NL1007395C2 - Werkwijze voor de bereiding van perjodaten. - Google Patents

Description

- 1 -

WERKWIJZE VOOR DE BEREIDING 5 VAN PERJODATEN

De uitvinding betreft een werkwijze voor de bereiding van een natriumparaperjodaat (Na3H2I06) waarbij een jodiumverbinding in aanwezigheid van Na+-10 ionen met behulp van een alkalimetaalhydroxide en een alkalimetaalhypochloriet wordt omgezet in het natrium paraperjodaat.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit F. Roques et al., J. Pharm. Chim. [6] 16 (1902) 120, 15 waarin beschreven staat de bereiding van een alkalimetaalparaperjodaat, door het koken van een sterk alkalische alkalimetaaljodide oplossing met een grote overmaat natriumhypochloriet (NaClO)-oplossing.

Een nadeel van de bekende werkwijze is dat 20 hiervoor een relatief dure jodiumbron wordt toegepast.

Aanvraagster heeft nu gevonden dat bij de bereiding van natriumparaperjodaat geschikt de jodiumverbinding kan worden toegepast in de vorm van een jodiumhoudende waterige oplossing, waarin zich 25 naast de jodiumverbinding in de vorm van I2, jodide- of jodaatverbindingen tevens één of meerdere verbindingen gekozen uit de groep chloriden, bromiden, sulfaten, sulfieten, carbonaten, bicarbonaten, nitraten en opgeloste organische componenten bevinden. Dergelijke 30 mengsels komen beschikbaar als afvalstroom bij de bereiding van diverse chemische verbindingen, in het bijzonder jodiumhoudende farmaceutica. De werkwijze volgens de uitvinding maakt het derhalve mogelijk afvalstromen op te werken tot een nuttig product, 35 waarbij het in de afvalstromen aanwezige jodium verrassenderwijze quantitatief en selectief kan worden gewonnen.

De jodiumhoudende oplossingen die geschikt kunnen worden toegepast in de werkwijze volgens de 1 0 0 7 3 9 5 - 2 - uitvinding kunnen afkomstig zijn uit de bereiding van diverse chemische producten, in het bijzonder farmaceutica. De samenstelling van de oplossingen is niet bijzonder kritisch gebleken. De oplossing kan 5 bijvoorbeeld organische en anorganische zouten en andere organische componenten bevatten. Voorbeelden van afvalstromen die geschikt in de werkwijze kunnen worden toegepast zijn onder andere mengsels die naast de jodiumverbinding nog NaCl en eventueel organische 10 verbindingen bevatten, in het bijzonder een mengsel dat naast 30-65 gew.% Nal, I2 of NaI03, 30-55 gew.% NaCl en 2-20 gew.% organische verbindingen in water bevat; of een mengsel dat naast 20-60 gew.% Nal, I2 of NaI03, 0,5-5 gew.% natriumacetaat, 1-5 gew.% overige organische 15 componenten bevat. Een ander voorbeeld wordt gevormd door mengsels die naast de jodiumverbinding zouten bevatten, in het bijzonder een mengsel dat naast 10-60 gew.% Nal, I2 of NaI03, nog 30-60 gew.% zouten bijvoorbeeld 5-20 gew.% Na2S04, 2-15 gew.% NaHC03, 2-15 20 gew.% Na2C03, 2-15 gew.% NaCl, 1-10 gew.% Na2S03 en/of 5-20 gew.% organische componenten bevat. Uiteraard kan in alle gevallen Na ook geheel of gedeeltelijk vervangen zijn door K. Gebleken is dat dergelijke afvalstromen geschikt als jodium-bron kunnen worden 25 ingezet.

