Спосіб сорбційного вилучення елементного йоду з природних розсолів

Спосіб сорбційного вилучення елементного йоду з природних розсолів, що включає передочищення, підкислення розсолу, окиснення йодидіону до елементного йоду, вилучення йоду сорбцією, десорбцію йоду з поверхні сорбенту і подальше виділення йоду, який відрізняється тим, що сорбцію елементного йоду здійснюють пінополіуретаном на основі поліетерів при співвідношенні маси сорбенту та маси йоду, що вилучається, ³38,5 та часі контакту фаз ³7 хвилин. (19) (21) u200808582 (22) 27.06.2008 (24) 10.12.2008 (46) 10.12.2008, Бюл.№ 23, 2008 р. (72) ТРОХИ МЕНКО ОЛЬГА МИТРОФАНІВН А, U A, ЗАПОРОЖЕЦЬ ОЛЬГА АНТОНІВНА, UA, ТРОХИМЕНКО АНН А ЮРІЇВН А, U A (73) КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАС А ШЕВЧЕНКА, U A 3 37807 десорбцію йоду з поверхні сорбенту і подальше виділення йоду, згідно з винаходом, як сорбент, використовується пінополіуретан на основі поліетерів при співвідношенні маси сорбенту до маси йоду, що вилучається, ³38,5 та часі контакту розсолу з сорбентом ³7 хвилин. Використання пінополіуретану на основі поліетерів, як сорбенту, забезпечує -99% вилучення йоду з досягненням максимальної ємності сорбенту ~10,2×10-5моль I2/г (~26мг І2/г), нівелює зниження сорбційної ємності сорбенту при регенерації, оскільки сорбція відбувається за рахунок донорно-акцепторної взаємодії йоду з атомами кисню, що входять до складу етерних груп сорбенту, та нівелює втрати сорбенту на стадіях адсорбції і елюювання йоду, оскільки пінополіуретан (технічна комерційна назва «поролон») є пластичним пористим механічно стійким матеріалом. Суть корисної моделі пояснюється такими прикладами. Приклад 1. В ємність місткістю ~200мл вміщують шматок пінополіуретану на основі поліетерів масою 0,095г і додають 100мл підкисленого до рН 2 природного розсолу зі свердловини Медведівка № 4 АР Крим (Україна), що містить 24,5мг I2/л(співвідношення маси сорбенту до маси йоду, що вилучається, складає ~38,5), а також 15366мг/л Сl-, 86,6мг/л Br-, 484мг/л SO42-, 268мг/л НСО3-. Періодично стискують шматочок сорбенту через кожні 10сек за допомогою шпателя чи електромеханічного пристрою впродовж 7 хвилин. Контроль за міжфазним розподілом йоду здійснюють фотометричне (ГОСТ 13685-84. Соль поваренная. Методы испытаний. П. 2.117). Ступінь вилучення йоду складає ~99% (табл. 1, приклад 1). Приклади 2-7. В ємність місткістю ~200мл вміщують шматок пінополіуретану масою від 0,010 до 1,164г і додають від 25 до 250мл підкисленої до рН 2 природної високомінералізованої води, що містить від 10 до 120мг І2/л та моль/л: хлоридів £0,56, бромідів £1,25×10-3, гідрогенкарбонатів £6,55×10-3, сульфатів £6,25×10-3. Для покращення контакту фаз натискують кожні 10-15сек на шматочок сорбенту впродовж £7 хвилин за допомогою шпателя чи електромеханічного пристрою. Контроль за міжфазним розподілом йоду здійснюють фотометричне (ГОСТ 13685-84. Соль поваренная. Методы испытаний. П. 2.117). Результати прикладів 2-7 подано в табл. 1. Параметри способу, що заявляються, для вилучення йоду а саме: застосування, як сорбенту, пінополіуретану на основі поліетерів при співідношенні маси сорбенту до маси йоду, що вилучається, ³38,5 та часі контакту фаз ³7 хвилин 4 з досягненням ~99% ступеню вилучення йоду вибрано з умов, що забезпечують практично кількісне вилучення йоду (табл. 1, приклади 1-7). Причому, суттєве збільшення співвідношення маси сорбенту до маси йоду, що вилучається, тобто збільшення наважки сорбенту при сталій кількості йоду у пробі, не призводить до зміни ступеню вилучення йоду (табл. 1, приклади 2-4). З огляду на це, суттєве збільшення співвідношення маси сорбенту до маси йоду, що вилучається, є