JP2004035302A - ヨウ素の回収方法及び回収装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液からヨウ素を効率的に回収する方法及び装置、並びに昇華したヨウ素を効率的に回収する方法及び装置を提供する。
【解決手段】本発明は、アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液を塩素で処理することによりヨウ素を析出させてヨウ素スラリーとする工程、該ヨウ素スラリーを加熱溶融する工程、該溶融ヨウ素を冷却器に供給し冷却固化させて回収する工程からなるヨウ素の回収方法等に関する。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明は、アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液を塩素で処理することによりヨウ素を析出させてヨウ素スラリーとする工程、該ヨウ素スラリーを加熱溶融する工程、該溶融ヨウ素を冷却器に供給し冷却固化させて回収する工程からなるヨウ素の回収方法等に関する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリ金属ヨウ化物を含有する廃液からヨウ素を回収する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヨウ素は、医薬用、工業用、農業用等の様々な製品の原料、中間体として広く用いられている。その一方で、ヨウ素は存在率が少なく高価なため貴重な資源である。
【０００３】
化学製品の製造工程で生じるヨウ素或いはヨウ化物イオンを含む廃液から高価なヨウ素を回収することは、製品の製造コストの低減化、自然環境保護、少資源回収等の見地からみて極めて重要である。また、ヨウ素は製品の製造工程やヨウ素の回収工程で昇華によるロスが生じやすく、腐食性を有する劇物であるため取り扱いには特に注意を要する。そのため、人体への影響、自然環境保護等の見地からもヨウ素の大気中への拡散は極力抑える必要がある。特に、大規模な工業プラント等においてはその必要性は大きい。
【０００４】
廃液中からのヨウ素の回収法については、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウムを含む水溶液に塩素を吹き込んで遊離ヨウ素を沈殿させ、次いで加圧溶融する方法等が用いられている（ヨウ素総説（霞ヶ関出版；平成４年４月２０日 第二版 松岡敬一郎著 第２３８頁））。
【０００５】
また、昇華したヨウ素の回収法については、回収液として有機溶媒、水、アルカリ水溶液、亜硫酸塩水溶液が主に使用されているが、いずれの回収液も次の理由で満足いくものではない。有機溶媒は、ヨウ素の溶解度は高いが、コストがかかる上に後工程でヨウ素の純度が低下してしまうという問題点がある。水は、ヨウ素の溶解度が低い（飽和水溶液の濃度０．２８５ｇ／ｄｍ３（２０℃））という問題点がある。また、アルカリ水溶液又は亜硫酸塩水溶液は、ヨウ素が一部化学変化し（ＩＯ３ −等に酸化される）回収率が低下し、或いは薬傷の恐れがあるという問題点がある。
【０００６】
そのため、アルカリ金属ヨウ化物の水溶液等の廃液中から、効率的に固体ヨウ素を回収する方法及び装置が強く望まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液からヨウ素を効率的に回収する方法及び装置、並びに昇華したヨウ素を効率的に回収する方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を行なった結果、下記のヨウ素の回収方法及び回収装置を用いることによりその目的を達成しうることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明は、下記のヨウ素の回収方法及び装置を提供する。
【００１０】
項１．アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液を塩素で処理することによりヨウ素を析出させてヨウ素スラリーとする工程、該ヨウ素スラリーを加熱溶融する工程、該溶融ヨウ素を冷却器に供給し冷却固化させて回収する工程からなるヨウ素の回収方法。
【００１１】
項２．前記ヨウ素スラリーを加熱溶融する工程が、ヨウ素スラリーを加熱溶融する工程、溶融ヨウ素を洗浄し固体ヨウ素を得る工程、及び固体ヨウ素を再加熱溶融する工程からなる項１に記載の方法。
【００１２】
項３．前記溶融ヨウ素を冷却器に供給し冷却固化させて回収する工程が、溶融ヨウ素を冷却装置を備えた回転式ドラム上に供給し冷却固化させる工程、及び該回転式ドラム上の固化ヨウ素を掻き取り装置で掻き落として回収する工程からなる項１に記載の方法。
【００１３】
項４．前記アルカリ金属ヨウ化物が、ＫＩ及びＮａＩからなる群から選ばれる少なくとも１つである項１、２又は３に記載の方法。
【００１４】
項５．項１の溶融ヨウ素を冷却器に供給し冷却固化させて回収する工程で発生した昇華ヨウ素をＫＩ水溶液に溶解させる工程、該ＫＩ水溶液を塩素で処理することによりヨウ素を析出させてヨウ素スラリーとする工程、該ヨウ素スラリーを加熱溶融する工程、該溶融ヨウ素を冷却器に供給し冷却固化させて回収する工程からなるヨウ素の回収方法。
【００１５】
項６．昇華ヨウ素をＫＩ水溶液に溶解させる工程が、昇華ヨウ素吸収塔内でＫＩ水溶液を降下させ、昇華ヨウ素を該ＫＩ水溶液に接触させて昇華ヨウ素をＫＩ水溶液に溶解させる工程である項５に記載の方法。
【００１６】
項７．昇華ヨウ素をＫＩ水溶液に溶解させる工程が、充填物で充填された昇華ヨウ素吸収塔の上部に設けられた供給口からＫＩ水溶液を該吸収塔内に供給し、該充填物に接触させながらＫＩ水溶液を降下させ、該吸収塔に設けられた昇華ヨウ素供給口から昇華ヨウ素を該吸収塔内に供給し、該充填物表面を流れ落ちるＫＩ水溶液に昇華ヨウ素を接触させて昇華ヨウ素をＫＩ水溶液に溶解させる工程である項５に記載の方法。
【００１７】
項８．ＫＩ水溶液が１０〜４０重量％のＫＩ水溶液である項５、６又は７に記載の方法。
【００１８】
項９．前記充填物がガラス製充填物及び樹脂製充填物から選ばれる少なくとも１つの充填物である項８に記載の方法。
【００１９】
項１０．・ヨウ素溶融槽Ａ、
・該ヨウ素溶融槽Ａとバルブを介して流路で結ばれる溶融ヨウ素供給部
・該溶融ヨウ素供給部から供給される溶融ヨウ素を冷却固化させる冷却器、