De temperatuur waarbij de reactie wordt uitgevoerd ligt bij voorkeur tussen 80 en 105°C, in het bijzonder tussen 90 en 100°C. De pH waarbij de reactie wordt uitgevoerd ligt bij voorkeur tussen 11 en 15, in 30 het bijzonder tussen 12 en 14. De concentratie van het uitgangsmengsel wordt bij voorkeur zo gekozen dat de jodiumhoudende verbindingen nog (net) in oplossing zijn. Eventueel nog aanwezige vaste stof kan vooraf, bijvoorbeeld via filtratie, worden verwijderd.

35 De hoeveelheid toe te passen alkalimetaal- hypochloriet ten opzichte van de hoeveelheid jodium- 1 ü ü 7 3 9 5 - 3 - houdende verbinding hangt af van de samenstelling van de afvalstroom, met name van de daarin aanwezige jodiumverbindingen; voor de omzetting van jodide (I-) is bijvoorbeeld theoretisch 4 equivalent alkalimetaal-5 hypochloriet nodig, voor de omzetting van I2 is 3,5 equivalent alkalimetaalhypochloriet (per I) nodig en voor de omzetting van jodaat (I03~) 1 equivalent. In de praktijk zal de hoeveelheid toe te passen alkalimetaal-hypochloriet meestal liggen tussen 1 en 10 equivalent 10 in het bijzonder tussen 3 en 7 equivalent berekend t.o.v. de hoeveelheid I. Het toe te passen alkali-metaalhypochloriet kan desgewenst ook in situ worden gevormd, bijvoorbeeld uit Cl2 en NaOH of KOH.

De hoeveelheid Na+-ionen aanwezig in het 15 reactiemengsel is niet bijzonder kritisch. Voor een maximale conversie zijn ten minste 3 equivalenten Na+-ionen (t.o.v. de hoeveelheid I) bij de reactie nodig.

De hoeveelheid aan de afvalstroom toe te voegen Na+-ionen hangt uiteraard af van de samenstelling van de 20 afvalstroom, in het bijzonder de reeds via de afvalstroom beschikbare hoeveelheid Na+-ionen. De aanwezigheid van meer dan 10 equivalent, in het bijzonder meer dan 4 equivalent, Na+-ionen bij de reactie biedt in de praktijk meestal geen extra 25 voordelen.

De hoeveelheid alkalimetaal hydroxide die in de werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast is niet bijzonder kritisch. Voor een maximale conversie zijn ten minste 2 equivalenten OH~-ionen (ten opzichte 30 van de hoeveelheid I) bij de reactie nodig. Bij voorkeur wordt een overmaat toegepast.

Bij de bereiding van Na3H2I06 volgens de uitvinding, en eventueel andere perjodaten daaruit, wordt bij voorkeur als alkalimetaalhypochloriet 35 natriumhypochloriet toegepast en als alkalimetaal- hydroxide natriumhydroxide toegepast waarbij overigens ΐ ü 0 7 3 9 5 - 4 - ook een deel van de natriumverbindingen kan worden vervangen door andere (aard)alkalimetaalverbindingen. Het gevormde Na3H2I06 slaat daarbij neer en kan worden gewonnen.

5 Het verkregen natriumparaperjodaat kan vervolgens desgewenst worden omgezet in andere perjodaten, bijvoorbeeld (aard)alkalimetaalperjodaten.

Zo kan het verkregen natriumparaperjodaat vervolgens bijvoorbeeld worden omgezet in natrium-10 metaperjodaat (NaI04), bijvoorbeeld door het natrium-paraperjodaat bij verhoogde temperatuur in contact te brengen met een zuur, bijvoorbeeld salpeterzuur of zwavelzuur. De temperatuur waarbij de behandeling met zuur plaatsvindt ligt bijvoorkeur tussen 80 en 105°C, 15 in het bijzonder tussen 90 en 100°C. Bij voorkeur wordt om extra wit natriummetaperjodaat te verkrijgen additioneel een extra zuiveringsstap uitgevoerd, daarbij wordt eerst, nadat het natriumparaperjodaat is opgelost in het zuur bijvoorbeeld bij een pH tussen 0 20 en 3, bij voorkeur tussen 0,5 en 2,5, de oplossing bij verhoogde temperatuur behandeld met een adsorbens, bijvoorbeeld actieve kool, silica, dicalite of A1203, waarna het adsorbens, eveneens bij verhoogde temperatuur wordt afgefiltreerd. Vervolgens kan het 25 gevormde natriummetaperjodaat worden gewonnen, bijvoorbeeld via indampen en eventueel afkoelen, waarbij er voor gezorgd wordt dat het aanwezige natriumzout, bijvoorbeeld NaN03 in oplossing blijft.

