Спосіб вилучення брому з природних вод хлоридного типу

1. Спосіб вилучення брому з природних вод хлоридного типу, що включає підкислення природних вод, окиснення бромідів хлором до елементарної форми з наступним виділенням брому з роз 3 77539 4 тим, що генерацію кислоти і хлору з компонентів Вилучення залишкових концентрацій брому з природних вод хлоридного типу в анодній камері бромповітряної суміші здійснюють розчином бродіафрагменного електролізера здійснюють при мистого заліза згідно реакції: щільності струму 150-250 А/м2. 2FeBr2+Br2=2FeBr3, (2) Вміст хлоридів в природних водах хлоридного При цьому регулювання концентрації типу дозволяє безпосередньо з розчину останнього визначає можливість забезпечення електрохімічне генерувати таку кількість хлору, яка оптимальної кінетики поглинання. Константа рівнеобхідна для окиснення бромідів до новаги реакції (1) більша константи рівноваги реаелементарної форми. В анодній камері кції (2) приблизно в два рази. діафрагменного електролізера на графітовому Таким чином, забезпеченням оптимальних аноді відбуваються процеси одночасного окисненумов окислення і вилучення брому визначається ня хлор-йонів, молекул води, в результаті чого можливість збільшення виходу продукту. властивості розчину поблизу анода характеризуРозсіл після віддувки прямує в анодну камеру ються значенням Eh=+900 - +1100 мВ і рН=2,5-1. електролізера, де окислюється залишкова При щільності струму 150-250 А/м2 в таких розчикількість бром-йонів. нах створюються умови для генерації реагентів в Таким чином збільшується кількість окисленоспіввідношенні, що сприяє оптимальному ступеню го брому і забезпечуються умови для підвищення окиснення бромідів хлором згідно реакції: виходу продукту. На фіг. 1 показана діаграма залежності ефекту 2Вr- +Сl2 Br2 + 2Сl- (стану окислення окиснення бром-йону (Вr2, %) в процесі відповідає Eh=+1087 мВ). електролізу від різних значень щільності струму (г, Отримання окисленого брому шляхом А/м2). одночасної електрохімічної генерації окислювача На фіг. 2 показана діаграма залежності зміни хлору і кислоти дозволяє підтримувати оптимальні ступеня віддувки брому (Вr2, %) в процесі умови процесів окиснення і фактично повністю електролізу від різних значень витрати струму. виключити реакції його гідролізу. Спосіб вилучення брому з природних вод хлоТаким чином, окиснення бромідів до ридного типу здійснюють наступним чином. Приелементарної форми здійснюють без використанродну воду хлоридного типу (наприклад, з рН=3,5, ня товарних реагентів: в запропонованому способі Eh=0-100 мВ, концентрацією бром-йону - 1 г/л) використовують реагенти, що отримують з подають в анодну камеру діафрагменого компонентів природних вод хлоридного типу. електролізера. При подачі напруги на електроди Розділення електродного простору, тобто на анодах проходять наступні процеси: здіснення процесів генерації реагентів в анодній камері виключає змішування продуктів анодних і 2Сl - 2е Сl2 + катодних реакцій (на катоді 2H +2е Н2 ; 2H2O O2 + 4H+ + 4 e, які забезпечують одночасне підкислення при2Н2О+2е Н2 +2OН-), що забезпечує оптимальні родних вод і окиснення бромідів хлором до умови (рН і Eh) окиснення бром-йонів електрохімічне генерованим хлором. елементарної форми по реакції 2Вr- +Сl2 Вr2 + Внаслідок того, що при електролізі генерують2Сl- (стану окиснення відповідає Eh=+1087 мВ) та ся реагенти безпосередньо з розчину для дозволяють практично повністю виключити втрати підкислення природних вод і окиснення бромідів брому при його гідролізі. хлором зменшується загальний солевміст, забезОбробку в анодній камері діафрагменого печуються оптимальні умови процесу окиснення електролізера