・該冷却器で冷却固化された固体ヨウ素を掻き落とすために用いる掻き取り装置、及び
・掻き取った固体ヨウ素の回収容器、
を備えたヨウ素の回収装置。
【００２０】
項１１．溶融ヨウ素供給部が複数のノズルからなる項１０に記載の装置。
【００２１】
項１２．冷却器が冷却装置を備えた回転式ドラムである項１０に記載の装置。
【００２２】
項１３．・ＫＩ水溶液貯蔵槽、
・該ＫＩ水溶液貯蔵槽と流路で結ばれる塩素処理槽、
・該塩素処理槽と流路で結ばれるヨウ素溶融槽Ｂ、
・該ヨウ素溶融槽Ｂとバルブを介して流路で結ばれる溶融ヨウ素の洗浄槽、及び・該溶融ヨウ素の洗浄槽と流路で結ばれるヨウ素溶融槽Ａを備えた項１０に記載の装置、
を備えたヨウ素の回収装置。
【００２３】
項１４．・項１０に記載の装置、
・項１０に記載の装置の溶融ヨウ素供給部、冷却器、掻き取り装置、及び固体ヨウ素の回収容器を覆う昇華ヨウ素の拡散を防ぐ封室、
・該封室から昇華ヨウ素供給管で結ばれた昇華ヨウ素吸収塔（該昇華ヨウ素吸収塔には、該吸収塔に設けられた昇華ヨウ素の供給口、該吸収塔の上部に設けられたＫＩ水溶液の供給口、及び該吸収塔の下部に設けられたＫＩ水溶液の排出口を備え、かつ充填物が充填されている）、
・該昇華ヨウ素吸収塔のＫＩ水溶液の排出口とＫＩ水溶液の供給口を該吸収塔の外部で結び、該吸収塔のＫＩ水溶液の排出口から排出されたＫＩ水溶液をＫＩ水溶液の供給口に供給する循環ポンプを備えた配管、及び
・該吸収塔のＫＩ水溶液の排出口と流路で結ばれるＫＩ水溶液貯蔵槽、
を備えたヨウ素の回収装置。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明のヨウ素回収方法及び装置を、その実施態様の一例（図１〜３を参照）を用いて詳細に説明する。
【００２５】
本発明で用いられるアルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液とは、例えば、化学反応プロセス（例えば、有機ヨウ素化合物への求核試薬による置換反応等）において反応混合物の水洗により生じるアルカリ金属ヨウ化物を含んだ水溶液等が例示される。アルカリ金属ヨウ化物としては、具体的には、ヨウ化カリウム（以下「ＫＩ」と呼ぶ）及びヨウ化ナトリウム（以下「ＮａＩ」と呼ぶ）からなる群から選ばれる少なくとも１つが例示される。好ましくはＫＩが例示される。
【００２６】
アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液は、回収するヨウ素の純度を上げるため、水溶液中の固体不純物をろ過等により除去しておくことが好ましい。ろ過の方法は、特に限定はなく、ろ紙、メンブレンフィルター等を用いた減圧ろ過等の公知の方法を用いることができる。
【００２７】
また、ヨウ素酸の生成を抑制するため、水溶液のｐＨを４〜６程度に調整しておくことが好ましい。
【００２８】
水溶液中のアルカリ金属ヨウ化物の濃度は、例えば、１０〜４０重量％程度が挙げられ、好ましくは２０〜３０重量％程度であればよい。濃度が低すぎると水の容積が多くなり反応槽を大きくする必要があり、かつ水に溶解するヨウ素の割合が増えヨウ素回収量が減少するからである。従って、水溶液の濃度をあらかじめ上記濃度範囲に調整しておくことが好ましい。
【００２９】
このようにして得られるＫＩを含有する水溶液は、図１のＫＩ水溶液貯蔵槽１に蓄えられる（図１はアルカリ金属としてカリウムを用いた場合のヨウ素回収装置図である）。
【００３０】
ＫＩ水溶液貯蔵槽１中のＫＩ水溶液は、ポンプ２ａにより流路２を経て塩素処理槽３に供給される。塩素処理層３は、酸化還元電位計（ＯＲＰ計）４及び塩素ガス供給管５を備えている。
【００３１】
塩素処理槽３におけるアルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液と塩素ガスの反応は、通常、塩素ガスを水溶液中に導入することにより実施することができ、例えば、水溶液中に塩素ガスをバブリングする方法等を採用しうる。本反応は、有毒な塩素ガスの拡散を防止するため密閉系で行われる。塩素ガスの供給速度は、反応のスケールによっても異なるが、例えば、１０〜１００ｋｇ／ｈｒ程度であればよい。反応温度は、例えば、１０〜５０℃程度であり、好ましくは、２０〜３０℃程度が例示される。反応の圧力は、通常、常圧程度であればよい。また、反応時間は、反応条件、特に塩素ガスの供給速度により異なるが、例えば、０．１〜１０時間程度である。塩素ガスの供給量が水中のＫＩの等量より少ないと未反応のＫＩが残存してしまい、逆に塩素ガスの供給量が多すぎるとヨウ素酸等が発生してしまう。そのため、ＯＲＰ計４で酸化還元電位をモニターすることにより反応時間が制御される。
【００３２】
反応が終了すると、ヨウ素スラリーが塩素処理槽３の底に沈殿する。
【００３３】
生成するヨウ素スラリーは、ポンプ６ａにより流路６を通ってヨウ素溶融槽（Ｂ）７に供給される。
【００３４】
ヨウ素溶融槽（Ｂ）７では、回収ヨウ素の純度を向上させるため、ヨウ素スラリーは１２０〜１４０℃程度に加熱、溶融され、液−液分離される。すなわち、カリウムイオン等の金属イオンが上部の水層に、溶融ヨウ素が下層に分離される。ヨウ素溶融槽（Ｂ）７は、密閉系であることが好ましく、溶融時の圧力は、通常、０．１５〜０．２ＭＰａ程度である。
【００３５】
次に、ヨウ素溶融槽（Ｂ）７の底部に溜まった溶融ヨウ素は、バルブ８ａを備えた流路８を経て溶融ヨウ素の洗浄槽９に通される。具体的には、溶融ヨウ素は、洗浄槽９内の撹拌した水中に滴下される。水中で平均粒子径が２〜３ｍｍ程度の固体ヨウ素となり洗浄槽９に沈降する。水温は、２０〜３０℃程度であればよい。洗浄槽９は、密閉系であることが好ましく、圧力は、通常、常圧程度である。洗浄槽９では、溶融ヨウ素が水洗されることにより、溶融ヨウ素中に含まれる微量のカリウムイオン等の金属イオンが除去される。
【００３６】
洗浄槽９内の固体ヨウ素及び水は、ポンプ１０ｂによりバルブ１０ａを備えた流路１０を通ってヨウ素溶融槽（Ａ）１１に供給される。ヨウ素溶融槽（Ａ）１１内の温度は、通常、１２０〜１４０℃程度に保たれる。ヨウ素溶融槽（Ａ）１１は、密閉系であることが好ましく、圧力は、通常、
０．１５〜０．２ＭＰａ程度である。
【００３７】
次に、ヨウ素溶融槽（Ａ）１１の溶融ヨウ素は、バルブ１２ａを開けることにより流路１２を通り溶融ヨウ素供給部１３に供給される。溶融ヨウ素は、溶融ヨウ素供給部１３から冷却器１４に供給され冷却固化される。