нераціональним, оскільки призводить до додаткових витрат сорбенту. Відповідно суттєве збільшення часу контакту фаз (>7 хвилин) не призводить до зміни ступеню вилучення йоду (табл. 1, приклади 5-6), а отже суттєве збільшення часу контакту фаз є нераціональним, оскільки призводить лише до додаткових витрат часу. Після десятьох стадій сорбція-десорбція, тобто після десятикратної регенерації однієї й тієї ж порції сорбенту, зберігається кількісне вилучення йоду з вод, тобто не спостерігається зменшення ємності сорбенту при регенерації та не спостерігається втрат сорбенту на стадіях адсорбції, відмивання та виділення (табл. 1, приклад 7). Замежове зменшення співвідношення маси сорбенту до маси йоду, що вилучається, до 30,0 чи 25,0 при збереженні усіх інши х параметрів способу в заявлюваних інтервалах, призводить до зниження ступеню вилучення йоду відповідно до 72% та до 64% внаслідок недостатньої кількості сорбційних місць на взятих для сорбції наважках пінополіуретану (табл. 1, приклади 8,9). Замежове зменшення часу контакту фаз,наприклад, до 4 хвилин, при збереженні усіх інших параметрів способу в заявлюваних інтервалах, призводить до зниження ступеню вилучення йоду до 80% внаслідок недостатнього часу для встановлення сорбційної рівноваги між сорбентом і сорбатом (табл.1, приклад 10). Заміна пінополіуретану на основі поліетерів на пінополіуретан на основі кополімеру поліетерів та поліестерів чи на пінополіуретан на основі поліестерів, при збереженні усіх інших параметрів способу в заявлюваних інтервалах, призводить до різкого зниження ступеню вилучення йоду відповідно до 25% та 17% унаслідок недостатнього часу для встановлення сорбційної рівноваги та зниження ємності згаданих сорбентів за рахунок зменшення їх гідрофобності порівняно з пінополіуретаном на основі поліетерів (табл. 1, приклади 11,12). Наведені приклади підтверджують досягнення технічного результату при здійсненні заявленого способу. 5 37807 6 Таблиця 1 Залежність ступеню вилучення йоду від співвідношення маси водної фази до маси пінополіуретану та часу контакту фаз Приклад 1 2 3 4 5 6 7* 8 9 10 11** 12*** Співвідношення маси сорбенту (пінополіуретан на основі поліетерів) до маси йоду, що вилучається 38,5 45,0 50,0 55,0 38,5 38,5 38,5 30,0 25,0 38,5 38,5 38,5 Час контакту проби розсолу та сорбенту (пінополіуретан на основі поліетерів), хвилини 7 7 7 7 10 15 7 7 7 4 7 7 Ступінь вилучення йоду, % 99 99 99 99 99 99 99 72 64 70 18 11 Примітки: *після десятьох стадій сорбція-десорбція, тобто після десятикратної регенерації сорбенту; **пінополіуретан на основі кополімеру поліетерів та поліестерів; ***пінополіуретан на основі поліестерів. Переваги запропонованого способу вилучення йоду з природних розсолів порівняно з прототипом (Ксензенко В.И., Стасиневич Д.С. Химия и техно логия брома, иода и их соединений. М: Химия, 1995. С. 313-323) відображено в табл. 2. Таблиця 2 Переваги запропонованого способу порівняно з відомим № п/п 1. 2. 3. Пропонований спосіб Порівняно з прототипом пропонований спосіб дозволяє нівелювати зниження сорбційної ємності та нівелювати втрати сорбенту на стадіях сорбціядесорбція, уникнути забруднення довкілля сорбентом. Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун Є Відсутні Є Відсутнє Зниження сорбційної ємності сорбенту за йодом при його регенерації Втрати сорбенту на стадіях сорбції, відмивки та виділення Забруднення довкілля сорбентом Відомий спосіб Відсутнє Головні характеристики способів Є Заявлений спосіб може бути застосований на існуючих в Україні потужностях з одержання елементного йоду з природних розсолів (мінеральних вод) способом сорбції активованим вугіллям. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601