一種電化學氧化氯堿原料鹽水中的碘離子為碘單質的方法
【專利摘要】本發明采用電化學氧化法將氯堿原料鹽水中的碘離子氧化為碘單質，根據鉑電極在一定酸度、不同的電位區間下發生不同的電化學反應。當選擇的極化電位較低時，鉑電極上發生電化學氧化反應為：2I--2e-→I2，I-被氧化為I2。采用鹽酸調整氯堿原料鹽水的pH為2-6，在極化電位區間0.10V～0.60V，處理10min～50min，電化學氧化法將氯堿原料鹽水中的碘離子氧化為碘單質，相比于以往通過添加氧化劑氧化碘離子，電化學法通過控制不同電流密度下的不同電化學反應。實現碘離子轉換為碘單質，是一種物理方法，不引入其他化學成分，排除了因加入氧化劑而對離子膜可能產生的影響。
【專利說明】一種電化學氧化氯堿原料鹽水中的碘離子為碘單質的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種氯堿原料鹽水中碘離子的氧化方法，主要是采用電化學法將碘離 子氧化為碘單質。
【背景技術】
[0002] 由于離子膜制堿的特殊性，鹽水一直沒有外排，使得雜質離子不斷富集而超過離 子膜的承受能力，近年來，特別是碘離子的富集對離子膜的影響受到了極大的關注，因鹽水 中所含的碘離子在電解過程中會生成分子量極大的Na 3H2I06、Ba3H4(I0 6)2，將會堵塞離子膜 通道，阻礙鈉離子通過，降低電流效率，使離子膜壽命縮短。而離子膜價格昂貴，如頻繁更換 離子膜，對工廠的利益是極為不利的。因此，將氯堿水中的碘離子還原為碘單質并將其去除 是最直接和經濟有效的措施。
[0003] 目前，國內外對鹽水中碘離子的去除研究尚未成熟，缺乏理論基礎，距工業化應用 還有一段距離。常用的碘離子氧化為碘單質的方法主要有以下幾種：
[0004] 1)氧化劑氧化法
[0005] 如中國專利"CN18072452A "離子膜燒堿原料中微量碘離子的脫除"中所涉及的一 種將Γ氧化為12的方法，該Γ氧化法的技術方案為：向氯堿鹽水處理槽中打入濃鹽酸酸 化，使pH = 2?6,攪拌5?15min，然后加入氧化劑，氧化劑的選擇為：雙氧水、次氯酸鈉、 三氯化鐵、氯酸鈉、氯氣中的一種或幾種。加入的氧化劑將氯堿鹽水中的Γ氧化成1 2，然后 通過無機吸附劑吸附將12去除。
[0006] 本發明的缺點：加入的碘離子氧化劑在氯堿鹽水中可能有殘留，相當于引入了新 的雜質，可能會對離子膜產生影響。另外，此氧化法的反應時間長，操作過程繁瑣，效率較 低。
[0007] 2)臭氧氧化法
[0008] 臭氧氧化碘離子所涉及的基本方法為：應用氧化還原原理，利用臭氧的強氧化性， 將未電解的氯堿原料鹽水或者經過電解槽電解工序后的循環淡鹽水的碘離子氧化成碘單 質，反應在酸性條件下進行，反應方程式為：
[0009] 03+2Γ+Η20 == 02+20H>I2，臭氧氣體在氧化碘離子的同時，還作為碘單質的吹除 氣體。
[0010] 臭氧氧化法的優點為：在提供一種碘離子氧化劑的同時，臭氧還作為碘單質的吹 除氣體，使碘單質更快進入吸附階段，提高了整個工藝的效率。同時，臭氧作為氧化劑時，在 水中的溶解度低，不會對氯堿鹽水引入新的雜質。該法的缺點為：由于臭氧本身難溶于水， 故臭氧氧化法不適合用來去除或得到碘離子濃度很低的氯堿鹽水。
【發明內容】
[0011] 本發明的目的在于提供一種氧化氯堿原料鹽水中碘離子的方法。
[0012] 本發明實現其目的的技術方案如下：在酸性條件下，采用電化學氧化法將氯堿鹽 水中的碘離子氧化為碘單質，然后將其吸附去除。其工藝過程為：將一定溫度及酸度的鹽水 打入鹵水槽，經預處理后，根據鉬電極上不同電位區間對應電解時間（即i?t法）的電化 學反應行為，選定電位區間，對鹽水進行電解，同時對溶液進行攪拌，電解溫度為40°C，反應 時間為lOmin?50min，電解陽極發生電解反應 ：2r-2f-12，碘離子被氧化為碘單質，然后 可采用空氣吹除法或采用活性炭、分子篩、白土、硅藻土等無機吸附劑吸附法將其除去。
