FI111005B - Menetelmä alkalimetallikloridivesiliuoksen puhdistamiseksi poistamalla ammonium ja jodi - Google Patents

Description

111005

Menetelmä alkalimetallikloridivesiliuoksen puhdistamiseksi poistamalla ammonium ja jodi - Ett förfarande för rengöring av < en alkalimetallkloridvattenlösning genom eliminering av am monium och jod * i 5 Tämän keksinnön kohteena on menetelmä, jonka avulla puhdistetaan alkalimetallikloridivesiliuos poistamalla ammonium ja jodi .

10

Samalla hävitetään ammonium hapettamalla molekulaariseksi ty-peksi ja sen jälkeen suoritetaan kaasunpoisto.

Natriumkloridin vesiliuoksia elektrolysoidaan kloorin tuottami-15 seksi.

Kun elektrolysoidaan niin sanotun ,,kalvomenetelmänn avulla, vesiliuos joudutaan puhdistamaan huolellisesti, jotta saataisiin poistettua natriumkloridissa tavallisesti läsnä olevat 20 epäpuhtaudet kuten kalsium, magnesium ja sulfaatit. Voidaan käyttää esimerkiksi natriumkarbonaattisaostusta ja sen jälkeen hartsiabsorptiota kuten kuvaa teos Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (Voi A6-1986, s. 448). Lähtöaineen mukaan natriumkloridiliuos saattaa sisältää myös jodia muodossa jodidi 25 I".

Patentti US-4483754 tuo esiin, että jodin läsnäolo natriumklo-ridivesiliuoksessa kalvomenetelmässä huonontaa nopeasti kalvot. Tähän asti alalla on vesiliuoksessa jodidin muodossa (hape-30 tusaste -1) läsnä oleva jodi hapetettu molekulaarisen jodin : muotoon (hapetusaste 0), molekulaarinen jodi on poistettu klo- ridivesiliuoksesta joko absorboimalla aktiivihiilen tai anioni-sen hartsin avulla tai sitten tislauspoistomenetelmällä ilman avulla kolonnissa.

35 111005 2

Esimerkeistä ilmenee, että mainitulla menetelmällä saadaan natriumkloridivesiliuos, joka sisältää 0,8 ppm (esim. 1) ja 0,7 ppm (esim. 2) jodia. Tässä aiemmassa alan menetelmässä tällainen jodinpoisto on katsottu riittäväksi.

5

Patenttihakemus EP-399588 kuvaa natriumkloridin vesiliuoksen puhdistamismenetelmää, jossa jodidit hapetetaan molakulaarisek-si jodiksi, joka adsorboidaan ioninvaihtohartsiin ja sitä seu-raavassa vaiheessa hapetetaan ammoniumionit molekulaariseksi 10 typeksi, joka poistetaan liuoksesta tislauspoistomenetelmällä ilman avulla.

Saatava natriumkloridin vesiliuos sisältää 0,2 - 0,5 ppm jodia. Toisessa kappaleessa riveillä 24-26 on selvästi sanottu, että 15 on syytä varoa liiallista hapettamista, joka johtaa anionien I03" (hapettumisaste 5) muodostumiseen.

Julkaisussa IRE-30732, marraskuu 1989, selitetään, että natriumkloridi vesiliuoksissa jodidin muodossa läsnä oleva jodi 20 hapettuu perjodaatiksi kennossa elektrolyysin aikana, tämä per-jodaatti saostuu kalvolle ja vahingoittaa sitä. Tämän julkaisun mukaan liuokseen lisätään bariumia ennen elektrolyysiä, jolloin muodostuu erittäin hienojakoinen ja huonosti liukeneva bariumperjodaattisaos.

: 25 Tämän patentin hakija on havainnut, ettei tällainen liuos ollut tyydyttävä kun jodimäärä oli suuri, sillä saos kasaantuu helposti kalvolle ja vähentää sen toimintakykyä. Kalvoelektro-lyysimenetelmän kannalta on siis parasta vähentää jodin määrä 30 minimiin. Tähän astisista alan menetelmistä on ilmennyt, että jodin poistamisessa tarvitaan hartseja. Patentin hakija on kuitenkin keksinyt, että on paljon yksinkertaisempaa ja tehokkaampaa hapettaa jodi perjodaatiksi ja poistaa sitten tämä per-jodaatti suodattamalla. Saadaan natriumkloridin vesiliuos, 35 joka sisältää korkeintaan 0,1 ppm jodia, joka voidaan elektro-lysoida vahingoittamatta elektrolyysikennon kalvoja.

