专利名称：一种制备纯碘酸溶液及其盐类的工业方法
技术领域：
本发明涉及一种纯碘酸及其盐类的生产方法。
碘酸是碘的含氧酸之一，分子式为HIO3，工业上用作医药合成中间体、催化剂、化学试剂。碘酸盐中常用的有碱金属(如钠、钾)和碱土金属(如钙、钡)的盐类，其中碘酸钾可用于化学分析中作基准试剂，也可作为碘质补充剂，如食盐加碘剂。而碘酸钙用作食品和饲料的添加剂。这些产品在国内外均有生产。
对目前国内外已公开的碘酸及其盐类的制备方法介绍如下(一)碘酸的制备方法(1)、氯气氧化法〔1〕
(2)、浓硝酸氧化法〔1、2〕
(3)、双氧水与浓硝酸氧化法〔3〕浓HNO3
其浓硝酸的加入量为投入精碘量的1.5倍。
(4)、氯酸氧化法〔1、2〕
(5)、臭氧氧化法。
上述各种方法中，方法1、2、3所得产物，实际上是混合酸，欲将此混合酸制取纯净的碘酸溶液工艺繁琐，收率也低。而且方法2、4中，反应中还可逸出有害有毒气体，处理较难，操作也复杂。方法5对设备要求高，而收率也不高。所以方法1、2、4、5均末见工业化的报导。方法3中因需要加入大量的浓硝酸，使所得的产品仍为混合酸，其制碘酸的工艺要求较高，分离过程复杂。
(二)碘酸盐的制备方法碘酸盐中使用较多的有碘酸钾、碘酸钠、碘酸钙，一般用于化学分析、碘质补充药、食品与饲料添加剂。
(1)、碘酸钾的生产方法①氯酸钾氧化法(4)
②歧化法
③电解法电解目前国内外用于工业化生产的是氯酸钾氧化法。歧化法、电解法因收率低，分离复杂而未见有工业化报导。氯酸钾氧化法因副产物多(KCl、Cl2、KNO3等)，尤其对有毒的氯气需加以回收，所以存在分离工艺复杂、流程长、能耗高、产品质量低、成本高等缺点，使此法不利于在企业中推广。
关于采用中和法，用碘酸直接制取碘酸钾的工业生产方法至今未见报导。
(2)、国内碘酸钙的生产方法①将氯气通入溶有碘的氢氧化钙的沸腾溶液中。其主反应式为同时产生的副反应为②用碘和双氧水、浓硝酸氧化法制备碘酸溶液(含硝酸)，再经石灰乳中和，其主反应为浓硝酸同时产生的副反应为由于碘酸钙是溶解度极小的，所以可比较容易地与副产物氯化钙、硝酸钙分离。
采用同样工艺耒生产溶解度较大的碱金属碘酸盐，则其副产物的分离工作将是复杂而且产品的质量很难提高，相应使生产成本提高。
鉴于目前国家要求对食盐普遍加碘，所以国内对药用级和食品级碘酸盐的需要量将会大增，由于涉及的范围广，人们普遍要求改进制造碘酸盐的工艺，进而降低成本，提高质量。
本发明的目的是要提供一种在简化工艺的条件下低成本生产碘酸及其盐类的工业方法。
本发明是这样实施的本发明选用催化双氧水氧化法制备纯碘酸溶液，再用纯碘酸溶液与氢氧化物或碱金属碳酸盐反应，即可制取相应的纯碘酸盐类。
在前述碘酸制备方法的(一)(3)双氧水与浓硝酸氧化法中是以浓硝酸与双氧水作为复合氧化剂氧化碘制取碘酸的，其中浓硝酸的用量为所投碘量的1.5倍，因此大量的硝酸根离子存在于碘酸溶液中，是不可能用这种混合酸与碱金属的氢氧化物或碳酸盐反应去制纯碘酸盐的。因为这种制备方法的杂质分离工作太繁琐，且质量不高。
本发明选用投碘量的1—10％用量的硝酸，和相应量的双氧水反应，直接制得纯碘酸溶液。这种纯碘酸溶液与碱金属的氢氧化物或碳酸盐反应，即可直接制得所需的碘酸盐溶液，这种溶液中的微量硝酸盐，是很容易分离的，由此可在成本不高的条件下制得质量好的碘酸盐。
同时，本发明发现在少量的氯酸、溴酸、碘酸、氢碘酸等卤族元素的含氧酸和非含氧酸在碘的双氧水氧化反应中均有催化作用。其加入量为投碘量的0.5—50％。
本发明的关键在于在双氧水对碘的氧化反应中选择了以上的催化剂，于50℃—100℃的温度下可使碘氧化成碘酸。
卤素的含氧酸或非含氧酸上述反应生成的反应液不必分离杂质，而可直接与氢氧化物或碱金属的碳酸盐进行反应，此反应同样不会产生杂质，只需进行蒸发、结晶、水洗、干燥等简单步骤即可制得纯净的高质量碘酸盐。由于本发明所用的方法革除了其它方法中不可避免的杂质分离过程和有害气体的回收过程，从而大大缩短了工艺步骤，减少了设备投资，减少了能耗，降低了生产成本，又提高了产品质量。本方法对制备溶解度较大的碱金属碘酸盐的优越性、先进性更为明显。
采用本发明所指的碘酸与其碘酸盐的生产工艺，如欲制备药用级碘酸钾或食品级碘酸钙可用工业优级碳酸钾或石灰乳与精碘、工业优级双氧水在规定的条件下反应，即可得到收率89-91％的纯净产品。
