Способ очистки раствора йодистоводородной кислоты от примеси йода

 

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