从醋酸厂富碘废水中吹出萃取分离碘.pdf

2 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 2 年1 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 ‘7 5 4 5 ．2 0 1 2 ．0 1 ．0 0 7 从醋酸厂富碘废水中吹出萃取分离碘 先桁，冯鹤，孙克萍，陈肖虎 贵州大学材料与冶金学院，贵阳5 5 0 0 0 3 摘要从醋酸废液中回收碘，在确定氧化剂用量的基础上对碘萃取过程中影响吹出效果的各因素进行试 验，获得各项指标的最佳值，并从理论上分析了各因素对萃取碘的影响。为下步碘的还原吸收过程及获 取碘产品奠定基础。 关键词碘；醋酸废液；吹出率；萃取 中图分类号T F 8 0 4 ．2文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 2 0 1 一0 0 2 4 0 3 B l o w i n ga n dE x t r a c t i n gI o d i n ef r o mA c e t i cA c i dW a s t eW a t e r X I A NH e n g ，F E NH e ，S U NK e _ p i n g ，C H E NX i a o h u C 0 1 1 e g eo fM a t e r i a I sS c i e n c ea n dM e t a l l u r g i c a IE n g i n e e r i n g ，G u i z h o uU n i v e r s i t y ，G u i y a n g5 5 0 0 0 3 。C h i n a A b s t r a c t I o d i n ew a sr e c y c l e df r o ma c e t i c a c i dw a s t e w a t e r ． D u r i n ge x t r a c t i n gp r o c e s s ，e f f e c t i n gf a c t o r so n t h er e s u l to fi o d i n eb l o w i n gw e r ed i s c u s s e db a s e do nd e t e r m i n a t ea m o u n to fo x i d a n t ．T h eo p t i m u mp a r a m e t e r sw e r eo b t a i n e d ，t h ee f f e c t so fp r o c e s sp a r a m e t e ro ni o d i n ee x t r a c t i o nw e r ed i s c u s s e dt h e o r e t i c a l l y ． K e yw o r d s i o d i n e ；a c e t i ca c i dw a s t ew a t e r ；b l o w i n gr a t e ；e x t r a c t i o n 醋酸是最重要的有机化工原料之一，醋酸的生 产需要碘作催化剂[ 1 ’3 ] 。一个年产4 万t 醋酸的化 工厂每年需消耗催化荆碘约1 0t 。按2 0 0 8 年我国 醋酸产量1 5 0 万t 计，每年醋酸生产企业需消耗碘 约3 7 5t 。这些被用作催化剂的碘最终进入醋酸厂 的废水，废水中的碘以氢碘酸的形式存在，用氢氧化 钠中和至p H7 ～8 后排放。分析结果表明排放的 废水中碘的含量高达o ．3 ％，这些宝贵资源不仅未 被利用，还造成醋酸生产企业周边环境污染，对其废 液中的碘进行回收有重要的意义。 l 试验原理与方法 1 ．1 试验原理 I 一 醋酸化工厂富碘废水 Y 1 。氧化剂 一I 醋酸化工厂富碘循环水 l 醋酸化工厂富碘循环水 R 热空气 一 R I 循环水 返回生产系统 R I 。 h 还原剂 H 。O H I H z O 循环 富集 H I H 。0 2 。添加剂一固体碘 H 2 0 1 ．2 主要技术方案 本文以热空气吹出法从生产醋酸所产废液中萃 取分离碘，工艺流程见图1 。采用碘量法及电极电 位法测定废液中的碘含量。 2 试验步骤 碘含量为O ．3 ％的原料液在未进入吹出塔前先 进行温度调控，调温后在氧化槽内加入适量氧化剂 对原液进行氧化。将氧化后的原液从吹出塔顶进料 口转移至吹出塔内，同时以热空气从吹出塔底侧部 吹入；吹出的碘蒸汽上升，通过吹出塔顶部的气体输 出管道输送至吸收塔中下部，与从吸收塔上部以一 定喷淋密度进行喷淋并经过填料的含还原剂的吸收 剂充分接触，将气态碘分子还原为可溶性碘离子并 基金项目贵州省科技基金[ 黔科合J 字 2 0 1 1 2 0 7 1 ] ；贵州大学青年基金[ 自青基合字寅大 2 0 1 0 0 1 1 ] 作者简介先桁 1 9 8 l 一 ，男。贵州意义人。硬士． 万方数据 2 0 1 2 年1 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 5 醋酸废液 絮凝、静暨、过滤 缝堕 图l 工艺流程示意图 F i g ．1 S k e t c hm a po fp r o c e s s 溶于吸收液内。吸收液补充还原剂后再打入吸收塔 进行循环喷淋吸收萃取气体中的游离碘。当收集槽 中的含碘量达到5 0g ／L 左右后，取出送碘析出工 序。 3 试验数据及结果分析 3 ．1 氰化剂的选择及用量 由于富碘废水的碘大部分以离子形式存在，不 是单纯的碘分子，在利用空气吹出前先要对其进行 氧化，因此要先选择氧化剂。