Het verkregen natriummetaperjodaat kan vervolgens op 30 bekende wijze worden omgezet in kaliumperjodaat.

Het verkregen natriumparaperjodaat kan eveneens geschikt worden omgezet in een perjodaat van andere (aard)alkalimetalen bijvoorbeeld barium-perjodaat, kaliumperjodaat. Hiertoe wordt het 35 natriumparaperjodaat in contact gebracht met het . overeenkomstige (aard)alkalizout van een zuur, 1 0 0 7 39 5 - 5 - bijvoorbeeld salpeterzuur of zwavelzuur. Het zuur en de pH worden daarbij bij voorkeur zo gekozen dat het natriumzout in oplossing blijft en het gewenste (aard)alkalimetaalzout neerslaat. In de praktijk is 5 daartoe salpeterzuur vaak zeer geschikt. Desgewenst kan ook hier een extra zuivering worden uitgevoerd.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden, zonder evenwel daardoor te worden beperkt.

10

Voorbeeld I

364 g van een 25 gew.% waterige NaOH-oplossing werd voorgelegd. Aan deze oplossing werd onder roeren 300 g van een afvalstroom toegevoegd 15 (globale samenstelling: 52 gew.% Nal, 38 gew.% NaCl en 5 gew.% organische verbindingen in water), die ± 155 gram Nal (1,03 mol) bevatte. Het mengsel werd opgewarmd tot 95°C, waarna in 120 min. 2450 ml van een ca. 14% waterige NaOCl oplossing werd gedoseerd, waarbij de 20 temperatuur tussen 95 en 100°C werd gehouden.

Vervolgens werd 60 minuten nageroerd bij een temperatuur tussen 95 en 100°C, het reactiemengsel afgekoeld tot 30°C en het ontstane neerslag afgefiltreerd en gewassen met 180 ml IN NaOH.

25 Opbrengst: 296 gram na drogen Rendement: 97,3%

Zuiverheid: 99,2%.

Voorbeeld II

30 Aan 100 gram afvalstroom (globale samenstelling ca. 30 gew.% Nal, 1 gew.% CH3C00Na, 2 gew.% overige organische verbindingen in water) werd onder roeren 17,6 gram van een 25 gew.% waterige NaOH-oplossing toegevoegd. Het mengsel werd verwarmd tot 35 95°C. Hieraan werd gedurende 60 min. 550 ml van een ca.

14% waterige NaOCl oplossing toegevoegd waarbij de 1 o o 7 3 9 5 - 6 - temperatuur tussen 95 en 100°C werd gehouden.

Vervolgens werd 60 minuten nageroerd bij een temperatuur tussen 95 en 100°C, het reactiemengsel afgekoeld tot 30°C, en het ontstane neerslag 5 afgefiltreerd en gewassen met 30 ml 1 N NaOH.

Opbrengst (zonder enige vorm van optimalisatie): 43 gram na drogen Zuiverheid: 99,1%

10 Voorbeeld III

Aan 200 gram afvalstroom (globale samenstelling: ca. 15 gew.% Nal, 10 gew.% Na2S04, 5 gew.% NaHC03, 5 gew.% KHC03, 5 gew.% NaCl, 3 gew.% quaternaire ammoniumzouten, 2 gew.% Na2S03 en ca. 10 15 gew.% organische componenten in water) werd onder roeren 17,6 gram 25 gew.% waterige NaOH-oplossing toegevoegd. Het mengsel werd verwarmd tot 95°C. Vervolgens werd gedurende 70 min. 550 ral van een ca.

