1、辽东学院大学生创新性实验大孔树脂吸附法从卤水中提碘工艺研究The Macroporous resin adsorbs a method to withdraw from the iodine in the Brine of technology research辽 东 学 院Eastern Liaoning University大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 碘 工 艺 研 究- I -摘 要碘是卤族元素之一，亦是生命所必须的微量营养元素。广泛用于医药、燃料、石油、有机合成和感光材料等工业部门的重要化工原料，同时也是一种常用的催化剂和化学分析试剂，但碘在大自然中很少，仅占地壳总
2、重量的一千万分之一。本文采用大孔树脂吸附法从卤水中提取碘。通过对酸化、氧化、流速、解吸及再生条件的讨论，选择了提碘全过程的最佳工艺条件。即在 Ph=4.0；配氧化率为 130%；吸附流速为 6.7ml/min，洗脱流速为 4.2ml/min 的条件下，树脂的饱和吸附量为0.6544g/g 干树脂；碘的氧化率为 92.20%；树脂吸碘率为 87.24%；碘的洗脱率为 93.42%；碘的收率为 84.71%。同时利用萃取和蒸馏的方法提取了产品纯碘。该法耗电、耗煤极少，设备简单，操作方便，易于实现机械化、自动化，又适宜低温生产，且只要求原料相对集中。同时树脂还可以再生，循环使用，大大降低了生产成本，
3、为碘的工业化生产提供了必要的参考数据。关键词：树脂吸附；卤水；提碘大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究- II -The resin adsorbs a method to withdraw the little iodine in the Brine of researchAbstractIodine is one of the halogen elements, is also necessary to trace the life of nutrients. Widely used in Chinese medicine, fuel, oil, or
4、ganic synthesis and photosensitive materials, and other important industrial sector in chemical raw materials, but also a catalyst for a common reagent and chemical analysis, but very little iodine in nature, only the total weight of the crust of the 10 million sub One. In this paper, Macroporous re
5、sin from the absorption in Brine from iodine. Through the acid、velocity、desorption and renewable terms of discussion, select the entire process of iodine to the best of conditions, namely in the Ph = 4.0; allocation rate of 130 percent adsorption flow rate of 6.7 ml / min; Eluting flow rate of 4.2 m
6、l / min under the conditions of the resin saturated absorption capacity of 0.6544 g / g dry resin; iodine oxidation rate of 92.20 percent; iodine resin absorption rate of 87.24 percent; iodine washout rate for 93.42 percent; Iodine yield was 84.71 percent. At the same time using the method of extrac