【００３８】
ヨウ素供給部１３は、冷却器１４に溶融ヨウ素を供給しうる構造を有していればよく、例えば、ノズルを有しているものが採用される。特に、供給される溶融ヨウ素が冷却器１４上に均一に広がるように、複数のノズルを有しているものが好ましい。例えば、２〜６個程度のノズルを有しているヨウ素供給部が例示される。ヨウ素供給部１３から冷却器１４への溶融ヨウ素の供給量は、バルブ１２ａで制御される。溶融ヨウ素の供給速度は、装置のスケールにもよるが、例えば、１０〜５０Ｌ／ｈｒ程度が例示される。
【００３９】
冷却器１４は、ヨウ素供給部１３から供給される溶融ヨウ素を速やかに冷却固化しうる装置であれば良く、例えば、冷却装置を備えた回転式ドラム等が挙げられる。回転式ドラムの冷却装置としては、例えば、図２及び図３に示す様な内部に水等の冷媒を循環させた回転式ドラム等が挙げられる。回転式ドラムの材質は、溶融ヨウ素の温度で安定であり、ヨウ素の腐食性等に耐えうるものであれば特に限定はないが、例えば、ハステロイＣ２２等の耐腐食耐熱合金が挙げられる。回転式ドラムの形状は、例えば、円筒形のものが採用される。回転式ドラムの外径は、例えば、３００〜５００ｍｍ程度であればよい。回転式ドラムは、回転軸１４ａを有し、該回転軸１４ａを中心に回転しうる。回転式ドラムの回転速度は、溶融ヨウ素の供給速度によって変化しうるが、例えば、４〜７ｒｐｍ程度であればよい。
【００４０】
ヨウ素供給部１３と冷却器１４の配置は、溶融ヨウ素がノズル等から供給されて速やかに回転式ドラム上で冷却固化されるように互いに近接していることが好ましい。両者が離れていると、昇華するヨウ素が増大し固体ヨウ素の回収率が低下してしまうからである。
【００４１】
冷却器１４で冷却固化された固体ヨウ素は、掻き取り装置１５によって掻き落とされ、フレーク状ヨウ素として回収容器１６に収納される。掻き取り装置は、特に限定はないが、冷却器として回転式ドラムを用いた場合、回転式ドラム上で冷却固化したヨウ素を掻き落とせるスキージ、掻き取り刃等が例示される。
【００４２】
上記の溶融ヨウ素供給部１３、冷却部１４、掻き取り装置１５、及び固体ヨウ素の回収容器１６は、昇華するヨウ素の飛散を防止するため、封室１７内に設置されている。
【００４３】
なお、図１中の溶融ヨウ素が通される流路８、１２及び溶融ヨウ素供給部１３は、途中でヨウ素が固化しないように、常にヨウ素の融点（１１３℃）以上に加熱されていることが好ましい。
【００４４】
以上の本発明のヨウ素回収方法を用いると、アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液から固体ヨウ素を９８％以上で回収することができる。本回収ヨウ素を「１次回収ヨウ素」と呼ぶ。
【００４５】
次に、封室１７で発生した昇華ヨウ素の回収方法及び装置について説明する。封室１７内で発生した昇華ヨウ素は、例えば、図１に示す昇華ヨウ素吸収塔１９を用いてＫＩ水溶液に溶解させて回収することができる。封室１７には、昇華ヨウ素を含む気体の排出口１８ａが設けられている。排出口１８ａは、ポンプ１８ｃを有する昇華ヨウ素供給管１８により昇華ヨウ素供給塔１９の下部に設けられた昇華ヨウ素供給口１８ｂにつながっている。ポンプ１８ｃにより吸引された昇華ヨウ素を含む気体は、昇華ヨウ素供給管１８を通り昇華ヨウ素供給口１８ｂから昇華ヨウ素吸収塔１９内に導入される。昇華ヨウ素を含む気体の吸収塔１９への導入風速は、ポンプ１８ｃを調節して制御することができ、昇華ヨウ素吸収塔１９の大きさにより変化するが、通常１０００〜１５００ｍ３／ｈｒ程度であればよい。
【００４６】
昇華ヨウ素吸収塔１９の具体例としては、ＫＩ水溶液と昇華ヨウ素の接触面積を大きくするために充填物で充填されたものが挙げられる。該充填物としては、ヨウ素により腐食されないガラス製充填物、樹脂（ポリプロピレン、ポリエチレン等）製充填物等が例示される。好ましくは、これらからなる群より選ばれる少なくとも１つの充填物が例示される。該充填物の大きさ及び形状、並びに充填物の充填の仕方は、ＫＩ水溶液と昇華ヨウ素の接触面積を大きくし昇華ヨウ素の吸収効率を上げるため十分な理論段数を維持できるものを適宜選択すればよい。該充填物の大きさ及び形状としては、例えば、ビーズ状（外径１０ｍｍ程度）、ラシッヒリング（外径１０ｍｍ程度）等が挙げられる。そのうち、好ましくは、ラシッヒリングが例示される。また、充填物の充填の仕方は公知の方法を用いればよい。
【００４７】
昇華ヨウ素吸収塔１９における昇華ヨウ素の吸収は、例えば、次のようにして行われる。該吸収塔上部に設けられた供給口２０からＫＩ水溶液が塔内に供給され、ＫＩ水溶液は充填物表面に接触しながら降下される。該吸収塔下部に設けられた排出口２１からヨウ素を吸収したＫＩ水溶液が排出される。該吸収塔下部に設けられた昇華ヨウ素供給口１８ｂから昇華ヨウ素を含んだ気体が塔内に供給される。充填物表面を流れ落ちるＫＩ水溶液に昇華ヨウ素を含む気体が接触することにより、昇華ヨウ素がＫＩ水溶液に吸収（溶解）される。
【００４８】
昇華ヨウ素吸収塔１９で用いられるＫＩ水溶液の濃度は、ヨウ素を効率的に吸収しうる濃度であればよく、例えば、１０〜３０重量％程度であればよく、好ましくは、２０〜３０重量％程度が例示される。また、ＫＩ水溶液の供給口２０からの供給速度は、例えば、１０００〜３０００Ｌ／ｈｒ程度であればよく、好ましくは、２０００〜３０００Ｌ／ｈｒ程度が例示される。
【００４９】
昇華ヨウ素吸収塔１９の排出口２１から排出されたヨウ素を吸収したＫＩ水溶液は、吸収塔外部の配管２２を通り、ポンプ２２ａにより再び吸収塔の上部の供給口２０に循環される。これにより一定量のＫＩ水溶液を用いて効率的に昇華ヨウ素を吸収することができる。
【００５０】
昇華ヨウ素吸収塔１９でヨウ素を吸収したＫＩ水溶液は、吸収塔１９の排出口２３ａから排出され配管２３を経てＫＩ水溶液貯蔵槽１に戻される。
【００５１】
封室１７内で発生した昇華ヨウ素を、ＫＩ水溶液に溶解させる他の方法としては、図１に記載の昇華ヨウ素吸収塔１９を用いる方法以外に、例えば、ＫＩ水溶液中に昇華ヨウ素を含む気体をバブリングさせる方法、ＫＩ水溶液を噴霧した容器中に昇華ヨウ素を含む気体を通す方法等が採用されうる。
【００５２】