[0013] 本發明的涉及的方法是：
[0014] 采用循環伏安法研究碘離子在電解質中的電化學反應機理。在酸性介質中碘離 子在一定酸度、鉬電極不同電位區間上的電化學反應行為不同，當極化電位較低（小于 0. 60V(vsHg/Hg2S04))時，碘離子在鉬電極上發生2I_-2e - 12電氧化反應，氧化后經過空氣 吹除法或無機吸附劑吸附法將碘除去。
[0015] 本發明的優點和積極效果為：
[0016] 1、相比于以往通過氧化劑氧化碘離子的方法，電化學法不會對氯堿原料鹽水帶來 新的成分，排除了因加入氧化劑可能帶來的對離子膜的影響。
[0017] 2、可將氯堿原料鹽水中碘的含量（按Γ計算）降低到離子膜法生產燒堿的要求 甚至0· 05mg/L以下。
[0018] 3、相比于以往除碘方法，電化學法除碘所需反應時間少，效率更高，
[0019] 4、本發明去除氯堿鹽水中碘的方法，不會對環境造成二次污染、操作簡單，易實現 自動化等優點。
[0020] 5、本發明的方法可用于工業上大規模操作應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 附圖是氯堿工藝的部分生產工藝流程圖
[0022] 下面結合附圖和實施例對本技術方案做進一步說明。 圖中：1.二級精制鹽水貯槽，2.淡鹽水貯槽，3.碘離子氧化電解槽，4.活性炭吸附器， 5.氯堿生產工藝電解槽，6.閥門，7、11、13、15流量計，8、10、12、14耐酸泵，9.攪拌電機
【具體實施方式】
[0023] 下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，但不限制本發明。
[0024] 1)鉬研究電極的測試及檢驗：
[0025] 鉬研究電極在測試前進行機械拋光、電化學除油、硝酸浸泡等嚴格處理，然后置于 0.50mol/L硫酸中進行循環伏安測試。測試中采用了三電極體系，其中研究電極和輔助電極 均為鉬電極，參比電極為Hg/Hg2S04電極（硫酸的濃度為1. OOmol/L)。實驗中的電位是用 三電極體系，用參比電極控制工作電極的電位保持恒定。
[0026] 2)氯堿鹽水經一級精制、二級精制（1)后，與氯堿工藝中產生的淡鹽水（2)混合， 由泵（8)經流量計打入碘離子氧化電解槽（3)中，同時開啟攪拌機（9)攪拌，在不斷攪拌下 電解，反應10?50min，然后由泵（10)經流量計（11)計量后打入活性炭吸附器（4)吸附處 理10?50min。處理過后的鹽水，其碘離子濃度達到離子膜法生產燒堿的要求（彡0. 20mg/ L)，該鹽水再由泵（12)經流量計（13)打入氯堿生產電解槽，生產產生的淡鹽水由泵（14) 經流量計（15)繼續回流到淡鹽水貯槽（2)中進行再利用。
[0027] 實施例1
[0028] 工廠氯堿原料鹽水，在碘離子氧化電解槽中進行電解氧化反應，極化電位值為 0. 20v,攪拌速度80rpm,反應20min。氧化電解后的氯堿鹽水在吸附器中經活性炭吸附，吸 附溫度維持在50°C、吸附時間為10?50min。鹽水中碘的含量由處理前的1. Omg/L降至 0.19mg/L〇
[0029] 碘含量分析采用水碘快速定量檢測試劑盒（上海滬峰化工有限公司生產），下同。
[0030] 實施例2
[0031] 工廠氯堿原料鹽水，在碘離子氧化電解槽中進行電解氧化反應，極化電位值為 0. 20v,攪拌速度80rpm,反應40min。氧化電解后的氯堿鹽水在吸附器中經活性炭吸附，吸 附溫度維持在50°C、吸附時間為10?50min。鹽水中碘的含量由處理前的1. Omg/L降至 0·14mg/L〇
