som dog stedse forblev lig med to gange iod-mængden: 5 151214 fengde C13-C15 Mængde iod Mængde iod Mængde % ekstra- alkohol propo- i vandig op- ekstrahe- bundet heret iod xyleret med 10 løsning før ret iod pr. i forhold nol pr opy lenoxyd ekstraktion kg opløs- til tilsat 5 ningsmid- iod del 1 g 100 mg 80 mg 80 g 80 10 g 2,50 g 2,49 g 249 g 99,6 10 g 5,00 g 4,94 g 494 g 98,8 10 10 g 10,00 g 8,73 g 873 g 87,3 - Eksempel 5 til 8

Under samme betingelser som i eksempel 1 til 4 gennemførte man ekstraktion med C13-C15 alkohol, der er propoxyleret med 20 molekyler propylenoxyd.

15 De opnåede resultater er som følger: 6 151214 Mængde C13-C15 Mængde iod Mængde iod Mængde % ekstra- alkohol propo- i vandig op- ekstrahe- bundet heret iod xyleret med 20 løsning før ret iod pr. i forhold mol propylenoxyd ekstraktion kg opløs- til tilsat 5 ningsmid- iod del 1 g 100 mg 89 mg 89 g 89 10 g 2,50 g 2,49 g 249 g 99,6 10 g 5/00 g 4,87 g 487 g 97,4 10 10 g 10,00 g 8,90 g 890 g 89 - Eksempel 9 til 12

Under samme betingelser som i eksempel 1 til 4 gennemfører man ekstraktioner med butanol, der er propoxyleret med 30 molekyler propylenoxyd.

15 Der opnås følgende resultater: 7 151214 fengde butanol Mængde iod Mængde iod Mængde % ekstra- propoxyleret i vandig op- ekstrahe- bundet heret iod ned 30 mol løsning før ret iod pr. i forhold propylenoxyd ekstraktion kg opløs- til tilsat 5 nings- iod middel 1 g 100 mg 84 mg 84 g 84 10 g 2,50 g 2,48 g 248 g 99,2 10 g 5,00 g 4,50 g 450. g 90 10 10 g 10,00 g 9r04 g 904 g 90,4 - Eksempel 15 til 16

Under samme betingelser som i eksempel 1 til 4 gennemfører man ekstraktioner med butanol, der er propoxyleret med 42 molekyler propylenoxyd.

8 151214 Mængde butanol Mængde iod Mængde iod Mængde % ekstra- propoxyleret i vandig op- ekstrahe- bundet heret ioc med 42 mol løsning før ret iod pr. i forhold propylenoxyd ekstraktion kg opløs- til til- 5 nings- sat iod middel 1 g 100 mg 83 mg 83 g 83 10 g 2,30 g 2,45 g 245 g 98,0 10 g 5,00 g 3,98 g 398 g 79,6 10 10 g 10,00 g 8,54 g 854 g 85,4 - Eksempel 17 til 20

Under de samme betingelser som i eksempel 1 til 4 gennemfører man ekstraktioner med trimethylolpropan, der er propoxyleret med 41 molekyler propylenoxyd.

15 Man opnår følgende resultater: 151214 9 Mængde trimethy- Mængde iod Mængde iod Mængde % ekstra- lolpropan proxy- i vandig op- ekstrahe- bundet heret ioc leret med 41 mol løsning før ret iod pr. i forholc propylenoxyd ekstraktion kg opløs- til til- 5 nings- sat iod middel 1 g 100 mg 65 mg 65 g 65 10 g 2,50 g 2r48 g 248 g 99,2 10 g 5,00 g 5,73 g 373 g 74,6 10 10 g 10,00 g 7,41 g 741 g 74,1 - Eksempel 21 til 24

Under samme betingelser som i eksempel 1 til 4 gennemfører man ekstraktioner med butanol, der er butoxyleret med 26 molekyler butylenoxyd.

15 Man opnår følgende resultater: 10 151214 Mængde butanol Mængde iod Mængde iod Mængde % ekstrahe- butoxyleret i vandig op- ekstrahe- bundet ret iod i med 26 mol løsning før ret iod pr. forhold butylenoxyd ekstraktion kg opløs- til tilsat 5 nings- iod middel 1 g 100 mg 62 mg 62 g 62 10 g 2,50 g 2,46 g 246 g 99,2 10 g 5,00 g 4,88 g 488 g 97,6 10 10 g 10,00 g 7,21 g 721 g 72,1 - Eksempel 25 til 28

Under samme betingelser som i eksempel 1 til 4 gennemfører man ekstraktioner med butanol, der er butoxyleret med 170 molekyler butylenoxyd.

