一种电化学氧化氯碱原料盐水中的碘离子为碘单质的方法
【专利摘要】本发明采用电化学氧化法将氯碱原料盐水中的碘离子氧化为碘单质，根据铂电极在一定酸度、不同的电位区间下发生不同的电化学反应。当选择的极化电位较低时，铂电极上发生电化学氧化反应为：2I--2e-→I2，I-被氧化为I2。采用盐酸调整氯碱原料盐水的pH为2-6，在极化电位区间0.10V～0.60V，处理10min～50min，电化学氧化法将氯碱原料盐水中的碘离子氧化为碘单质，相比于以往通过添加氧化剂氧化碘离子，电化学法通过控制不同电流密度下的不同电化学反应。实现碘离子转换为碘单质，是一种物理方法，不引入其他化学成分，排除了因加入氧化剂而对离子膜可能产生的影响。
【专利说明】一种电化学氧化氯碱原料盐水中的碘离子为碘单质的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种氯碱原料盐水中碘离子的氧化方法，主要是采用电化学法将碘离 子氧化为碘单质。
【背景技术】
[0002] 由于离子膜制碱的特殊性，盐水一直没有外排，使得杂质离子不断富集而超过离 子膜的承受能力，近年来，特别是碘离子的富集对离子膜的影响受到了极大的关注，因盐水 中所含的碘离子在电解过程中会生成分子量极大的Na 3H2I06、Ba3H4(I0 6)2，将会堵塞离子膜 通道，阻碍钠离子通过，降低电流效率，使离子膜寿命缩短。而离子膜价格昂贵，如频繁更换 离子膜，对工厂的利益是极为不利的。因此，将氯碱水中的碘离子还原为碘单质并将其去除 是最直接和经济有效的措施。
[0003] 目前，国内外对盐水中碘离子的去除研究尚未成熟，缺乏理论基础，距工业化应用 还有一段距离。常用的碘离子氧化为碘单质的方法主要有以下几种：
[0004] 1)氧化剂氧化法
[0005] 如中国专利"CN18072452A "离子膜烧碱原料中微量碘离子的脱除"中所涉及的一 种将Γ氧化为12的方法，该Γ氧化法的技术方案为：向氯碱盐水处理槽中打入浓盐酸酸 化，使pH = 2?6,搅拌5?15min，然后加入氧化剂，氧化剂的选择为：双氧水、次氯酸钠、 三氯化铁、氯酸钠、氯气中的一种或几种。加入的氧化剂将氯碱盐水中的Γ氧化成1 2，然后 通过无机吸附剂吸附将12去除。
[0006] 本发明的缺点：加入的碘离子氧化剂在氯碱盐水中可能有残留，相当于引入了新 的杂质，可能会对离子膜产生影响。另外，此氧化法的反应时间长，操作过程繁琐，效率较 低。
[0007] 2)臭氧氧化法
[0008] 臭氧氧化碘离子所涉及的基本方法为：应用氧化还原原理，利用臭氧的强氧化性， 将未电解的氯碱原料盐水或者经过电解槽电解工序后的循环淡盐水的碘离子氧化成碘单 质，反应在酸性条件下进行，反应方程式为：
[0009] 03+2Γ+Η20 == 02+20H>I2，臭氧气体在氧化碘离子的同时，还作为碘单质的吹除 气体。
[0010] 臭氧氧化法的优点为：在提供一种碘离子氧化剂的同时，臭氧还作为碘单质的吹 除气体，使碘单质更快进入吸附阶段，提高了整个工艺的效率。同时，臭氧作为氧化剂时，在 水中的溶解度低，不会对氯碱盐水引入新的杂质。该法的缺点为：由于臭氧本身难溶于水， 故臭氧氧化法不适合用来去除或得到碘离子浓度很低的氯碱盐水。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的在于提供一种氧化氯碱原料盐水中碘离子的方法。
[0012] 本发明实现其目的的技术方案如下：在酸性条件下，采用电化学氧化法将氯碱盐 水中的碘离子氧化为碘单质，然后将其吸附去除。其工艺过程为：将一定温度及酸度的盐水 打入卤水槽，经预处理后，根据钼电极上不同电位区间对应电解时间（即i?t法）的电化 学反应行为，选定电位区间，对盐水进行电解，同时对溶液进行搅拌，电解温度为40°C，反应 时间为lOmin?50min，电解阳极发生电解反应 ：2r-2f-12，碘离子被氧化为碘单质，然后 可采用空气吹除法或采用活性炭、分子筛、白土、硅藻土等无机吸附剂吸附法将其除去。