[0032] 實施例3
[0033] 工廠氯堿原料鹽水，在碘離子氧化電解槽中進行電解氧化反應，極化電位值為 0. 20v,攪拌速度80rpm,反應50min。氧化電解后的氯堿鹽水在吸附器中經活性炭吸附，吸 附溫度維持在50°C、吸附時間為10?50min。鹽水中碘的含量由處理前的0. 99mg/L降至 0·14mg/L〇
[0034] 實施例4
[0035] 原料，在碘離子氧化電解槽中進行電解氧化反應，極化電位值為0.40v，攪拌速 度80rpm，反應40min。氧化電解后的氯堿鹽水在吸附器中經活性炭吸附，吸附溫度維持在 50°C、吸附時間為10?50min。鹽水中碘的含量由處理前的0. 86mg/L降至0. 05mg/L。
[0036] 實施例5
[0037] 工廠氯堿原料鹽水，在碘離子氧化電解槽中進行電解氧化反應，極化電位值為 0. 55v,攪拌速度80rpm,反應50min。氧化電解后的氯堿鹽水在吸附器中經活性炭吸附，吸 附溫度維持在50°C、吸附時間為10?50min。鹽水中碘的含量由處理前的0. 84mg/L降至 0. 08mg/L〇
[0038] 實施例6
[0039] 工廠氯堿原料鹽水，在碘離子氧化電解槽中進行電解氧化反應，極化電位值為 0. 40v,攪拌速度80rpm,反應50min。氧化電解后的氯堿鹽水在吸附器中經活性炭吸附，吸 附溫度維持在50°C、吸附時間為10?50min。鹽水中碘的含量由處理前的1. 10mg/L降至 0. 09mg/L〇
【權利要求】
1. 一種電化學氧化氯堿原料鹽水中的碘離子為碘單質的方法，其特征在于：在一定pH 和極化電位條件下，采用電化學氧化法將氯堿原料鹽水中碘離子氧化為碘單質。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于：氯堿原料鹽水為工業鹵水、氯堿工藝一級 精制鹽水、氯堿工藝二級精制鹽水以及經電解處理后的淡鹽水。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于：根據循環伏安曲線中的氧化還原峰 的電位區域，選定電位區間，對氯堿原料鹽水進行電位極化，當極化電位較低（小于 0. 60V(vsHg/Hg2S04))時，碘離子在鉬電極上發生電氧化反應：2I_-2e_ - 12。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于：電化學氧化時氯堿原料鹽水的pH值為 2?6〇
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于：調整氯堿原料鹽水pH值時所用酸為鹽 酸。
6. 根據權利要求1或3所述的方法，其特征在于：對氯堿原料鹽水進行電化學氧化處 理，極化電位區間為0. 10V?0. 60V，此時，氯堿原料鹽水中的碘離子被氧化成碘單質。
7. 根據權利要求1或6所述的方法，極化電位區間為0. 10V?0. 60V，對應電化學氧化 反應時間為lOmin?50min。
8. 權利要求1所述的方法，其特征在于：電化學氧化法將氯堿原料鹽水中的碘離子氧 化為碘單質，相比于以往通過添加氧化劑氧化碘離子，電化學法通過控制不同電流密度下 的不同電化學反應。實現碘離子轉換為碘單質，是一種物理方法，不引入其他化學成分，排 除了因加入氧化劑而對離子膜可能產生的影響。
【文檔編號】C25B1/24GK104109877SQ201410264123
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月6日 優先權日:2014年6月6日
【發明者】鄭杰, 況澤民, 王亞南, 李至宏, 趙德周, 李瑩 申請人:重慶大學, 重慶市疾病預防控制中心