通过试验比较了氧化 铁、重铬酸钾、高锰酸钾、氯气及过氧化氢等几种氧 化剂，根据试验结果确定以过氧化氢为氧化剂。 采用电位分析法[ 1 1 测得醋酸废液碘离子浓度约 为O ．6 3 25g ／L 。取原料液3L ，液体、气体温度均 为3 0 ℃，溶液p H 1 ．5 ，在保持气体流量不变的情 况下，氧化剂用量与碘吹出率的关系见表1 。 表l 氯化剂用量与碘吹出率的关系 T a b l e1 R e I a t i o n s h i pb e t w e e no x i d a n td o s a g e a n db l o w l n gr a t eo fi o d j n e 从表1 可看出氧化剂用量在达到一定量后，碘 的吹出率反而降低，这是因过量的氧化剂加入后会 出现过氧化现象，即碘离子经过游离碘变成碘酸根， 不利于碘的吹出，进而影响下一步试验，因此所需要 氧化剂量约为O ．8m L 左右。 3 ．2 酸醋废液温度 为确定在各种温度条件下的吹出率，试验以5 ℃为间隔，在3 0 ～6 0 ℃区间内测定相应的碘吹出 率，其他条件同上，原料液温度与碘的吹出率关系见 表2 。 表2 原料液温度与碘吹出率的关系 T a b l e2 R e l a t i o n s h i pb e t w e e ns O l u t i O nt e m p e r a t u 代 a n db l o w i n gr a t eo fj o d i n e 表2 表明，随着原料液温度不断升高，碘吹出率 表现出升高的趋势。原液温度的升高增大了气相中 碘的蒸气压，使液相中的碘分子更容易被热空气吹 出；另外，随着反应温度的升高，反应速率加快，从而 促进碘的氧化，使碘的吹出率提高。但是过高的温 度无疑会增加成本，同时还要考虑下一环节的降温 工作，因此，适宜的原料液温度为5 0 ℃左右。 3 ．3 p H 酸醋废液p H 初值为5 ．5 左右，试验用浓硫酸 来调节溶液p H 。试验中取酸醋废液3L ，在原料温 度与气体温度均为4 0 ℃左右，气体温度、气液比与 气体流速一定的情况下，不同p H 的碘吹出率结果 见表3 。 表3p H 与碘吹出率的关系 T a b l e3 R e l a t i o n s h i pb e t w e e np HV a I u ea n d b l O w i n gr a t eo fi O d i n e 从表3 看出，碘吹出率受p H 的影响比较明显。 随着p H 的增大，碘吹出率降低。综合考虑，最终确 定p H 为1 左右较为合理。 3 ．4 气液比 原液在酸性环境中被氧化，其中的碘以游离态 翥垂 万方数据 2 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 2 年1 期 存在，通过鼓入足够的空气，并控制一定流速，就可 使溶液中的游离碘分离出来。因而气体流量在很大 程度上影响碘的吹出，气液比可以衡量不同气体流 量时碘的吹出效果。表4 为在不同气液比下得到的 碘的吹出率。 表4 气液比与碘吹出率的关系 T a b I e4 R e l a t i o n s h i pb e t w e e ng a s l i q u i dr a t i o a n db l O w i n gr a t eo fi o d i n e 表4 表明，气液比控制在1 6 0 ；1 为最佳。 3 ．5 气体温度 在考虑原料液温度的同时，还应考虑气体温度 对碘吹出率的影响。在上述试验中确定原液温度为 5 0 ℃，在稳定气体流速和固定气液比条件下，气体 温度与碘吹出率的关系见表5 。 表5 气体温度与碘吹出率的关系 T a b l e5 R e l a t i o n s h i pb e t w ∞ng a st e m p e 豫t u 他 a n db l O w i n gr a t eO fi o d i n e 表5 表明气体温度也会影响碘吹出率。这是 因为冷空气的介入会引起气液之间的热传递，进而 在一定程度上降低原料液的温度，影响吹出效果。 但是，高温度的气体的吹人必然会增加耗能，提高成 本，因而气体温度也不宜过高。建议吹入气体温度 不要与原料温度不要相差过多，约为4 0 ～5 0 ℃。 3 ．6 吹入气体的流速 吹人气体的流速决定了鼓入气流的快慢和单位 时间内的气泡数量，进而影响碘的吹出效果。试验 设计气液比为1 5 0 ，温度为4 0 ℃，控制气体流量计 上的速度，以6 0 0L ／h 为初值，以3 0 0L ／h 递增，保 持相应的吹出时间，进行碘的吹出率的测定，测定结 果见表6 。 表6 气体流速与碘吹出率的关系 T a b l e6 R e l a t i o n s h i pb e t w e e ng a sn o wr a t e a n db l o w i n gr a t eo fi o d i n e 6 0 0 9 0 0 12 0 0 15 0 0 18 0 0 20 0 0 22 0 0 3 6 ．O 2 4 ．0 1 8 ．0 1 4 ．4 1 2 ．0 1 0 ．3 9 ．0 表6 表明，碘吹出率随气体流量的增大先升高 后逐渐下降。因此，选定气体流速为15 0 0L ／h 。 4结论 较佳的吹出工艺条件为p H 1 ，原料液温度 5 0 ℃，气液比1 6 0 左右，气体温度4 5 ℃，吹人气体 流量15 0 0L ／h 。在较佳工艺条件下，碘的吹出率可 达到9 2 ％。 参考文献 [ 1 ] 黄德培，沈子琛，吴国梁．离子选择电极的原理及应用 [ M ] ．北京新时代出版社，1 9 8 2 2 9 7 ． [ 2 ] 王正烈．物理化学[ M ] ．北京化学工业出版社，2 0 0 1 ． [ 3 ] 江秀芹．碘的回收与富集[ D ] ．北京中国海洋大学。 2 0 0 6 ． 万方数据