[0013] 本发明的涉及的方法是：
[0014] 采用循环伏安法研究碘离子在电解质中的电化学反应机理。在酸性介质中碘离 子在一定酸度、钼电极不同电位区间上的电化学反应行为不同，当极化电位较低（小于 0. 60V(vsHg/Hg2S04))时，碘离子在钼电极上发生2I_-2e - 12电氧化反应，氧化后经过空气 吹除法或无机吸附剂吸附法将碘除去。
[0015] 本发明的优点和积极效果为：
[0016] 1、相比于以往通过氧化剂氧化碘离子的方法，电化学法不会对氯碱原料盐水带来 新的成分，排除了因加入氧化剂可能带来的对离子膜的影响。
[0017] 2、可将氯碱原料盐水中碘的含量（按Γ计算）降低到离子膜法生产烧碱的要求 甚至0· 05mg/L以下。
[0018] 3、相比于以往除碘方法，电化学法除碘所需反应时间少，效率更高，
[0019] 4、本发明去除氯碱盐水中碘的方法，不会对环境造成二次污染、操作简单，易实现 自动化等优点。
[0020] 5、本发明的方法可用于工业上大规模操作应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 附图是氯碱工艺的部分生产工艺流程图
[0022] 下面结合附图和实施例对本技术方案做进一步说明。 图中：1.二级精制盐水贮槽，2.淡盐水贮槽，3.碘离子氧化电解槽，4.活性炭吸附器， 5.氯碱生产工艺电解槽，6.阀门，7、11、13、15流量计，8、10、12、14耐酸泵，9.搅拌电机
【具体实施方式】
[0023] 下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，但不限制本发明。
[0024] 1)钼研究电极的测试及检验：
[0025] 钼研究电极在测试前进行机械抛光、电化学除油、硝酸浸泡等严格处理，然后置于 0.50mol/L硫酸中进行循环伏安测试。测试中采用了三电极体系，其中研究电极和辅助电极 均为钼电极，参比电极为Hg/Hg2S04电极（硫酸的浓度为1. OOmol/L)。实验中的电位是用 三电极体系，用参比电极控制工作电极的电位保持恒定。
[0026] 2)氯碱盐水经一级精制、二级精制（1)后，与氯碱工艺中产生的淡盐水（2)混合， 由泵（8)经流量计打入碘离子氧化电解槽（3)中，同时开启搅拌机（9)搅拌，在不断搅拌下 电解，反应10?50min，然后由泵（10)经流量计（11)计量后打入活性炭吸附器（4)吸附处 理10?50min。处理过后的盐水，其碘离子浓度达到离子膜法生产烧碱的要求（彡0. 20mg/ L)，该盐水再由泵（12)经流量计（13)打入氯碱生产电解槽，生产产生的淡盐水由泵（14) 经流量计（15)继续回流到淡盐水贮槽（2)中进行再利用。
[0027] 实施例1
[0028] 工厂氯碱原料盐水，在碘离子氧化电解槽中进行电解氧化反应，极化电位值为 0. 20v,搅拌速度80rpm,反应20min。氧化电解后的氯碱盐水在吸附器中经活性炭吸附，吸 附温度维持在50°C、吸附时间为10?50min。盐水中碘的含量由处理前的1. Omg/L降至 0.19mg/L〇
[0029] 碘含量分析采用水碘快速定量检测试剂盒（上海沪峰化工有限公司生产），下同。
[0030] 实施例2
[0031] 工厂氯碱原料盐水，在碘离子氧化电解槽中进行电解氧化反应，极化电位值为 0. 20v,搅拌速度80rpm,反应40min。氧化电解后的氯碱盐水在吸附器中经活性炭吸附，吸 附温度维持在50°C、吸附时间为10?50min。盐水中碘的含量由处理前的1. Omg/L降至 0·14mg/L〇
