Способ очистки раствора йодистоводородной кислоты от примеси йода

Способ очистки раствора йодистоводородной кислоты от примеси йода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОЧИСТКИ РАСТВОРА ЙОДИСТОВОДОРОДНОЙ КИСЛОТЫ ОТ ПРИМЕСИ ЙОДА путем пропускания последнего через сорбент, предварительно обработанный раствором йодидсодержащего соединения с последующей регенера- . цией сорбента, отличающийс я тем, что, с целью повышения степени очистки, в качестве сорбента используют слабоосновное ионообменное волокно на основе полиакрилонитрила , содержащее карбоксильные и иьшногидразидинметильные функциональные группы и предварительно обработанное 3-5%-ным раствором йодистоводородной кислоты.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„11 45

7 13 В 01 J 41 08

4 (51) ! (l

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3605663/23-26 (22) 14.06.83 (46) 15.06.85. Бюл. Ф 22 (72) Л.IO.Аликберова, A.Ë .Áàðàø, О.Г.Живейнова, M.Ï.Зверев, Т.Ф.Костина, Н.С.Рукк и Б.Д.Степин (53) 546.15(088.8) (56) Давыдов А.В., Пальшин Е.С.

Сорбция йода на анионите АВ-17 и очистка йодистоводородной кислоты.—

ЖНХ, 1969, т. 14, с.1431-1432, Irving Н., Wilson P.D. The Purification of Hydrobromic and Hydroiodic Acids by Ion-Exchange. — "Chemistry and Industry", 1964, У 16, 653-654. (54) (57) СПОСОБ ОЧИСТКИ РАСТВОРА

ЙОДИСТОВОДОРОДНОЙ КИСЛОТЫ ОТ ПРИИЕСИ

ЙОДА путем пропускания последнего через сорбент, предварительно обработанный раствором йодидсодержащего соединения с последующей регенера- . цией сорбента, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения степени очистки, в качестве сорбента используют слабоосновное ионообменное волокно на основе полиакрилонитрила, содержащее карбоксильные и иминогидразидинметильные функциональные группы и предварительно обработанное 3-5Х-ным раствором иодистоводородной кислоты.

1 1161

Изобретение относится к способам получения чистых химических реактивов, а именно йодистоводородной кислоты, которая используется в органическом синтезе, а также для получения простых и комплексных солей различных металлов, входящих в состав фармацевтических препаратов или используемых в качестве сырья для получения материалов новой техники: <0 монокристаллов для оптоэлектроники, катализаторов, пленок и покрытий в электронике и др.

Цель изобретения — повышение степени бчистки раствора йодистоводород- 15 ной кислоты от примеси йода.

Предлагаемый способ основан на специфическом повышении кинетических и емкостных характеристик ионообменного сорбента в виде волокна при 20 условии его предварительной обработки раствором иодистоводородной кислоты. Наличие в матрице волокна одновременно и карбоксильных (слабокисI лотных катионообменных) и иминогид- 25 разидинметильных (слабоосновных анионообменных) функциональных групп создает благоприятные условия для сорбции иода с образованнем в фазе сорбента полииодидных комплексовIR (R — иминогидразидинметильный

tl радикал). При этом наличие карбоксильных групп в Н -форме в сорбенте приводит к перераспределению электроннои плотности функциональных 35 групп одного и другого типов, а также к возрастанию поляризуемости иминогидразидинметильных групп, в

I -форме, что, в свою очередь, ведет к достаточно прочному связыванию 40 иода в полииодидный комплекс -RI„ (для обеспечения высокой степени извлечения иода иэ раствора иодистоводородной кислоты и, следовательно, высокой степени очистки кислоты), 45 причем комплекс образуется достаточно высокого состава. Для того, чтобы предотвратить снижение концент= рации очищаемой кислоты и быстрый проскок иода в начале процесса, целесообразна предварительная обработка сорбента 3-5%-ным водным раствором HI. Использование раствора HI более низкой концентрации в условиях слабокислых групп ведет к неполному переходу их в Н+ и 1 -форму, ь применение более концентрированных растворов удорожает процесс.

458

Способ осуществляется следующим образом.