14% waterige NaOCl oplossing gedoseerd waarbij de 20 temperatuur tussen 95 en 100°C werd gehouden. Na 60 minuten naroeren bij een temperatuur tussen 95 en 100°C werd het reactiemengsel gekoeld tot 30°C, het ontstane neerslag afgefiltreerd en gewassen met 20 ml water en 20 ml IN NaOH.

25 Opbrengst na drogen: 68 gram Zuiverheid: 99,2%.

Voorbeeld IV

Aan 237 gram Na3H2I06 bereid zoals beschreven 30 in voorbeeld I, werd onder roeren 288 ml demi-water en vervolgens 152 gram 65 gew.% salpeterzuur (tot pH = l) toegevoegd. De oplossing werd met demi-water verdund tot een volume van 550 ml en verwarmd tot 80°C. Vervolgens werd ca. 0,5 ml 25 gew.% waterige NaOH 35 toegevoegd tot een pH = 2,5 was bereikt. Het mengsel werd verwarmd tot 95°C waarna 0,1 gram actieve kool en 1 G Ü , o S ü -ΊΟ ,1 gram dicalite werden toegevoegd. Na 10 minuten roeren werden de kool en dicalite afgefiltreerd over een precoated filter. Kool en filter werden nagespoeld met 45 ml demi-water. Aan het filtraat werd 0,9 gram 65 5 gew.% salpeterzuur toegevoegd, waarna onder langzaam afnemende druk water werd afgedestilleerd tot een eindvolume van 250 ml was bereikt (einddruk: ca. 120 mbar (12 kPa); eindtemperatuur: 50-55°C). Vervolgens werd 5 gram 65 gew.% salpeterzuur toegevoegd en 5 10 minuten geroerd, waarna de vaste stof werd afgefiltreerd en nagewassen met 2 x 9 ml demi-water.

Het product werd gedroogd onder vacuum bij 65°C. Opbrengst: 145 gram Rendement: 85% 15 Zuiverheid: 99,8%.

Vervolgens werd de moederloog opgewerkt: Aan de moederloog werd 250 ml demi-water toegevoegd, waarna het mengsel werd opgewarmd tot 85°C, 25 gram Na3H2I06 werd toegevoegd en de temperatuur verder werd verhoogd 20 tot 95°C. Vervolgens werd ca. 18 gram 25 gew.% waterige NaOH oplossing toegevoegd tot een pH = 11 was bereikt. Na toevoegen van 21 gram van een ca. 14% waterige NaOCl oplossing en 15 minuten roeren, werd 3,5 gram 25 gew.% waterige NaOH-oplossing toegevoegd tot pH > 11 en werd 25 het reactiemengsel opgewarmd tot reflux. De verwarming en het roeren werd gestopt gedurende 30 minuten, zodat het Na3H2I06 kon uitzakken. De heldere waterlaag werd gedecanteerd. Vervolgens werd 510 ml demi-water toegevoegd en gedurende 5 minuten geroerd. Het roeren 30 werd gestopt. Na 60 minuten werd de heldere waterlaag gedecanteerd. De achtergebleven suspensie kon weer worden ingezet bij een volgende reactie of worden gefiltreerd.

Opbrengst: ca. 60 gram.