[0032] 实施例3
[0033] 工厂氯碱原料盐水，在碘离子氧化电解槽中进行电解氧化反应，极化电位值为 0. 20v,搅拌速度80rpm,反应50min。氧化电解后的氯碱盐水在吸附器中经活性炭吸附，吸 附温度维持在50°C、吸附时间为10?50min。盐水中碘的含量由处理前的0. 99mg/L降至 0·14mg/L〇
[0034] 实施例4
[0035] 原料，在碘离子氧化电解槽中进行电解氧化反应，极化电位值为0.40v，搅拌速 度80rpm，反应40min。氧化电解后的氯碱盐水在吸附器中经活性炭吸附，吸附温度维持在 50°C、吸附时间为10?50min。盐水中碘的含量由处理前的0. 86mg/L降至0. 05mg/L。
[0036] 实施例5
[0037] 工厂氯碱原料盐水，在碘离子氧化电解槽中进行电解氧化反应，极化电位值为 0. 55v,搅拌速度80rpm,反应50min。氧化电解后的氯碱盐水在吸附器中经活性炭吸附，吸 附温度维持在50°C、吸附时间为10?50min。盐水中碘的含量由处理前的0. 84mg/L降至 0. 08mg/L〇
[0038] 实施例6
[0039] 工厂氯碱原料盐水，在碘离子氧化电解槽中进行电解氧化反应，极化电位值为 0. 40v,搅拌速度80rpm,反应50min。氧化电解后的氯碱盐水在吸附器中经活性炭吸附，吸 附温度维持在50°C、吸附时间为10?50min。盐水中碘的含量由处理前的1. 10mg/L降至 0. 09mg/L〇
【权利要求】
1. 一种电化学氧化氯碱原料盐水中的碘离子为碘单质的方法，其特征在于：在一定pH 和极化电位条件下，采用电化学氧化法将氯碱原料盐水中碘离子氧化为碘单质。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：氯碱原料盐水为工业卤水、氯碱工艺一级 精制盐水、氯碱工艺二级精制盐水以及经电解处理后的淡盐水。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：根据循环伏安曲线中的氧化还原峰 的电位区域，选定电位区间，对氯碱原料盐水进行电位极化，当极化电位较低（小于 0. 60V(vsHg/Hg2S04))时，碘离子在钼电极上发生电氧化反应：2I_-2e_ - 12。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：电化学氧化时氯碱原料盐水的pH值为 2?6〇
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：调整氯碱原料盐水pH值时所用酸为盐 酸。
6. 根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：对氯碱原料盐水进行电化学氧化处 理，极化电位区间为0. 10V?0. 60V，此时，氯碱原料盐水中的碘离子被氧化成碘单质。
7. 根据权利要求1或6所述的方法，极化电位区间为0. 10V?0. 60V，对应电化学氧化 反应时间为lOmin?50min。
8. 权利要求1所述的方法，其特征在于：电化学氧化法将氯碱原料盐水中的碘离子氧 化为碘单质，相比于以往通过添加氧化剂氧化碘离子，电化学法通过控制不同电流密度下 的不同电化学反应。实现碘离子转换为碘单质，是一种物理方法，不引入其他化学成分，排 除了因加入氧化剂而对离子膜可能产生的影响。
【文档编号】C25B1/24GK104109877SQ201410264123
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】郑杰, 况泽民, 王亚南, 李至宏, 赵德周, 李莹 申请人:重庆大学, 重庆市疾病预防控制中心