В колонну с водой загружают ионообменное волокно, предварительно замоченное в воде, таким образом, чтобы избежать попадания воздуха в колонну. Затем волокно обрабатывают 3-4-кратным по объему количеством 3-5%-ного раствора иодистоводородной кислоты в динамических условиях (скорость пропускания

1-5 см/мин). После этого пропускают очищаемый 30-57Х-ный раствор иодистоводородной кислоты, содержащий примесь иода в количестве 5—

25 г/л, с линейной скоростью пропускания 3- !5 см/мин. Содержание иода в очищенной кислоте контролируют объемным методом (титрованием раствором тиосульфатаi натрия) с точностью +0,5%.

Остаточное содержание иода в очищенной иодистоводородной кислоте не превышает 0,01-0,02 г/л. Емкость волокна по иоду 0,20-0,90 г иода/г сухого сорбента. После отработки волокно выгружают из колонны и обрабатывают в статических условиях

2-3-кратным объемом 5-10Х-ного раствора гидразина или гипроксиламина в течение 0,5 ч. После этого волокно отделяют от ренерирующего раствора на вакуум-фильтре, заливают водой и вновь загружают в колонну.

Пример 1. 10 r слабоосновного ионообменного волокна на основе полиакрилнитрила, содержащего карбоксильные и иминогидразидинметильные функциональные группы, замачивают в дистиллированной воде на 2 ч, а затем загружают в колонну диаметром 1, 1 см, предварительно заполненную водой. Затем волокно обрабатывают 20 мл 3%-ного раствора иодистоводородной кислоты, пропуская раствор через колонку со скоростью

1 мл/мин. После этого пропускают через колонку очищаеьый 42%-ный раствор HI, содержащий примесь иода в количестве 20 г/л. Скорость пропускания очищаемого раствора кислоты составляет 3 мл/мин (линейная скорость 3 см/мин). На выходе нз колонки собирают очищенную кислоту с концентрацией 42 мас.% HI и остаточным содержанием иода 0,01 г/л.

В этих условиях до проскока очищено

"440 мп. Емкость сорбента по иоду

1161458 составляет 0,88 г I, на 1 г сухого волокна. После отработки волокно регенерируют путем выгрузки иэ колонки и обработки в статических условичх 20 мл 5 -ного раствора гидразина в течение часа, после этого волокно, отделенное от регенерирующего раствора на вакуум-фильтре, заливают водой и вновь загружают в колонку.

Пример 2. 10 r слабоосновного ионообменного волокна на основе полиакрилнитрила,содержащего карбоксильные и иминогидразидинметильные функциональные группы,замачивают и загружают 15 в колонку по примеру 1, после чего обрабатывают 20 мл 5 -ного раствора иодистоводородной .кислоты со скоростью 1,5 ил/мин. Очищаемый 47 -ный раствор HI, содержащий 22 г/л иода, 2п пропускают через подготовленную таким образом колонку с волокном со скоростью 15 мл/мин (линейная скорость 15 cM/мин). На выходе собира.ют очищенную кислоту (47 мас. Н1, 25

0,02 г/л остаточного иода). Всего эа один цикл сорбции очищают 405 мл.

Емкость сорбента по иоду 0,89 г I, на 1 г сухого волокна. Регенерацию волокна ведут аналогично примеру 1.

Пример 3. 10 г слабоосновного ионообменного волокна на основе . полиакрилонитрила, содержащего карбоксильные и иминогидразидинметильные функциональные группы, замачивают и загружают в колонку по примеру 1, после чего обрабатывают 20 мл

4%-ного раствора иодистоводородной кислоты со скоростью 1,5 мл/мин.

Очищаемый 50%-ный раствор HI, содер- О жащий 10 r/ë примеси иода, пропускают через подготовленную колонку с волокном со скоростью 10 мл/мин (10 см/мин), на выходе собирают очищенную кислоту (50 мас. HI, 0,01 г/л иода). Всего за один цикл . сорбции очищают 900 мл кислоты.

Емкость сорбента по иоду составляет

0,90 г Т на 1 г сухого волокна, Регенерацию волокна ведут в статических5О условиях в течение получаса, после чего волокно отделяют от регенерирующего раствора на вакуум-фильтре, заливают водой и снова загружают в колонку. Потеря сорбционной способ-; ности волокна по иоду в пяти циклах сорбпии-регенерации не превышает

4 .

В таблипе приведены сравнительные данные по степени о гнстки иодистоводородной кислоты от примесей иода известным и предложенным способами.