ＫＩ水溶液貯蔵槽１のＫＩ水溶液は、再度ポンプ２ａにより配管２を通され、塩素処理槽３で酸化されヨウ素スラリーとされる。該ヨウ素スラリーは、溶融槽（Ｂ）７、洗浄槽９、溶融槽（Ａ）１１を経て冷却器１４に供給され、冷却固化され固体ヨウ素として回収される。これにより、封室１７内で発生した昇華ヨウ素を９６％以上の回収率で固体ヨウ素として回収することができる。本回収ヨウ素を「２次回収ヨウ素」と呼ぶ。
【００５３】
上記の「１次回収ヨウ素」及び「２次回収ヨウ素」をあわせると、ＫＩを含む水溶液中から固体ヨウ素をほぼ定量的に回収することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明のヨウ素の回収方法及び回収装置によれば、アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液からヨウ素を効率的に回収することができる。
【００５５】
また、本発明の昇華ヨウ素回収方法及び回収装置によれば、溶融ヨウ素を冷却固化し回収する工程で発生した昇華ヨウ素をも効率的に回収することができる。
【００５６】
従って、本発明の昇華ヨウ素回収方法及び回収装置は、アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液からヨウ素を安全にかつほぼ定量的に回収することができ、製品の製造コストの低減下、自然環境の保護、資源の有効利用等の見地から極めて有用性が高い。
【００５７】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明の特徴をさらに明確にするが、これにより本発明が限定されるものではない。
【００５８】
実施例１
有機ヨウ素化合物への求核試薬による置換反応時に副生したＫＩを水に溶解し、ろ紙を用いて不溶性不純物を減圧ろ過後、３０重量％のＫＩ水溶液を調整した。その水溶液５０００ｋｇを塩素処理槽に仕込んだ。該水溶液に、反応温度１０〜５０℃で塩素ガスを８２ｋｇ／ｈｒで導入し、ヨウ素を析出させてヨウ素スラリーを得た。該ヨウ素スラリーをヨウ素溶融槽（Ｂ）に移し、１２０℃で溶融して液−液分離した。洗浄槽に溶融ヨウ素を滴下して水洗して固体ヨウ素を得た。該固体ヨウ素をヨウ素溶融槽（Ａ）に移し、１２０℃で溶融して液−液分離した後、ヨウ素溶融槽（Ａ）から溶融ヨウ素を抜き出してノズルから回転式ドラムに滴下した。回転式ドラム上で冷却固化したヨウ素を、スキージで掻き取ることにより、フレーク状の固体ヨウ素を回収した。
【００５９】
実施例２
ヨウ素を溶融槽にて約１２０℃で溶融し、ノズルから滴下した。該ノズルの径は、２．０〜４．０ｍｍのものを数個使用した。該ノズルからの溶融ヨウ素の流出量は、２００〜３００ｋｇ／ｈｒであった。回転式ドラム（５００ｍｍφ×７５０ｍｍ）に落下する途中で昇華してガス状になったヨウ素を、風速（制御風速）５ｍ／ｓｅｃで吸い込み、ガラス製あるいは樹脂（ポリプロピレン、ポリエチレン等）製充填物が充填され、かつ３０ｗｔ％ＫＩ水溶液が循環した塔（塔径８００ｍｍ、高さ８ｍ）内に供給した。供給されたガス状ヨウ素は該塔内で循環するＫＩ水溶液に吸収された。ガス中のヨウ素濃度は、１．８１ｗｔ％であった。ヨウ素を吸収したＫＩ水溶液を原料水溶液と混合し、実施例１と同様に処理することにより、固体ヨウ素を回収した。
【００６０】
本実施例では溶解槽（Ａ）からヨウ素３００ｋｇを抜き出した。フレーク化したヨウ素（「１次回収ヨウ素」）は２８５ｋｇであり、昇華したヨウ素は１５ｋｇであった。昇華したヨウ素のうち、１４．４ｋｇを上記ヨウ素回収塔で回収できた（「２次回収ヨウ素」）。昇華したヨウ素の回収率は、９６．０％であった。
【００６１】
実験条件及び実験結果を下記の表１及び表２に示す。
【００６２】
表１．実験条件
ヨウ素吸収塔径（ｍｍ） ８００
ヨウ素吸収塔の断面積（ｍ２） ０．５０
３０ｗｔ％ＫＩ水溶液の液流量（Ｌ／ｈｒ） ３０００
昇華ヨウ素を含む気体の流量（ｍ３／ｈｒ） １３００
液ガス比（昇華ヨウ素／ＫＩ水溶液；Ｖ／Ｖ） ４３３．３３３
３０ｗｔ％ＫＩ水溶液の液流速（ｍ／ｓｅｃ） ０．００１６６
昇華ヨウ素を含む気体の流速（ｍ／ｓｅｃ） ０．７１６
表２．実験結果
溶融槽からのヨウ素抜き出し量（ｋｇ） ３００．０
フレーク化ヨウ素量（ｋｇ） ２８５．０
昇華ヨウ素量（ｋｇ） １５．０
昇華ヨウ素回収量（ｋｇ） １４．４
昇華ヨウ素の回収率（％） ９６．０
全回収ヨウ素（ｋｇ（％）） ２９９．４（９９．８）
上記の結果より、本発明のヨウ素回収方法を用いることにより、高い回収率でヨウ素を回収できることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヨウ素回収装置を示す図である。
【図２】溶融ヨウ素の冷却固化工程で用いる装置を示す図である（回転式ドラムの軸方向から見た図）。
【図３】溶融ヨウ素の冷却固化工程で用いる装置を示す図である（回転式ドラムの軸に対し垂直方向から見た図）。
【符号の説明】
１ ＫＩ水溶液貯蔵槽
３ 塩素処理槽
４ ＯＲＰ計
５ 塩素ガス供給管
７ ヨウ素溶融槽Ｂ
９ 溶融ヨウ素の洗浄槽
１１ ヨウ素溶融槽Ａ
１３ 溶融ヨウ素供給部
１４ 冷却器
１５ 掻き取り装置
１６ 固体ヨウ素の回収容器
１７ 封室
１９ 昇華ヨウ素吸収塔
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリ金属ヨウ化物を含有する廃液からヨウ素を回収する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヨウ素は、医薬用、工業用、農業用等の様々な製品の原料、中間体として広く用いられている。その一方で、ヨウ素は存在率が少なく高価なため貴重な資源である。
【０００３】
化学製品の製造工程で生じるヨウ素或いはヨウ化物イオンを含む廃液から高価なヨウ素を回収することは、製品の製造コストの低減化、自然環境保護、少資源回収等の見地からみて極めて重要である。また、ヨウ素は製品の製造工程やヨウ素の回収工程で昇華によるロスが生じやすく、腐食性を有する劇物であるため取り扱いには特に注意を要する。そのため、人体への影響、自然環境保護等の見地からもヨウ素の大気中への拡散は極力抑える必要がある。特に、大規模な工業プラント等においてはその必要性は大きい。
【０００４】
廃液中からのヨウ素の回収法については、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウムを含む水溶液に塩素を吹き込んで遊離ヨウ素を沈殿させ、次いで加圧溶融する方法等が用いられている（ヨウ素総説（霞ヶ関出版；平成４年４月２０日 第二版 松岡敬一郎著 第２３８頁））。