111005 3 Tämän keksinnön muodostaa siis menetelmä jodia sisältävän alka-limetallikloridivesiliuoksen puhdistamiseksi hapettamalla jodi aktiivisella kloorilla hapetusasteeseensa 7 eli perjodaatiksi, ja poistamalla sen jälkeen tämä perjodaatti.

i 5

Jodin, toisin sanoen jodijodidin tai -jodaatin hapettaminen voidaan toteuttaa missä tahansa pH-arvossa käyttämällä aktiivista klooria. Aktiivikloorilla hapettamiseksi riittää, että klooriliuokseen ruiskutetaan kloorivettä tai hypokloriittia, 10 esimerkiksi natriumhypokloriittiliuosta. Hapettumista voidaan seurata mittaamalla hapetuspelkistyspotentiaali. Hapettavan aineen määrän tulee olla ainakin jonkin verran stoikiometristä suurempi, jotta jodidi saadaan hapetettua perjodaatiksi. Itse asiassa varsin suuri ylimäärä stoikiometrian kannalta on suosi-15 teltava, jotta saadaan hapetettua muutkin kyllästetyssä suolaliuoksessa läsnäolevat aineosat, jotka voivat pelkistää hape-tinta. Hapetus voidaan toteuttaa ympäröivässä lämpötilassa, mutta nopeamman reaktion toteuttamiseksi on edullista toimia vähintään 60 °C:ssa. Hapetusreaktiossa jodi muuttuu nopeasti 20 perjodaatiksi. On edullista suorittaa hapetus yli 40 °C:ssa, jotta saadaan nopeammin muodostumaan jodisaos, jonka hapetusas-te on 7. Lämpötilan ollessa 60 °C halutunlainen saos muodostuu muutamassa minuutissa. Suositeltavinta on odottaa 20-90 minuuttia oikean tehokkuuden saavuttamiseksi.

: 25

Keksinnön mukaisessa menetelmässä jodi hapetetaan ionimuotoon I04‘ eli perjodaatin muotoon.

Jotta perjodaatti saostuisi mahdollisimman täydellisesti, ympä-30 ristö saisi olla emäksinen, pH-arvo 11-13. pH voidaan säätää ’* * " jollain emäksisellä aineella, esimerkiksi soodalla. Hapettava aine ja emäksinen aine voidaan lisätä missä järjestyksessä ta-: hansa.

35 On edullista, että alkalimetallikloridin vesiliuos sisältää vähintään yhtä barium-, kalsium-, strontium- tai magnesium- 4 111005 kationia perjodaatin muodostamiseksi. Jodipuhdistuskäsittely suoritetaan siis alkalimetallikloridin raajalle vesiliuokselle eli ennen kuin siitä on poistettu esim. kalsium ja magnesium kuten tähänastisissa menetelmissä (Oilman's). Keksinnön mukai-5 nen puhdistus voidaan suorittaa perinteisen kalsiumin ja magnesiumin poistamisen jälkeen, jos se on suoritettu bariumkarbonaatilla. Silloin alkaliseen kloridin vesiliuokseen jää ba-riumkationeja. Perjodaatti voidaan poistaa yksinkertaisesti suodattamalla, dekantoimalla tai jollain vastaavalla menetel-10 mällä, taikka sitten millä tahansa näiden menetelmien yhdistelmällä.

Keksinnön mukaisen käsittelyn jälkeen, ja jos alkalimetallikloridin vesiliuos tulee vielä kosketuksiin hartsien tai minkä 15 tahansa aktiivikloorille herkän materiaalin kanssa, on suositeltavaa hävittää mahdollinen hapettavan aineen ylimäärä. Tämä hävittäminen on sinänsä tunnettu operaatio, jossa voidaan käyttää S02:ta.

20 Keksinnön kohteena on myös menetelmä, jossa jodin lisäksi poistetaan ammonium. Vesiliuos voi sisältää myös ammoniumkatione-ja. Ammonium on parasta poistaa liuenneena, jottei syntyisi NCl3:a, joka on epästabiili tuote, joka voi hajota rajusti. Ammonium hapetetaan molekulaariseksi typeksi, ja sen jälkeen 25 typpi poistetaan kaasunpoistolla panemalla liuos tyhjiöön tai tislauspoistomenetelmällä inertin kaasun tai ilman avulla kolonnissa. Tämä hapetus on sinänsä tunnettua, se toteutetaan pH:n ollessa alle 10, edullisesti 6-10. Keksinnön erään edullisen toteutusmuodon mukaan ammonium ja jodi hapetetaan saman-30 aikaisesti. Tarvitaan vain ammoniumin hapetuksen pH-olosuh-teet, sillä ne ovat tarkkarajaisemmat.