15 Man opnår følgende resultater: 11 151214 Mængde butanol Mængde iod Mængde iod Mængde % ekstrahe- butoxyleret i vandig op- ekstrahe- bundet ret iod i med 170 mol løsning før ret iod pr. forhold butylenoxyd ekstraktion kg opløs- til tilsat 5 nings- iod middel 1 g 100 mg 59 mg 59 g 59 10 g 2,50 g 2,32 g 232 g 92,8 10 g 5,00 g 2,08 g 208 g 41,6 10 10 g 10,00 g 1,86 g 186 g 18,6 - Eksempel 28 til 51 5 liter af en opløsning af 1,25 g iod (250 mg/1) i 3 N salt-petersyre omrøres i 30 minutter med 1 g af et butoxyleret eller propoxyleret opløsningsmiddel. Man standser omrøringen, og de 15 to faser adskiller sig.

Ud fra den mængde iod, der er blevet tilbage i saltpetersyreopløsningen, beregner man den ekstraherede mængde iod, og den mængde iod, der er bundet pr. kg opløsningsmiddel.

Under betingelserne i dette eksempel, og idet man varierer 20 arten af det anvendte ekstraktionsopløsningsmiddel, opnår man følgende resultater: 12 151214

Opløsningsmidlets Mængde eks- Mængde bundet % ekstraheret art traheret iod iod pr. kg iod i forhold opløsningsmiddel til tilsat ioc C13-C15 alkohol 5 propoxyleret med 290 mg 290 g 23,2 20 mol propylenoxyd

Butanol propoxyleret med 30 mol 330 mg 330 g 26,4 propylenoxyd 10 Butanol butoxy- leret med.26 mol 440 mg 440 g 35,2 butylenoxyd - Eksempel 32 og 33

Under samme betingelser som i eksempel 29 til 31 gennemfører 15 man ekstraktioner på 5 liter opløsning indeholdende 1,050 g iod (210 mg/l) i 1 N saltpetersyre.

Man opnår følgende resultater:

Opløsningsmidlets Mængde eks- Mængde bundet % ekstraheret art traheret iod iod pr. kg iod i forhold 20 opløsningsmiddel til tilsat ioc C13-C15 alkohol propoxyleret med 460 mg 460 g 43,8 20 mol propylenoxyd

Butanol propoxy- 25 leret med 30 mol 680 mg 680 g 65 propylenoxyd 13 151214 - Eksempel 54

Under samme betingelser som i eksempel 29 til 31 gennemfører man ekstraktioner på 5 liter opløsning indeholdende 1,200 g iod (240 mg/l) i 3 N saltpetersyre, hvori er opløst 15 g 5 nitrogendioxyd (NOg).

Man opnår følgende resultater:

Opløsningsmidlets Mængde eks- Mængde bundet % ekstraheret art traheret iod iod pr. kg iod i forhold opløsningsmiddel til tilsat ioc 10 C13-C15 alkohol propoxyleret med 250 mg 250 g 20,8 20 mol pr opy lenoxyd

Butanol propoxyleret med 30 mol 310 mg 310 g 25,8 15 propylenoxyd

Claims

151214 Patentkrav :

1. Fremgangsmåde til selektiv ekstraktion af iod fra vandige opløsninger ved væske-væske ekstraktion, kendetegnet ved, at man som ekstraktionsmiddel an- 5 vender en forbindelse indeholdende non-ioniske ether-grupper af typen -(0-CH-CHo) 0-, z n R hvori R betyder en methyl-gruppe eller en ethyl-gruppe, og hvori n er et tal fra 0 til 200, idet disse grupper er bundet til en gruppe i en hydrofob forbindelse, der 10 indeholder et eller flere labile hydrogenatomer.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den indgående hydrofobe forbindelse er en alkohol, en polyol, en phenol, en substitueret phenol eller en carboxylsyre.

3. Anvendelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 eller 2 til ekstraktion af radioaktivt iod.

4. Anvendelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 eller 2 til ekstraktion af iod bestående af isotoperne 129 og 131 frigjort under behandlingen af nucleære brænds-20 ler.