【０００５】
また、昇華したヨウ素の回収法については、回収液として有機溶媒、水、アルカリ水溶液、亜硫酸塩水溶液が主に使用されているが、いずれの回収液も次の理由で満足いくものではない。有機溶媒は、ヨウ素の溶解度は高いが、コストがかかる上に後工程でヨウ素の純度が低下してしまうという問題点がある。水は、ヨウ素の溶解度が低い（飽和水溶液の濃度０．２８５ｇ／ｄｍ３（２０℃））という問題点がある。また、アルカリ水溶液又は亜硫酸塩水溶液は、ヨウ素が一部化学変化し（ＩＯ３ −等に酸化される）回収率が低下し、或いは薬傷の恐れがあるという問題点がある。
【０００６】
そのため、アルカリ金属ヨウ化物の水溶液等の廃液中から、効率的に固体ヨウ素を回収する方法及び装置が強く望まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液からヨウ素を効率的に回収する方法及び装置、並びに昇華したヨウ素を効率的に回収する方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を行なった結果、下記のヨウ素の回収方法及び回収装置を用いることによりその目的を達成しうることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明は、下記のヨウ素の回収方法及び装置を提供する。
【００１０】
項１．アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液を塩素で処理することによりヨウ素を析出させてヨウ素スラリーとする工程、該ヨウ素スラリーを加熱溶融する工程、該溶融ヨウ素を冷却器に供給し冷却固化させて回収する工程からなるヨウ素の回収方法。
【００１１】
項２．前記ヨウ素スラリーを加熱溶融する工程が、ヨウ素スラリーを加熱溶融する工程、溶融ヨウ素を洗浄し固体ヨウ素を得る工程、及び固体ヨウ素を再加熱溶融する工程からなる項１に記載の方法。
【００１２】
項３．前記溶融ヨウ素を冷却器に供給し冷却固化させて回収する工程が、溶融ヨウ素を冷却装置を備えた回転式ドラム上に供給し冷却固化させる工程、及び該回転式ドラム上の固化ヨウ素を掻き取り装置で掻き落として回収する工程からなる項１に記載の方法。
【００１３】
項４．前記アルカリ金属ヨウ化物が、ＫＩ及びＮａＩからなる群から選ばれる少なくとも１つである項１、２又は３に記載の方法。
【００１４】
項５．項１の溶融ヨウ素を冷却器に供給し冷却固化させて回収する工程で発生した昇華ヨウ素をＫＩ水溶液に溶解させる工程、該ＫＩ水溶液を塩素で処理することによりヨウ素を析出させてヨウ素スラリーとする工程、該ヨウ素スラリーを加熱溶融する工程、該溶融ヨウ素を冷却器に供給し冷却固化させて回収する工程からなるヨウ素の回収方法。
【００１５】
項６．昇華ヨウ素をＫＩ水溶液に溶解させる工程が、昇華ヨウ素吸収塔内でＫＩ水溶液を降下させ、昇華ヨウ素を該ＫＩ水溶液に接触させて昇華ヨウ素をＫＩ水溶液に溶解させる工程である項５に記載の方法。
【００１６】
項７．昇華ヨウ素をＫＩ水溶液に溶解させる工程が、充填物で充填された昇華ヨウ素吸収塔の上部に設けられた供給口からＫＩ水溶液を該吸収塔内に供給し、該充填物に接触させながらＫＩ水溶液を降下させ、該吸収塔に設けられた昇華ヨウ素供給口から昇華ヨウ素を該吸収塔内に供給し、該充填物表面を流れ落ちるＫＩ水溶液に昇華ヨウ素を接触させて昇華ヨウ素をＫＩ水溶液に溶解させる工程である項５に記載の方法。
【００１７】
項８．ＫＩ水溶液が１０〜４０重量％のＫＩ水溶液である項５、６又は７に記載の方法。
【００１８】
項９．前記充填物がガラス製充填物及び樹脂製充填物から選ばれる少なくとも１つの充填物である項８に記載の方法。
【００１９】
項１０．・ヨウ素溶融槽Ａ、
・該ヨウ素溶融槽Ａとバルブを介して流路で結ばれる溶融ヨウ素供給部
・該溶融ヨウ素供給部から供給される溶融ヨウ素を冷却固化させる冷却器、
・該冷却器で冷却固化された固体ヨウ素を掻き落とすために用いる掻き取り装置、及び
・掻き取った固体ヨウ素の回収容器、
を備えたヨウ素の回収装置。
【００２０】
項１１．溶融ヨウ素供給部が複数のノズルからなる項１０に記載の装置。
【００２１】
項１２．冷却器が冷却装置を備えた回転式ドラムである項１０に記載の装置。
【００２２】
項１３．・ＫＩ水溶液貯蔵槽、
・該ＫＩ水溶液貯蔵槽と流路で結ばれる塩素処理槽、
・該塩素処理槽と流路で結ばれるヨウ素溶融槽Ｂ、
・該ヨウ素溶融槽Ｂとバルブを介して流路で結ばれる溶融ヨウ素の洗浄槽、及び・該溶融ヨウ素の洗浄槽と流路で結ばれるヨウ素溶融槽Ａを備えた項１０に記載の装置、
を備えたヨウ素の回収装置。
【００２３】
項１４．・項１０に記載の装置、
・項１０に記載の装置の溶融ヨウ素供給部、冷却器、掻き取り装置、及び固体ヨウ素の回収容器を覆う昇華ヨウ素の拡散を防ぐ封室、
・該封室から昇華ヨウ素供給管で結ばれた昇華ヨウ素吸収塔（該昇華ヨウ素吸収塔には、該吸収塔に設けられた昇華ヨウ素の供給口、該吸収塔の上部に設けられたＫＩ水溶液の供給口、及び該吸収塔の下部に設けられたＫＩ水溶液の排出口を備え、かつ充填物が充填されている）、
・該昇華ヨウ素吸収塔のＫＩ水溶液の排出口とＫＩ水溶液の供給口を該吸収塔の外部で結び、該吸収塔のＫＩ水溶液の排出口から排出されたＫＩ水溶液をＫＩ水溶液の供給口に供給する循環ポンプを備えた配管、及び
・該吸収塔のＫＩ水溶液の排出口と流路で結ばれるＫＩ水溶液貯蔵槽、
を備えたヨウ素の回収装置。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明のヨウ素回収方法及び装置を、その実施態様の一例（図１〜３を参照）を用いて詳細に説明する。
【００２５】
本発明で用いられるアルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液とは、例えば、化学反応プロセス（例えば、有機ヨウ素化合物への求核試薬による置換反応等）において反応混合物の水洗により生じるアルカリ金属ヨウ化物を含んだ水溶液等が例示される。アルカリ金属ヨウ化物としては、具体的には、ヨウ化カリウム（以下「ＫＩ」と呼ぶ）及びヨウ化ナトリウム（以下「ＮａＩ」と呼ぶ）からなる群から選ばれる少なくとも１つが例示される。好ましくはＫＩが例示される。
【００２６】
アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液は、回収するヨウ素の純度を上げるため、水溶液中の固体不純物をろ過等により除去しておくことが好ましい。ろ過の方法は、特に限定はなく、ろ紙、メンブレンフィルター等を用いた減圧ろ過等の公知の方法を用いることができる。
【００２７】
また、ヨウ素酸の生成を抑制するため、水溶液のｐＨを４〜６程度に調整しておくことが好ましい。
【００２８】
水溶液中のアルカリ金属ヨウ化物の濃度は、例えば、１０〜４０重量％程度が挙げられ、好ましくは２０〜３０重量％程度であればよい。濃度が低すぎると水の容積が多くなり反応槽を大きくする必要があり、かつ水に溶解するヨウ素の割合が増えヨウ素回収量が減少するからである。従って、水溶液の濃度をあらかじめ上記濃度範囲に調整しておくことが好ましい。
【００２９】
このようにして得られるＫＩを含有する水溶液は、図１のＫＩ水溶液貯蔵槽１に蓄えられる（図１はアルカリ金属としてカリウムを用いた場合のヨウ素回収装置図である）。
【００３０】
ＫＩ水溶液貯蔵槽１中のＫＩ水溶液は、ポンプ２ａにより流路２を経て塩素処理槽３に供給される。塩素処理層３は、酸化還元電位計（ＯＲＰ計）４及び塩素ガス供給管５を備えている。
【００３１】
塩素処理槽３におけるアルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液と塩素ガスの反応は、通常、塩素ガスを水溶液中に導入することにより実施することができ、例えば、水溶液中に塩素ガスをバブリングする方法等を採用しうる。本反応は、有毒な塩素ガスの拡散を防止するため密閉系で行われる。塩素ガスの供給速度は、反応のスケールによっても異なるが、例えば、１０〜１００ｋｇ／ｈｒ程度であればよい。反応温度は、例えば、１０〜５０℃程度であり、好ましくは、２０〜３０℃程度が例示される。反応の圧力は、通常、常圧程度であればよい。また、反応時間は、反応条件、特に塩素ガスの供給速度により異なるが、例えば、０．１〜１０時間程度である。塩素ガスの供給量が水中のＫＩの等量より少ないと未反応のＫＩが残存してしまい、逆に塩素ガスの供給量が多すぎるとヨウ素酸等が発生してしまう。そのため、ＯＲＰ計４で酸化還元電位をモニターすることにより反応時間が制御される。
【００３２】
反応が終了すると、ヨウ素スラリーが塩素処理槽３の底に沈殿する。
【００３３】
生成するヨウ素スラリーは、ポンプ６ａにより流路６を通ってヨウ素溶融槽（Ｂ）７に供給される。
【００３４】
ヨウ素溶融槽（Ｂ）７では、回収ヨウ素の純度を向上させるため、ヨウ素スラリーは１２０〜１４０℃程度に加熱、溶融され、液−液分離される。すなわち、カリウムイオン等の金属イオンが上部の水層に、溶融ヨウ素が下層に分離される。ヨウ素溶融槽（Ｂ）７は、密閉系であることが好ましく、溶融時の圧力は、通常、０．１５〜０．２ＭＰａ程度である。
【００３５】
次に、ヨウ素溶融槽（Ｂ）７の底部に溜まった溶融ヨウ素は、バルブ８ａを備えた流路８を経て溶融ヨウ素の洗浄槽９に通される。具体的には、溶融ヨウ素は、洗浄槽９内の撹拌した水中に滴下される。水中で平均粒子径が２〜３ｍｍ程度の固体ヨウ素となり洗浄槽９に沈降する。水温は、２０〜３０℃程度であればよい。洗浄槽９は、密閉系であることが好ましく、圧力は、通常、常圧程度である。洗浄槽９では、溶融ヨウ素が水洗されることにより、溶融ヨウ素中に含まれる微量のカリウムイオン等の金属イオンが除去される。
【００３６】
洗浄槽９内の固体ヨウ素及び水は、ポンプ１０ｂによりバルブ１０ａを備えた流路１０を通ってヨウ素溶融槽（Ａ）１１に供給される。ヨウ素溶融槽（Ａ）１１内の温度は、通常、１２０〜１４０℃程度に保たれる。ヨウ素溶融槽（Ａ）１１は、密閉系であることが好ましく、圧力は、通常、
０．１５〜０．２ＭＰａ程度である。
【００３７】
次に、ヨウ素溶融槽（Ａ）１１の溶融ヨウ素は、バルブ１２ａを開けることにより流路１２を通り溶融ヨウ素供給部１３に供給される。溶融ヨウ素は、溶融ヨウ素供給部１３から冷却器１４に供給され冷却固化される。
【００３８】
ヨウ素供給部１３は、冷却器１４に溶融ヨウ素を供給しうる構造を有していればよく、例えば、ノズルを有しているものが採用される。特に、供給される溶融ヨウ素が冷却器１４上に均一に広がるように、複数のノズルを有しているものが好ましい。例えば、２〜６個程度のノズルを有しているヨウ素供給部が例示される。ヨウ素供給部１３から冷却器１４への溶融ヨウ素の供給量は、バルブ１２ａで制御される。溶融ヨウ素の供給速度は、装置のスケールにもよるが、例えば、１０〜５０Ｌ／ｈｒ程度が例示される。
【００３９】
冷却器１４は、ヨウ素供給部１３から供給される溶融ヨウ素を速やかに冷却固化しうる装置であれば良く、例えば、冷却装置を備えた回転式ドラム等が挙げられる。回転式ドラムの冷却装置としては、例えば、図２及び図３に示す様な内部に水等の冷媒を循環させた回転式ドラム等が挙げられる。回転式ドラムの材質は、溶融ヨウ素の温度で安定であり、ヨウ素の腐食性等に耐えうるものであれば特に限定はないが、例えば、ハステロイＣ２２等の耐腐食耐熱合金が挙げられる。回転式ドラムの形状は、例えば、円筒形のものが採用される。回転式ドラムの外径は、例えば、３００〜５００ｍｍ程度であればよい。回転式ドラムは、回転軸１４ａを有し、該回転軸１４ａを中心に回転しうる。回転式ドラムの回転速度は、溶融ヨウ素の供給速度によって変化しうるが、例えば、４〜７ｒｐｍ程度であればよい。
【００４０】
ヨウ素供給部１３と冷却器１４の配置は、溶融ヨウ素がノズル等から供給されて速やかに回転式ドラム上で冷却固化されるように互いに近接していることが好ましい。両者が離れていると、昇華するヨウ素が増大し固体ヨウ素の回収率が低下してしまうからである。
【００４１】
冷却器１４で冷却固化された固体ヨウ素は、掻き取り装置１５によって掻き落とされ、フレーク状ヨウ素として回収容器１６に収納される。掻き取り装置は、特に限定はないが、冷却器として回転式ドラムを用いた場合、回転式ドラム上で冷却固化したヨウ素を掻き落とせるスキージ、掻き取り刃等が例示される。
【００４２】
上記の溶融ヨウ素供給部１３、冷却部１４、掻き取り装置１５、及び固体ヨウ素の回収容器１６は、昇華するヨウ素の飛散を防止するため、封室１７内に設置されている。
【００４３】
なお、図１中の溶融ヨウ素が通される流路８、１２及び溶融ヨウ素供給部１３は、途中でヨウ素が固化しないように、常にヨウ素の融点（１１３℃）以上に加熱されていることが好ましい。
【００４４】