Как следует из данных, приведенных в таблице предлагаемый способ позволяет достичь высокой степени очистки иодистоводородной кислоты от примеси иода (до остаточного содержания иода 0,01-0,02 г/л) при использовании оптимального количества .анионообменных и карбоксильных групп (30-45 и 10-15 мас. соответственно) и при соотношении содержаний катионообменных и анионообменных групп (1: 2)- (1:4) . Оптимальная линейная скорость пропускания исходной кислоты составляет 3-15 см/мин.

Емкость сорбента при этом максимальна и составляет 0,88-0,92 г иода/г сухого сорбента (примеры 1-3).

Снижение до 7 и увеличение до

18 мас. содержания карбоксильных групп в ионообменном волокне приводят к некоторому ухудшению качества очистки иодистоводородной кислоты до остаточного содержания иода

0,06 и 0,03 г иода/г сухого сорбента соответственно, причем ухудшение свойств сорбента особенно заметно в случае уменьшения количества кар.— боксильных групп. Величины динамической обменной емкости составляют

0,20 и О, 70 г Т, /г сорбента соответственно (примеры 4 и 6).

При содержании анионообменных групп в волокне более 45 и менее

30 мас. наблюдается ухудшение качества очистки (остаточное содержа1 ние иода составляет соответственно

0,03 и 0,1 г/л), величина ДОЕ: 0,70 и О, 15 r иода/г сухого сорбента (примеры 5 и Ь).

При пропускании очищаемой иодистоводородной кислоты через слой ионообменного волокна с линейной скоростью более 15 см/мин наблюдается проскок иода, вследствие этого остаточное содержание иода в очищенной иодистоводородной кислоте составляет около 0,1 г/л, хотя производительность сорбента равна 108 мл очищенной кислоты/1 см сорбента ° ÷ (пример 8). При линейной скорости пропускания, меньше минимального значения скорости, производительность процесса резко уменьшает161458

В 1 ся и не превьппает 20 мл/1см сорбентаеч (пример 7) .

Оптимальная концентрация раствора

Н? для предварительной обработки сорбента 3-5 мас.%. При концентрации HI менее 3 мас.% (пример 9) наблюдается резкое снижение концентраI

Способ

Характеристика сорбента мас.%

Очищаемая кислота

Линейная скоОчищенная кислота

Реагент

Регенерация т

РеаительHI, мас.%

Та г/л

Н1, мас.X

Т г/л гент рость пропускания, см/мин ость, ч

Предлагаемый

42 20 3 42 0,01 5%И,Н,, 1,0

47 22 15 47 0,02 То же 0,8

50 10 10 50 001 -" - 0,8

10 30

15 45

13,5 38

Запредельные значения

0,06 10XN Н, 0,5

0,10 8%И2НФ 0,5

53 8 10

46 21 10

24 10

0,03 5%N НОН . 1,0

48 25 2.

49 18 18

30

42 8

16 10

5-11 1,62,5

Протогип

Раст- 38-52

Триметиламиновые функциональные группы вор

7 30

15 28

18 47

15 45

15 45.

15 45

15 45 для предварительной обработки сорбента (HI),% ции очищенной кислоты из-эа неполного перевода катионообменных групп сорбента в Н+-форму. Использование для предварительной обработки бо5 лее концентрированной HI практически не вляет на изменение концентрации готового продукта (пример 10).

0,01 То же 1,0

0,10 - " — 1,0

005-" — 1,0

0 03 1у0

38-52 0,06- КОН,2М 6-8

0,1 Kjt раствор

1161458

Продолжение таблицы

СпОСОб

Параметры колонки

Высота, см

Диаметр, см

1 см сорбента-ч

0,88

150

0,89

100

0,90

60

0,20

60

0,15

60

0,70

0,92

108

0,60

60

0,55

Прототип

0,04

15-23

6,3

1,3

Ф

К вЂ” карбоксильные функциональные группы.

+ А — иминогидразидинметильные функциональные группы.

Составитель В.Бессмертнова

Редактор Л.Пчелинская Техред О.Неце Корректор A.Îáðó÷àð

Тираж 462 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3907/26

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый

Запредельные значения

Динамич еская емкость, r I,/г сухого сорбента

Производительность сорбента мп очищаемой кислоты

10