35 Overall rendement: 99%.

1007395

Claims (11)

1. Werkwijze voor de bereiding van een natrium 5 paraperjodaat waarbij een jodiumverbinding in aanwezigheid van Na+-ionen, met behulp van een alkalimetaalhydroxide en een alkalimetaalhypochloriet wordt omgezet in het natriumparaperjodaat, met het kenmerk, dat de 10 jodium verbinding wordt toegepast in de vorm van een jodiumhoudende waterige oplossing, waarin zich naast de jodiumverbinding in de vorm van I2, jodide- of jodaatverbindingen tevens één of meerdere verbindingen gekozen uit de groep 15 chloriden, bromiden, sulfaten, sulfieten, carbonaten, bicarbonaten, nitraten en opgeloste organische componenten bevinden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 waarin als alkalimetaalhydroxide natriumhydroxide wordt 20 toegepast.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarin als alkalimetaalhypchloriet natriumhypochloriet wordt toegepast.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3 waarin 25 ten minste 3 equivalent Na+-ionen berekend ten opzichte van de hoeveelheid I, in het reactiemengsel aanwezig zijn.

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, waarbij het verkregen natriumparaperjodaat vervolgens 30 wordt omgezet in een ander perjodaat.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij het verkregen natriumparaperjodaat bij verhoogde temperatuur met behulp van een zuur wordt omgezet in natriummetaperjodaat.

7. Werkwijze volgens conclusie 6 waarbij het tussentijds verkregen, vaste natriumparaperjodaat 1007395 - 9 - wordt afgescheiden, vervolgens wordt opgelost met behulp van een zuur, het verkregen reactiemengsel bij verhoogde temperatuur wordt onderworpen aan een behandeling met een adsorbens, het adsorbens 5 wordt afgescheiden en uit het resterende reactiemengsel het natriummetaperjodaat als vaste stof wordt gewonnen.

8. Werkwijze volgens conclusie 5, waarin het verkregen natriumparaperjodaat met behulp van een 10 (aard)alkalimetaal-zout van een zuur wordt omgezet in het overeenkomstige (aard)alkalimetaal-perjodaat.

9. Werkwijze volgens een der conclusies 6-8, waarbij als zuur HN03 wordt toegepast.

10. Werkwijze voor de bereiding van een perjodaat zoals beschreven en toegelicht aan de hand van de voorbeelden.

11. Perjodaat verkregen met de werkwijze volgens een der conclusies 1-10. 20 "i u o 7 3 9 d SAMENWERKINGSVERDRAG (PCT) RAPPORT BETREFFENDE NIEUWHEIDSONDERZOEK VAN INTERNATIONAAL TYPE 10ENTIFIKA7IE VAN OE NATIONALS AANVRAGE KenmerK van αβ aanvrager ol van ca gemacnugce| 9241NL j Neoenanose aanvrage nr. | inoienngsaaum 1007395 I 30 oktober 1997 i ' I Ingeroepen vocrrangssaiim Aanvrager (Naam) j DSM N.V. I Datum van net verzoex voor een onoerzoex van mternaaonaal type Oocr oe insanae voor tntemaaonaai Oncerzoex (ISA) aan net verzoen voor een onaerzoex van intemaooraaj type öegexare nr i SN 30084 NL ! I. CLASSIFICATIE VAN HET ONDERWERP (bij eecassmg van verscnillenoe classificaties. alle oassifieaoesymboten oogeven) j Volgens ae internationale aassiftcaoe (IPC) j Int.Cl.6: C 01 B 11/12 i II. ONDERZOCHTE GEBIEDEN VAN DE TECHNIEK j Onaerecc.Tte minimum aocumentatie_j Classificatiesysteem I_Classificaties vmocien_'_| ! | i i I j ! Int.Cl.6; ! C 01 B I | ! i i i I l f 1 —— —' — -- J Onoerzocrtse ancere cocumentasa dan oe minimum documents!» voer zover oergeii/κβ documenten m de oncerzacnte ge&ecen zjn j loogenomen j I i ? I i i ! ! ! i t _ i lil.: ; GEEN ONDERZOEK MOGELIJK VOOR BEPAALDE CONCLUSIES {opmerxmgen co aanvullingsolac) ! I ——^ : ' jlV.'_; GEBREK AAN EENHEID VAN UITVINDING (cpmerxingen oo aanviillincsoiad) Form PC7/:SA'23 liai Cs 13¾