7、tion and distillation products from the pure iodine. The power law, very few to use coal , equipment simple, easy to operate, easy to implement mechanization and automation, also suitable for low-temperature production, and only requires the relative concentration of raw materials, resins can also r
8、enewable, recycled and greatly reduce the cost of production, The industrial production of iodine to provide the necessary reference data Key Words：Resin；Brine；Toiodine大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究- III -目 录摘 要 .IAbstract II引 言 .1一、文献综述 .2（一）概述.2（二）制碘工业的国内外研究进展.2（三）制碘工业的发展趋势.3（四）本实验的研究方法.4（五
9、）本实验研究的目的和意义.4二、实验部分 .5（一）仪器和药品.5（二）试剂.51标准储备液.52标准工作液.63Na 2S2O3 标准储备液的标定 64树脂处理.75萃取和蒸馏.7三、结果与讨论 .8（一）饱和吸附量的测定.8（二）酸化条件的选择.8（三）氧化条件的选择.8（四）流速的选择.9（五）解吸及再生条件的选择.10（六）萃取和蒸馏条件的选择.11（七）树脂寿命实验 12（八）工艺流程.13（九）系统实验数据.14结 论 .15总 结 .16参 考 文 献 .17致 谢 .18大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究1引 言碘是卤族元素之一，亦是生命
10、所必需的微量营养元素。广泛用于医药、染料、石油、有机合成和感光材料等工业部门的重要化工原料，同时也是一种常用的催化剂和化学分析试剂，更是人体和动植物中不可缺少的元素之一。但碘在大自然中很少，仅占地壳总重量的一千万分之一。自然界中的碘是以化合物形式存在，碘的化合物大都溶于水，因此碘随水的流动而转移。淡水中的含碘量取决于流经地区岩石、土壤中的含碘量。降水的冲刷淋滤作用带走土壤中的碘并流进江、河、湖，最终汇入大海。我国卤水资源极为丰富，并且很大数量尚未充分利用。目前世界各国绝大部分碘是由海藻灰或智利硝石的母液，加入亚硫酸氢钠经还原制得。而我国在工业上曾采取淀粉法、活性炭法、溶剂萃取法和空气吹出法从某
11、些海藻灰浸取液，地下卤水或制盐母液中提取碘。但空气吹出法耗电多，对能源的消耗很大，其它方法产率低，不适宜低温生产且必须建厂于原料集中的地方。这些都极大地限制了这些方法的广泛应用。寻找一种成本低、效果好的提碘方法势在必行。七十年代初期国内就有人开始了对树脂吸附方法的研究，并已显露出许多独特的优点，大有逐步取代其它制碘方法的可能。增加树脂的种类，增大吸附能力和进一步降低成本，以满足大量生产的需要是当前树脂吸附法中亟待解决的问题。随着工业化的发展，不断研制出了使用寿命长、交换能力强、反应速度快等优点的新型树脂，为碘的提取创造了有利条件。本实验采用阴离子树脂吸附法从卤水中提取碘。通过实验，考察并选择了
12、提碘全过程的最佳条件，确定了工艺流程，提取了产品纯碘，为树脂法海水提碘的工业化生产提供了必要的数据。一、 文献综述（一）概述碘,是法国巴黎的一位药剂师别尔恩加尔特库尔图阿在 1811 年从海藻中发现的。纯净的碘，是紫黑色有光泽的片状晶体，它的希腊文的原意，便是“紫色的”意思。大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究2碘微溶于水,易溶于酒精、乙醚、氯仿、四氯化碳、二硫化碳等有机溶剂 1，形成有色溶液。碘是生命所必需的微量营养元素 2 。广泛用于医药、染料、石油、有机合成和感光材料等工业部门的重要化工原料，同时也是一种常用的催化剂和化学分析试剂 3。近年来，我国利
