1 原卤水和脱氯淡盐水中碘净化方法研究
1.1 氧化还原电位的测定
在开展利用空气吹出净化卤水中的微量碘前, 需要将卤水进行适当氧化, 使溶液中的碘离子全部转化为游离碘分子。因此为考察卤水的氧化条件, 进行了卤水的氧化还原电位 (Eh) 确定实验。实验过程中, 为了避免加入过量氧化剂使碘被过度氧化, 选择NaNO2作为氧化剂, 在过量条件下NaNO2不能进一步氧化碘分子为碘酸盐。
1.1.1 纯碘盐溶液电位
配制碘浓度为5、10、15 mg/L的KI溶液和15 mg/L的KIO3溶液, 分别调节p H为2、2.5、3, 先加入1 mL淀粉, 后缓慢加入1mol/L亚硝酸钠溶液, 测定不同亚硝酸钠加入量下的溶液氧化还原电位, 结果见表1-1。
由表1-1 可知, 当溶液p H=2、Eh=479 m V时, 淀粉能使10mg/L的碘化钾溶液变色, 即在此条件下, 加入亚硝酸钠氧化溶液中的碘离子为碘单质并达到使淀粉变色的含量。在碘化钾浓度为15 mg/L、p H为2.5 时, Eh=462 m V即可使淀粉变色。此外, 由表1-1 可知, 出当溶液中碘以IO3-形式存在时, 溶液的电位并不随着亚硝酸钠的用量增加而增大, 颜色也不变, 即不产生碘单质。同时可以看出在p H越低的情况下可调至越高的电位。
1.1.2 原卤水和脱氯淡盐水电位调节
分别取一定量的原卤水和脱氯淡盐水, 向溶液中加入0.5mol/L H2SO4调节pH, 再加入过量的0.5 mol/L NaNO2溶液, 并测量电位, 所得实验数据见表1-2。
表1-2 中电位都是在调节pH和加入过量亚硝酸钠过后测所得, 实验过程中未较长时间放置。在后期实验发现, 由于脱氯淡盐水中含有8 ~ 10 g/LNaClO3, 调节pH和加入亚硝酸钠后, 放置长时间电位会增大。由于无论采取萃取还是空气吹出法均需要把样品中I-全部氧化成I2, 根据表1-1 和1-2 中数据, 可以初步确定实验所需调节的溶液pH和Eh。
1.2 鼓泡吹出法净化原卤水和脱氯淡盐水中微量碘研究
1.2.1 温度对净化的影响
为考察温度对碘净化的影响, 取5 个100 m L的原卤水样品, 分别用H2SO4调节p H=1.5, 再用NaNO2调节各样品Eh约为550 mV, 用电热恒温水浴锅控制其温度, 分别在室温、35 ℃、50 ℃、65 ℃和80 ℃条件下, 以2.5 L/min的速度向三口烧瓶中通入氮气1 h进行鼓泡, 鼓泡后将卤水样品稀释十倍后测定碘含量。另取100 mL原卤水, 在进行相同的前处理后, 置于电热炉上缓慢调至沸腾, 在相同的条件下鼓泡1h, 稀释十倍后测分光光度。
1.2.2 pH对净化的影响
为考察pH对空气吹出法净化原卤水中碘的影响, 进行了不同原卤水pH条件下的空吹实验。取3个100 mL的原卤水样品, 分别用H2SO4调节pH等于1.5、2.0和2.5, 再用NaNO2调节各样品Eh约为550 mV, 将处理后的样品分别倒入三口烧瓶中, 在室温下, 以2.5 L/min的速度向三口烧瓶中通入氮气1h鼓泡, 最后将原卤水稀释十倍后, 利用砷铈催化光度法测其碘浓度。
根据测得的碘含量数据, 计算不同pH下碘的吹出率, 结果见表1-3。根据表1-3中数据绘制pH与净化率之间关系曲线, 结果见图1-1。
由图1-1可知, 在其他条件一定的情况下, pH越低, 原卤水吹出率越高。在pH=1.5的条件下获得最佳的吹出率85.0%。
1.3 减压蒸馏法净化原卤水和脱氯淡盐水中微量碘研究
以空气吹出法条件实验得出的参数, 对原卤水进行前处理, 即调节原卤水pH=1.5、Eh=550 mV, 然后对卤水进行减压操作, 在电热恒温水浴锅上缓慢升温, 控制原卤水在一个较低的温度下沸腾1h, 最后将原卤水稀释十倍后, 利用砷铈催化光度法测其中碘的浓度。实验发现, 进行减压沸腾操作后, 可使原卤水中碘浓度降至0.32 mg/L, 去除率为82.10%。
2 结语
本论文开展了对离子膜法制烧碱中原卤水和脱氯淡盐水中微量碘的空气吹出法实验研究, 对影响净化率的条件进行了单因素实验。此外, 还初步探索了采用减压蒸馏和萃取法净化原卤水和脱氯淡盐水中碘的效果。根据实验结果, 可得到如下结论:
2.1基于对WS/T 107-2006中碘含量测定方法的改进, 建立了测定卤水中微量碘的砷铈催化光度法。实验证明, 碘含量在0~500 μg/L范围内具有很好的线性, 相关系数r等于0.9999。原卤水和脱氯淡盐水中碘加标回收率分别为100.96%、100.74%, 方法重现性 (R.S.D) 和检出限分别为1.85%、0.011 mg/L, 表明方法准确可靠。
2.2 开展了空气吹出法净化原卤水和脱氯淡盐水中微量碘的单因素实验, 研究了pH、温度、鼓泡流速和时间对净化的影响。结果表明, 在室温条件下, 对pH=1.5、Eh=550 mV的原卤水和脱氯淡盐水以2.5 L/min的速度空吹1h, 其碘的吹出率分别可达87.49%和79.87%, 效果良好。
2.3 在空气吹出法研究结果基础上, 开展了减压蒸馏和萃取法净化原卤水和脱氯淡盐水中碘的效果。实验发现:减压蒸馏和萃取的净化效果均低于空气吹出法。其中, 由于卤水中高浓度的NaCl严重干扰卤水中碘的萃取, 导致萃取率仅为52.35%。通过三种方法对比, 由于空气吹出法效率最高, 操作简单, 因而适合于实际生产中的应用。
摘要：本论文开展了对离子膜法制烧碱中原卤水和脱氯淡盐水中微量碘的空气吹出法实验研究, 对影响净化率的条件进行了单因素实验。此外, 还初步探索了采用减压蒸馏和萃取法净化原卤水和脱氯淡盐水中碘的效果。
关键词：离子膜烧碱,碘净化,空气吹出法,砷铈催化光度法
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