以上の本発明のヨウ素回収方法を用いると、アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液から固体ヨウ素を９８％以上で回収することができる。本回収ヨウ素を「１次回収ヨウ素」と呼ぶ。
【００４５】
次に、封室１７で発生した昇華ヨウ素の回収方法及び装置について説明する。封室１７内で発生した昇華ヨウ素は、例えば、図１に示す昇華ヨウ素吸収塔１９を用いてＫＩ水溶液に溶解させて回収することができる。封室１７には、昇華ヨウ素を含む気体の排出口１８ａが設けられている。排出口１８ａは、ポンプ１８ｃを有する昇華ヨウ素供給管１８により昇華ヨウ素供給塔１９の下部に設けられた昇華ヨウ素供給口１８ｂにつながっている。ポンプ１８ｃにより吸引された昇華ヨウ素を含む気体は、昇華ヨウ素供給管１８を通り昇華ヨウ素供給口１８ｂから昇華ヨウ素吸収塔１９内に導入される。昇華ヨウ素を含む気体の吸収塔１９への導入風速は、ポンプ１８ｃを調節して制御することができ、昇華ヨウ素吸収塔１９の大きさにより変化するが、通常１０００〜１５００ｍ３／ｈｒ程度であればよい。
【００４６】
昇華ヨウ素吸収塔１９の具体例としては、ＫＩ水溶液と昇華ヨウ素の接触面積を大きくするために充填物で充填されたものが挙げられる。該充填物としては、ヨウ素により腐食されないガラス製充填物、樹脂（ポリプロピレン、ポリエチレン等）製充填物等が例示される。好ましくは、これらからなる群より選ばれる少なくとも１つの充填物が例示される。該充填物の大きさ及び形状、並びに充填物の充填の仕方は、ＫＩ水溶液と昇華ヨウ素の接触面積を大きくし昇華ヨウ素の吸収効率を上げるため十分な理論段数を維持できるものを適宜選択すればよい。該充填物の大きさ及び形状としては、例えば、ビーズ状（外径１０ｍｍ程度）、ラシッヒリング（外径１０ｍｍ程度）等が挙げられる。そのうち、好ましくは、ラシッヒリングが例示される。また、充填物の充填の仕方は公知の方法を用いればよい。
【００４７】
昇華ヨウ素吸収塔１９における昇華ヨウ素の吸収は、例えば、次のようにして行われる。該吸収塔上部に設けられた供給口２０からＫＩ水溶液が塔内に供給され、ＫＩ水溶液は充填物表面に接触しながら降下される。該吸収塔下部に設けられた排出口２１からヨウ素を吸収したＫＩ水溶液が排出される。該吸収塔下部に設けられた昇華ヨウ素供給口１８ｂから昇華ヨウ素を含んだ気体が塔内に供給される。充填物表面を流れ落ちるＫＩ水溶液に昇華ヨウ素を含む気体が接触することにより、昇華ヨウ素がＫＩ水溶液に吸収（溶解）される。
【００４８】
昇華ヨウ素吸収塔１９で用いられるＫＩ水溶液の濃度は、ヨウ素を効率的に吸収しうる濃度であればよく、例えば、１０〜３０重量％程度であればよく、好ましくは、２０〜３０重量％程度が例示される。また、ＫＩ水溶液の供給口２０からの供給速度は、例えば、１０００〜３０００Ｌ／ｈｒ程度であればよく、好ましくは、２０００〜３０００Ｌ／ｈｒ程度が例示される。
【００４９】
昇華ヨウ素吸収塔１９の排出口２１から排出されたヨウ素を吸収したＫＩ水溶液は、吸収塔外部の配管２２を通り、ポンプ２２ａにより再び吸収塔の上部の供給口２０に循環される。これにより一定量のＫＩ水溶液を用いて効率的に昇華ヨウ素を吸収することができる。
【００５０】
昇華ヨウ素吸収塔１９でヨウ素を吸収したＫＩ水溶液は、吸収塔１９の排出口２３ａから排出され配管２３を経てＫＩ水溶液貯蔵槽１に戻される。
【００５１】
封室１７内で発生した昇華ヨウ素を、ＫＩ水溶液に溶解させる他の方法としては、図１に記載の昇華ヨウ素吸収塔１９を用いる方法以外に、例えば、ＫＩ水溶液中に昇華ヨウ素を含む気体をバブリングさせる方法、ＫＩ水溶液を噴霧した容器中に昇華ヨウ素を含む気体を通す方法等が採用されうる。
【００５２】
ＫＩ水溶液貯蔵槽１のＫＩ水溶液は、再度ポンプ２ａにより配管２を通され、塩素処理槽３で酸化されヨウ素スラリーとされる。該ヨウ素スラリーは、溶融槽（Ｂ）７、洗浄槽９、溶融槽（Ａ）１１を経て冷却器１４に供給され、冷却固化され固体ヨウ素として回収される。これにより、封室１７内で発生した昇華ヨウ素を９６％以上の回収率で固体ヨウ素として回収することができる。本回収ヨウ素を「２次回収ヨウ素」と呼ぶ。
【００５３】
上記の「１次回収ヨウ素」及び「２次回収ヨウ素」をあわせると、ＫＩを含む水溶液中から固体ヨウ素をほぼ定量的に回収することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明のヨウ素の回収方法及び回収装置によれば、アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液からヨウ素を効率的に回収することができる。
【００５５】
また、本発明の昇華ヨウ素回収方法及び回収装置によれば、溶融ヨウ素を冷却固化し回収する工程で発生した昇華ヨウ素をも効率的に回収することができる。
【００５６】
従って、本発明の昇華ヨウ素回収方法及び回収装置は、アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液からヨウ素を安全にかつほぼ定量的に回収することができ、製品の製造コストの低減下、自然環境の保護、資源の有効利用等の見地から極めて有用性が高い。
【００５７】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明の特徴をさらに明確にするが、これにより本発明が限定されるものではない。
【００５８】
実施例１
有機ヨウ素化合物への求核試薬による置換反応時に副生したＫＩを水に溶解し、ろ紙を用いて不溶性不純物を減圧ろ過後、３０重量％のＫＩ水溶液を調整した。その水溶液５０００ｋｇを塩素処理槽に仕込んだ。該水溶液に、反応温度１０〜５０℃で塩素ガスを８２ｋｇ／ｈｒで導入し、ヨウ素を析出させてヨウ素スラリーを得た。該ヨウ素スラリーをヨウ素溶融槽（Ｂ）に移し、１２０℃で溶融して液−液分離した。洗浄槽に溶融ヨウ素を滴下して水洗して固体ヨウ素を得た。該固体ヨウ素をヨウ素溶融槽（Ａ）に移し、１２０℃で溶融して液−液分離した後、ヨウ素溶融槽（Ａ）から溶融ヨウ素を抜き出してノズルから回転式ドラムに滴下した。回転式ドラム上で冷却固化したヨウ素を、スキージで掻き取ることにより、フレーク状の固体ヨウ素を回収した。
【００５９】
実施例２