13、用碘和钨的化合物-碘化钨，制成碘钨灯。大家知道，普通的白炽灯泡中的灯丝是用钨做的。通电时，灯丝温度越高，发光效率也越高。但是，温度高了，钨丝就更易挥发，寿命也就缩短。在碘钨灯中，钨丝上附着一层碘化钨。通电后，当灯丝温度高于 1400，碘化钨就受热分解，变成碘与钨。钨留在灯丝上，而碘是极易升华的元素，便立即充满整个灯管。当钨丝上的钨受热蒸发，扩散到管壁上，若管壁温度高于 200，碘即与钨作用生成碘化钨。碘化钨扩散到灯丝，又受热分解，钨粘附于钨丝，而碘又升华到灯管各部分。如此循环不已使钨丝保持原状，使用寿命也很长。碘钨灯具有体积小、光色好、寿命长等优点。国外有关专家将碘作为抵抗核放射和电子辐射的最
14、好朋友，也就是说，充足的碘能够在血液循环中帮助我们达到抵制辐射致癌的目地。它的作用主要是通过甲状腺激素表现出来的。其生理剂量的甲状腺可促进糖与脂肪的生物氧化，转移多余的脂肪，从这一方面说，它对减肥有一定的帮助。同时，碘还可以促进身体的适度发育，增强反应的敏捷性，预防智力过早迟钝。有很多地区的儿童因为缺碘而引起甲状腺疾病，俗称“大脖子”病。碘在大自然中很少，仅占地壳总重量的一千万分之一。自然界中的碘是以化合物形式存在，碘的化合物大都溶于水，因此碘随水的流动而转移。淡水中的含碘量取决于流经地区岩石、土壤中的含碘量，降水的冲刷淋滤作用带走土壤中的碘并流进江、河、湖，最终汇入大海。卤水中碘含量很低，有
15、大量的氯、溴离子共存。地下卤水中碘的含量是：25mg/L 左右，所以总量巨大的卤水含碘极为丰富和稳定，素有“碘库”之称 4，5 。（二）制碘工业的国内外研究进展日 苏 美等国利用油田水、气田水提碘 ,其中碘含量 1060mg/l 【6、7】 。中国四川井卤含碘 1040mg/l，智利硝石矿中碘含量 0.021，海藻中碘含量0.020.5（以干基计），海水中碘含量 50 微克/升60 微克/升，目前中国仍以海带为提碘原料,从地下卤水中也提取少量碘。工业产品有碘化钾、碘化钠、碘化银、碘酸钾等。1983 年世界碘产量约 12.7kt。大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺
16、 研 究3生产方法：从油田水、气田水、卤水、海带浸泡液等原料中提取碘的方法有：空气吹出、碘化铜沉淀和用活性炭等。所有这些方法第一步都是将原料液中的碘离子氧化成游离态碘分子，然后采用不同方法使其与料液分离。空气吹出法：适用于处理含碘量较高的卤水。如四川井卤制硼酸后的母液，含碘量 400mg/l，先加酸酸化，氯气氧化，用空气吹出游离碘，并以二氧化硫水溶液吸收，再通氯气氧化析出碘，精制得产品。碘化铜沉淀法：将酸性卤水与硫酸铜、硫酸亚铁反应,沉淀出碘化亚铜,经分离、干燥、蒸馏得游离碘。该法铜耗量大，且需采用复杂的工艺和设备回收铜，工业上很少采用；活性炭吸附法：这是从卤水中提碘最早采用的方法。卤水先酸化
17、，通氯气氧化，游离碘用活性炭吸附，再用碱液浸泡或煮沸活性炭，使制成碘化钠溶液，同时也使活性炭再生以便循环使用，再酸化通氯析出碘，精制得产品。从天然硝石矿中浸取硝石时得到的母液含有钠的碘化物和碘酸盐，用亚硫酸氢钠或亚硫酸钠处理能得到游离碘。国外在海藻中提取碘的方法主要是氧化离子交换法，由于海藻产量有限，碘的收率约为 60%，所以碘的常量不多 【8】 。而我国在工业上曾采取淀粉法、活性炭法、溶剂萃取法和空气吹出法从某些海藻灰浸取液，地下卤水或制盐母液中提取碘 9。但空气吹出法耗电多，对能源的消耗很大，其它方法产率低，不适宜低温生产且必须建厂于原料集中的地方。这些都极大地限制了这些方法的广泛应用。寻
18、找一种成本低、效果好的提碘方法势在必行。（三）制碘工业的发展趋势在地下卤水溶液中加入复合氧化剂作为氧化反应氧化剂，用空气吹出其中的分子碘，然后用含 SO2酸性溶液吸收，吸收液的 pH 值在 16 之间，再加入双氧水，使碘析出，过滤和分离，得成品碘。本实验提取碘的原料，选择地下卤水中碘的含量通常为2030mg/L。如选用复合氧化剂，可以提高氧化剂的效率，经试验，加入五氧化二钒后的双氧水，可降低 30左右的氧化剂用量。可以对低含量的碘进行提取，扩大了提取碘的原料的选择范围。我国科研人员从七十年代初期就开始了对树脂吸附方法的研究。吸附树脂多为苯乙烯型或 2-甲基丙烯酸酯型,理化性质稳定,不溶于水、酸