On edullista käyttää vain yhtä hapetinta sekä jodille että am-moniumille. Edullista on käyttää aktiivista klooria.

35 111005 5

Ammoniumin hävittämiseen tarvittava aktiivisen kloorin määrä on edullisesti stökiometristä suurempi, edullisesti 1,5 - 2,5 kertaa stökiometrinen. Sitten poistetaan kaasumainen typpi, sen jälkeen säädetään pH-arvo lisäämällä emäksistä ainetta, esimer-5 kiksi soodaa, perjodaatin saostamiseksi, toimimalla samaan tapaan kuin edellä kuvattiin.

Esimerkki 1

Suolaliuos, jossa on 300 g/1 NaCl, sisältää: 10 - 20 mg/1 Mg - 1,2 g/1 Ca - 0,12 mg/1 Ba - 0,7 mg/1 jodia 15

Lisätään 4 cm3 12,5-prosenttista natriumhypokloriittiliuosta 200 cm3:een suolaliuosta, jonka pH on 12. Liuosta sekoitetaan ympäröivässä lämpötilassa 2 tunnin ajan.

20 Suodatuksen jälkeen (Millipore 0,22 pm) jodipitoisuus on vain 0,5 ppm.

Esimerkki 2

Toimitaan samoin kuin esimerkissä 1, mutta käsittelylämpötila 25 on 60 °C.

Lopullinen jodipitoisuus on 0,1 mg/1.

Esimerkki 3 y 30 Koostumukseltaan samanlainen suolaliuos kuin edellisessä esi-merkissä säädetään sisältämään 1,9 mg/1 jodia. Kun on suoritettu 1 tunnin käsittely 60 °C:ssa pH-arvossa 12,5 suodoksen ί jodipitoisuus on 0,1 mg/1.

6 113005

Esimerkki 4

Koostumukseltaan samanlainen suolaliuos kuin edellisessä esimerkissä säädetään sisältämään 24 mg/1 NH3:a. 200 cm1:iin suolaliuosta pannaan 4 cm1:iin 12,5-prosenttista natriumhypo-5 kloriittiliuosta ja pH säädetään arvoon 10. Kun on sekoitettu neljännestunti 60 °C:ssa, liuos saatetaan emäksiseksi ja pH pidetään arvossa 12 yhden tunnin ajan.

Suodattamisen jälkeen suolaliuos sisältää enää 0,1 mg/1 jodia 10 ja ammoniakin typpi on hävinnyt 100-prosenttisesti.

Claims (5)

111005 r

1. Menetelmä jodia sisältävän alkalimetallikloridivesiliuoksen puhdistamiseksi, tunnettu siitä, että puhdistus tapahtuu ha- fs 5 pettämällä jodi aktiivisella kloorilla hapetusasteeseensa 7 eli perjodaatiksi, ja poistamalla sen jälkeen tämä perjodaatti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jodi hapetetaan hypokloriitilla. 10

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että perjodaatti poistetaan saostamalla emäksisessä ympäristössä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jodi hapetetaan samanaikaisesti kuin ammonium hapetetaan molekulaariseksi typeksi.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 20 että hapettaminen suoritetaan aktiivisella kloorilla, edullisesti hypokloriitilla. . .· 25 1. Förfarande för rengöring av en alkalimetallkloridvattenlös- ning som innehäller jod, kännetecknat av att rengöringen sker genom att oxidera joden med aktiv klor tili oxideringsgrad 7 dvs. tili perjodat, och därefter avlägsna detta perjodat. 30 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att joden oxideras med hypoklorit. 1 5 35 Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att perjodatet avlägsnas genom utfällning i alkalisk omgivning. δ limes

4. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-3, kännetecknat av att joden oxideras samtidigt som ammonium oxideras tili molekylärt kväve.

5 5. Förfarande enligt patentkrav 4, kännetecknat av att oxide-ringen utförs med aktiv klor, företrädesvis hypoklorit. *