здійснюють при щільності струму бромідів і наступного виділення брому з розчину 150-250 А/м2 для забезпечення оптимальної десорбцією повітрям (збільшення коефіцієнта кінетики генерації кислоти і хлору з компонентів віддувки) [2]. природних вод хлоридного типу і збільшення Розчин надходить на виділення брому ефекту окиснення брому 90 % (фіг. 1). При цих десорбцією повітрям при рН=1-2 і Eh=+900-+1100 умовах витрата струму складає 6430 Кл/л, мВ, що виключає ряд побічних реакцій (утворення властивості природної води характеризуються комплексних сполук брому і хлору; кисеньвмісних значенням рН=1-2, Eh=+900-1100 мВ, витрата включень брому). В результаті забезпечуються електро-хімічно генерованого хлору 100% від умови збільшення ступеня виділення брому з розстехіометрії. В той же час при використанні хлору чину для підвищення виходу продукту. у вигляді товарного реагенту завжди є При контакті багатої бромом газової суміші з необхідність надлишкового його витрати (130 - 160 залізними ошурками забезпечують максимальну % від стехіометрії) в зв'язку з гідролізом брому, сорбцію у відповідності з умовами який утворюється при окисненні. При цьому, термодинамічної рівноваги: порівняно з прототипом повністю виключається Fe+Br2=FeBr2, (1) використання товарних реагентів (табл. 1). 5 77539 6 Таблиця 1 Витратні матеріали і параметри процесу вилучення брому (в перерахунку на 1 т брому) Витратні матеріали і параметри Хлор Сірчана кислота Витрата залізних ошурків Витрата повітря Витрата електроенергії Пропонована технологія генерується з природних вод хлоридного типу генерується з природних вод хлоридного типу 0,5-1,0 100-300 м5 (на 1 кг брому) 1000-2000 кВт в год Розчин брому, який утворився, разом з газовою фазою подають в десорбер, де розчинений бром видаляють десорбцією повітрям. За рахунок зниження вмісту хлоридів в процесі електролізу (за рахунок анодних процесів), збільшується ступінь віддувки брому на 15-20 % (фіг. 2). Розчин після віддувки брому повітрям характеризується сильно окисленим середовищем (pH=U2, Eh=+900-+1100 мВ) і використовується в якості реагенту для активації залізних ошурків. Характер середовища відповідає умовам окиснення без утворення гідратованих йонів ферум (ІІ і ІІІ), що виключає шламоутворення. При цьому залишковий бром, який міститься в розчині після віддувки, вступає в реакцію з залізними ошурками. Таким чином, шляхом забезпечення оптимальних умов окиснення утворюються додаткові умови для підвищення виходу продукту. Бромповітряну суміш (0,95 г брому з 1 л розсолу) подають в хемосорбер з залізними ошурками для поглинання брому, де в результаті погли Прототип 0,55-0,9 т 0,55-0,9 т 0,5-1,0 800-1500 м3 (на 1 кг брому) 1000-10000 кВт в год нання утворюється розчин бромистого феруму (II, III) (1,04 г з 1 л розсолу). Далі бромповітряну суміш знову подають в хемосорбер з 10% розчином бромистого феруму (II), де проходить поглинання залишкової кількості брому (0,07 г з 1л розсолу) і утворюється бромистий ферум (ІІІ) (0,2 г з 1 л розсолу). По сукупності вищевказаних операцій вилучення брому в перерахунку на бром в елементарній формі складає понад 90%. Реалізація запропонованого способу дозволяє збільшити вихід продукту, виключивши при цьому використання товарних хімічних реагентів для підкисленви природних вод хлоридного типу і окиснення бромідів хлором до елементарної форми. Джерела інформації: 1. Авторское свидетельство СРСР № 363656 кл. С 01 В 7/10, опублик. 24.01.1973. 2. М.Е. Позін "Технология минеральных солей", Госхимиздат, Химия, 1970 г., с.132-146. 7 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 77539 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601