19、、碱及常用有机溶剂 10。大孔吸附树脂既能通过表面作用和形成氢键来产生吸附作用,同时其本身的多孔状结构又具有筛选作用,吸附和过筛作用以及本身的极性使得大孔吸附树脂具有吸附、富集、分离不同母核结构化合物的功能 11-14。该法耗电、耗煤极少，设备简单，操作方便，易于实现机械化、自动化，又适宜低温生产，且只要求原料相对大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究4集中。因此这种方法一出现就引起了行家们的普遍关注。现在该方法已取代其它方法成为工业制碘的主要方法。但从前的研究仅限于普通树脂 717 型和 2017 型。曾经还有人用南开大学化工厂生产的 D201 大孔树脂
20、15提取过卤水中的碘，但这几种树脂的吸附量不是很大，成本相对较高。随着工业化的发展，使用寿命长、交换能力强、反应速度快等优点的新型树脂不断的被研制，为碘的提取创造了有利条件 16。其中大 孔吸 附 树 脂 是 一 类 新 型 的 非 离 子 型 高 分 子 吸 附 剂 ， 树 脂 通 常 依 其 极 性 分 为 非 极 性 、 弱极 性 、 极 性 三 类 ， 树 脂 的 结 构 一 般 为 苯 乙 烯 、 丙 烯 酸 酯 或 甲 基 丙 烯 酸 酯 、 丙 烯 酸 或氧 化 氮 类 。 树 脂 吸 附 性 能 的 优 劣 是 由 其 化 学 和 物 理 结 构 决 定 的 。（四）本实验的研
21、究方法本实验主要通过大孔强酸性苯乙烯系高 分 子 弱 极 性 阳 离 子 交换树脂(D61 型)吸附法提取卤水中的碘 17。通过对酸化条件、氧化条件、流速、解吸及再生条件的不同选择，寻找出吸附、解吸及不同树脂再生的最佳条件，确定生产碘素的工艺流程，为树脂法提碘的工业化生产提供必要的可用数据。（五）本实验研究的目的和意义我国卤水资源十分丰富，尚有 85%未被利用。为了综合利用卤水，开发卤水资源，解决目前缺碘问题，并进一步降低碘产品成本，研究树脂吸附法提取海水中碘的技术具有非常重要的意义。大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究5二、 实验部分（一）仪器和药品PH
22、S-3 型酸度计 电子天平 烧杯（50ml 、100ml、1000ml） 量筒（10ml、100ml） 移液管（1ml、10ml） 容量瓶（100ml、1000ml） 铁架台 漏斗 锥形瓶离子交换柱（ 60mm,长 600mm） 卤水（含碘 25mg/L，其中只含有 NaI）D61 型树脂 三氯化铁 硫酸 盐酸 氯化钠 亚硫酸钠 重铬酸钾 硫代硫酸钠 碘化纳 四氯化碳（均为分析纯）（二）试剂1标准储备液(1) 卤水标准储备液准确称取 2.5gNaI，用 100ml 蒸馏水溶解，并移入 1000ml 的容量瓶中，用去离子水稀释到刻度摇匀，此溶液 I-含量为 2500 mg/L。(2) FeCl3
23、 标准储备液准确称取 27.0299g FeCl3 固体，用 100ml 蒸馏水溶解，并移入 1000ml 的容量瓶中，用去离子水稀释到刻度摇匀，此溶液 FeCl3 的浓度为 10-3mol/ml。(3) Na2S2O3 标准储备液准确称取 62.0467g Na2S2O3 固体，放入 100ml 的烧杯中，加入煮沸已冷却的蒸馏水溶解，稀释至 100ml，移入棕色瓶中，放在暗处保存，待标定。(4) Na2SO3 标准储备液准确称取 8g Na2SO3 固体，放入 100ml 的烧杯中，用蒸馏水溶解，并稀释至 100ml,此溶液 Na2SO3 的含量为 8%。(5) HCl 标准储备液准确量取
24、3.5mlHCl，加入到 100ml 的烧杯中，用蒸馏水稀释至 100ml，此溶液HCl 的含量为 3.5%。大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究62标准工作液(1) 卤水标准工作液准确移取 100ml 卤水标准储备液，移入 1000ml 容量瓶中，用去离子水稀释到刻度，摇匀备用，此溶液 I-含量为 2500g/ml。(2) FeCl3 标准工作液准确移取 100ml FeCl3 标准储备液，移入 1000ml 容量瓶中，用去离子水稀释到刻度，摇匀备用，此溶液 FeCl3 浓度为 10-4mol/ml。(3) Na2S2O3 标准工作液准确移取 100ml