本发明所选用的催化剂具有用量少，催化效果显著，工艺操作简单，体系中无杂质等特点。本发明的典型例子如下在50℃—100℃的温度条件下，投入一定量的精碘，加入适量的水，定量的双氧水和少量的硝酸或卤素的含氧酸或非含氧酸，在保持温度的条件下搅拌2—8小时，即可得到含量约为18—23％的纯碘酸溶液，此碘酸的转化率约为90—99％(以纯碘投入量为计算基准)；继而在此纯碘酸溶液中加入适量的碱金属氢氧化物或碳酸盐溶液，使溶液的PH＝7，再将此中性溶液蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥，最后制得含量高于99％的碘酸盐，其收率以起始投碘量计算可达85—95％本发明的参考文献(1)、《无机化学》上册，第二版，北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室编；高教出版社，1986年2月出版；(2)、《无机化学物合成手册》第一卷，日本化学会编，化学工业出版社，1983年10月出版；(3)、《无机制备化学手册》上册，〔德〕乔治·勃劳尔主编，化学工业出版社1959年7月出版；(4)、《世界精细化工手册》续编，化学工业部科学技术情报研究所，1986年5月出版。
下面将结合流程图与实施例对本发明作详细的阐述。
附
图1为本发明的碘酸与碘酸盐的工艺流程图。
参照附图1，作以下实施例供参考。
本方法所用的原料、规格为精碘工业优级双氧水 工业优级氢氧化物工业优级碱金属碳酸盐工业优级卤素含氧酸或非含氧酸工业优级蒸馏水或去离子水实施例1在一500立升的反应釜中，加入蒸馏水100公斤，双氧水50公斤(按100％计)，硝酸(98％)2升，和精碘40公斤，不断地搅拌，并将温度控制在50℃—90℃的范围内，反应2—4小时，可制得含量为18％的碘酸溶液300公斤，碘酸的收率为98％(以投碘量为基准)。继而在温度20℃—50℃的范围内，不断地搅拌，并慢慢加入浓度为40％的碳酸钾溶液，使反应溶液的PH值等于7，碳酸钾溶液的加入总量为61公斤。析出的结晶，经过滤器过滤，母液返回反应釜内蒸发再结晶，结晶可用蒸馏淋水洗，最后将洗好的结晶于70℃—110℃下干燥至含水量小于0.5％时，即得成品碘酸钾(含量不低于99.0％)60公斤，其收率以碘酸计为91％实施例2在一500立升的反应釜中，加入无离子水20公斤，精碘40公斤，双氧水(以100％计)60公斤，氯酸(浓度为10％)20公斤，在不断搅拌下，控制温度在50℃—90℃的范围内反应8小时，可得含量为23％的碘酸溶液235公斤，碘酸收率为98％(以碘计)。将碘酸溶液的温度降至20℃后，慢慢加入浓度为40％的碳酸钾溶液，使其PH值等于7时为止，计加入碳酸钾溶液64公斤。此时已析出的结晶进入过滤器过滤，母液再蒸发结晶以回收碘酸钾，经过滤后的碘酸钾结晶用去离子水淋洗后，取出结晶在75℃下干燥至含水量小于0.5％时，即可得成品碘酸钾64公斤，其含量不低于99.0％。以碘计算，其收率为90％。
实施例3在一500立升的反应釜内，加入精碘40公斤，双氧水(以100％计)52公斤，蒸馏水100公斤，浓度为10％的碘酸溶液20公斤，在90℃下不断搅拌，并反应6小时，可制得含量为20％的碘酸溶液281公斤，以碘计算，碘酸的收率为98％。将此碘酸溶液的温度降至30℃，慢慢加入浓度为40％的碳酸钾溶液，至此溶液的PH值等于7时为止，共加入此碳酸钾溶液56公斤，将已析出结晶的反应料浆过滤，母液再蒸发以回收碘酸钾，滤得的结晶用蒸馏水淋洗，然后取出结晶在95℃下干燥至游离水分低于0.5％，即得成品碘酸钾(含量不低于99.0％)61公斤。其收率以碘酸计为89％。
权利要求
1.一种制备纯碘酸溶液及其盐类的工业方法，是采用精碘被双氧水氧化制碘酸的方法，其特征在于采用的双氧水氧化精碘制纯碘酸的反应中加入少量硝酸或少量卤素的含氧酸、非含氧酸作为氧化反应的催化剂，使用硝酸的加入量为所投精碘量的1—10％，使用卤素的含氧酸、非含氧酸的加入量为所投精碘的0.5—50％；反应温度在50℃—100℃范围内；其纯碘酸的收率为90—99％(以碘计)。
2.一种制备纯碘酸溶液及其盐类的工业方法，其特征在于其碘酸盐的制备是用纯碘酸溶液直接用氢氧化物或碱金属的碳酸盐的溶液中和的方法；其中和反应的温度控制在20℃—50℃的范围内，中和的PH值等于7；其碘酸盐成品的纯度为99％，其收率以碘酸计为85—95％。
3.根据权利要求1的氧化反应催化剂，其特征在于除采用硝酸外，主要是用氯酸、溴酸、碘酸、氢碘酸。
全文摘要
本发明涉及一种制备纯碘酸及其盐类的工业方法，它是采用精碘用双氧水氧化的方法，并加入少量的硝酸或卤素的含氧酸或非含氧酸来制成纯碘酸溶液，此纯碘酸溶液的收率以碘计可达98％，采用氢氧化物或碱金属的碳酸盐中和碘酸溶液，使其pH值等于7，即可制得纯碘酸盐的结晶，结晶经用水洗、干燥后即为成品。其碘酸盐的纯度达99.0％其收率以碘酸计达85-95％。
文档编号C01B11/22GK1117943SQ9411144
公开日1996年3月6日 申请日期1994年9月3日 优先权日1994年9月3日
发明者陈永良, 钱志钧, 马正平, 张自敏, 刘珍, 孙守湘 申请人:连云港市化工研究所