ヨウ素を溶融槽にて約１２０℃で溶融し、ノズルから滴下した。該ノズルの径は、２．０〜４．０ｍｍのものを数個使用した。該ノズルからの溶融ヨウ素の流出量は、２００〜３００ｋｇ／ｈｒであった。回転式ドラム（５００ｍｍφ×７５０ｍｍ）に落下する途中で昇華してガス状になったヨウ素を、風速（制御風速）５ｍ／ｓｅｃで吸い込み、ガラス製あるいは樹脂（ポリプロピレン、ポリエチレン等）製充填物が充填され、かつ３０ｗｔ％ＫＩ水溶液が循環した塔（塔径８００ｍｍ、高さ８ｍ）内に供給した。供給されたガス状ヨウ素は該塔内で循環するＫＩ水溶液に吸収された。ガス中のヨウ素濃度は、１．８１ｗｔ％であった。ヨウ素を吸収したＫＩ水溶液を原料水溶液と混合し、実施例１と同様に処理することにより、固体ヨウ素を回収した。
【００６０】
本実施例では溶解槽（Ａ）からヨウ素３００ｋｇを抜き出した。フレーク化したヨウ素（「１次回収ヨウ素」）は２８５ｋｇであり、昇華したヨウ素は１５ｋｇであった。昇華したヨウ素のうち、１４．４ｋｇを上記ヨウ素回収塔で回収できた（「２次回収ヨウ素」）。昇華したヨウ素の回収率は、９６．０％であった。
【００６１】
実験条件及び実験結果を下記の表１及び表２に示す。
【００６２】
表１．実験条件
ヨウ素吸収塔径（ｍｍ） ８００
ヨウ素吸収塔の断面積（ｍ２） ０．５０
３０ｗｔ％ＫＩ水溶液の液流量（Ｌ／ｈｒ） ３０００
昇華ヨウ素を含む気体の流量（ｍ３／ｈｒ） １３００
液ガス比（昇華ヨウ素／ＫＩ水溶液；Ｖ／Ｖ） ４３３．３３３
３０ｗｔ％ＫＩ水溶液の液流速（ｍ／ｓｅｃ） ０．００１６６
昇華ヨウ素を含む気体の流速（ｍ／ｓｅｃ） ０．７１６
表２．実験結果
溶融槽からのヨウ素抜き出し量（ｋｇ） ３００．０
フレーク化ヨウ素量（ｋｇ） ２８５．０
昇華ヨウ素量（ｋｇ） １５．０
昇華ヨウ素回収量（ｋｇ） １４．４
昇華ヨウ素の回収率（％） ９６．０
全回収ヨウ素（ｋｇ（％）） ２９９．４（９９．８）
上記の結果より、本発明のヨウ素回収方法を用いることにより、高い回収率でヨウ素を回収できることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヨウ素回収装置を示す図である。
【図２】溶融ヨウ素の冷却固化工程で用いる装置を示す図である（回転式ドラムの軸方向から見た図）。
【図３】溶融ヨウ素の冷却固化工程で用いる装置を示す図である（回転式ドラムの軸に対し垂直方向から見た図）。
【符号の説明】
１ ＫＩ水溶液貯蔵槽
３ 塩素処理槽
４ ＯＲＰ計
５ 塩素ガス供給管
７ ヨウ素溶融槽Ｂ
９ 溶融ヨウ素の洗浄槽
１１ ヨウ素溶融槽Ａ
１３ 溶融ヨウ素供給部
１４ 冷却器
１５ 掻き取り装置
１６ 固体ヨウ素の回収容器
１７ 封室
１９ 昇華ヨウ素吸収塔
Claims (14)
- アルカリ金属ヨウ化物を含有する水溶液を塩素で処理することによりヨウ素を析出させてヨウ素スラリーとする工程、該ヨウ素スラリーを加熱溶融する工程、該溶融ヨウ素を冷却器に供給し冷却固化させて回収する工程からなるヨウ素の回収方法。
- 前記ヨウ素スラリーを加熱溶融する工程が、ヨウ素スラリーを加熱溶融する工程、溶融ヨウ素を洗浄し固体ヨウ素を得る工程、及び固体ヨウ素を再加熱溶融する工程からなる請求項１に記載の方法。
- 前記溶融ヨウ素を冷却器に供給し冷却固化させて回収する工程が、溶融ヨウ素を冷却装置を備えた回転式ドラム上に供給し冷却固化させる工程、及び該回転式ドラム上の固化ヨウ素を掻き取り装置で掻き落として回収する工程からなる請求項１に記載の方法。
- 前記アルカリ金属ヨウ化物が、ＫＩ及びＮａＩからなる群から選ばれる少なくとも１つである請求項１、２又は３に記載の方法。
- 請求項１の溶融ヨウ素を冷却器に供給し冷却固化させて回収する工程で発生した昇華ヨウ素をＫＩ水溶液に溶解させる工程、該ＫＩ水溶液を塩素で処理することによりヨウ素を析出させてヨウ素スラリーとする工程、該ヨウ素スラリーを加熱溶融する工程、該溶融ヨウ素を冷却器に供給し冷却固化させて回収する工程からなるヨウ素の回収方法。
- 昇華ヨウ素をＫＩ水溶液に溶解させる工程が、昇華ヨウ素吸収塔内でＫＩ水溶液を降下させ、昇華ヨウ素を該ＫＩ水溶液に接触させて昇華ヨウ素をＫＩ水溶液に溶解させる工程である請求項５に記載の方法。
- 昇華ヨウ素をＫＩ水溶液に溶解させる工程が、充填物で充填された昇華ヨウ素吸収塔の上部に設けられた供給口からＫＩ水溶液を該吸収塔内に供給し、該充填物に接触させながらＫＩ水溶液を降下させ、該吸収塔に設けられた昇華ヨウ素供給口から昇華ヨウ素を該吸収塔内に供給し、該充填物表面を流れ落ちるＫＩ水溶液に昇華ヨウ素を接触させて昇華ヨウ素をＫＩ水溶液に溶解させる工程である請求項５に記載の方法。
- ＫＩ水溶液が１０〜４０重量％のＫＩ水溶液である請求項５、６又は７に記載の方法。
- 前記充填物がガラス製充填物及び樹脂製充填物から選ばれる少なくとも１つの充填物である請求項８に記載の方法。
- ・ヨウ素溶融槽Ａ、
・該ヨウ素溶融槽Ａとバルブを介して流路で結ばれる溶融ヨウ素供給部
・該溶融ヨウ素供給部から供給される溶融ヨウ素を冷却固化させる冷却器、
・該冷却器で冷却固化された固体ヨウ素を掻き落とすために用いる掻き取り装置、及び
・掻き取った固体ヨウ素の回収容器、
を備えたヨウ素の回収装置。 - 溶融ヨウ素供給部が複数のノズルからなる請求項１０に記載の装置。
- 冷却器が冷却装置を備えた回転式ドラムである請求項１０に記載の装置。
- ・ＫＩ水溶液貯蔵槽、
・該ＫＩ水溶液貯蔵槽と流路で結ばれる塩素処理槽、
・該塩素処理槽と流路で結ばれるヨウ素溶融槽Ｂ、
・該ヨウ素溶融槽Ｂとバルブを介して流路で結ばれる溶融ヨウ素の洗浄槽、及び・該溶融ヨウ素の洗浄槽と流路で結ばれるヨウ素溶融槽Ａを備えた請求項１０に記載の装置、
を備えたヨウ素の回収装置。 - ・請求項１０に記載の装置、
・請求項１０に記載の装置の溶融ヨウ素供給部、冷却器、掻き取り装置、及び固体ヨウ素の回収容器を覆う昇華ヨウ素の拡散を防ぐ封室、
・該封室から昇華ヨウ素供給管で結ばれた昇華ヨウ素吸収塔（該昇華ヨウ素吸収塔には、該吸収塔に設けられた昇華ヨウ素の供給口、該吸収塔の上部に設けられたＫＩ水溶液の供給口、及び該吸収塔の下部に設けられたＫＩ水溶液の排出口を備え、かつ充填物が充填されている）、
・該昇華ヨウ素吸収塔のＫＩ水溶液の排出口とＫＩ水溶液の供給口を該吸収塔の外部で結び、該吸収塔のＫＩ水溶液の排出口から排出されたＫＩ水溶液をＫＩ水溶液の供給口に供給する循環ポンプを備えた配管、及び
・該吸収塔のＫＩ水溶液の排出口と流路で結ばれるＫＩ水溶液貯蔵槽、
を備えたヨウ素の回収装置。
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