25、 Na2S2O3 标准储备液，移入 1000ml 容量瓶中，用去离子水稀释到刻度，摇匀备用，此溶液 Na2S2O3 的浓度为标准储备液的十分之一，即 C1。准确移取 100ml 浓度为 C1 的 Na2S2O3 标准工作液，移入 1000ml 容量瓶中，用去离子水稀释到刻度，摇匀备用，此溶液 Na2S2O3 的浓度为标准储备液的百分之一，即C2。(4) 解吸剂准确移取 40ml Na2SO3 标准储备液和 60ml HCl 标准储备液，将两溶液混合在100ml 的烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀，此溶液 Na2SO3 和 HCl 的体积比为 11.5。(5) 再生液准确称取 8.00gNaCl 固体，
26、放入 100ml 的烧杯中，用蒸馏水溶解，并稀释至100ml，此溶液 NaCl 的含量为 8%。(5) EDTA 工作液准确称取 16.00g 乙二胺四乙酸，放入 100ml 的烧杯中，用蒸馏水稀释至 100ml，加热溶解，此溶液 EDTA 浓度为 0.004mol/ml。3. Na2S2O3标准储备液的标定用差量法精确称取在 130150烘干的 K2Cr2O7 0.0059g，放入 250ml 磨口容量瓶中，加 25ml 蒸馏水使之溶解，加入 3ml 21 的 Hcl 和 1gNaI，轻轻摇匀，盖好瓶塞，用蒸馏水封口，放在暗处反应 5min，然后加入 50ml 蒸馏水稀释，立即用 Na2S2
27、O3 标准大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究7)6/1()(0)( 7203272OCrKMVmOSNacr储备液滴定，此时溶液呈草黄色，滴定至接近终点是加入 5ml 0.2%淀粉指示剂，继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色，即为终点。 根据称取 K2Cr2O7 的质量和滴定时消耗 Na2S2O3 标准溶液的体积，可计算出Na2S2O3 标准溶液的浓度 19。计算公式如下： (2.1) 式中 K2Cr2O7 的质量，g；72CrmV滴定时消耗 Na2S2O3 标准溶液的体积，ml；V0空白试验消耗 Na2S2O3 标准溶液的体积，ml；M( K2Cr2O7)以
28、（ K2Cr2O7）为基本单元的 K2Cr2O7 摩尔质量（49.03g/mol ）。6161此溶液 Na2S2O3的浓度为 2.510-3mol/ml。则 Na2S2O3标准工作液浓度 C1=2.510-5mol/ml，C 2=2.510-7mol/ml。4. 树脂处理将树脂移至烧杯中，用蒸馏水浸泡（24 小时），用 HCl 调至 PH=3.0，备用。5萃取和蒸馏取已洗脱过树脂的洗脱液 40ml 和 20ml 四氯化碳溶液混合于分液漏斗中，振荡20min 后静置分层，将有机相转入蒸馏瓶中，在水浴上加热，控制温度 60，有紫色的碘蒸汽生成时，用冷的干燥的玻璃烧杯收集，紫色的碘蒸汽在冷的器壁处结
29、晶成单质碘。大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究8三、结果与讨论（一）饱和吸附量的测定1.0258gNaI（内含 I-0.7005g），经过量氧化剂（FeCl 3标准储备液）氧化后，由1.00g 干树脂吸附。流出液经还原分析共含 I-0.0461g，则共吸附碘 0.7005-0.0461=0.6544g，即饱和吸附量为 0.6544g/g 干树脂。文献表明：氟化钠、柠檬酸和 EDTA 等溶剂对 Fe3+的有掩蔽作用 22，其中 F-与 I-发生置换反应，柠檬酸加入过量也会对 I-产生影响，故选择 EDTA 掩蔽 Fe3+，反应式如下Fe3+ + H2Y2-
30、 FeY - + 2H+（二）酸化条件的选择树脂吸附碘分子，可用下式表示R = N+ Cl- + I2 = R N +(ClI2)为了吸附卤水中碘离子，必须将其氧化成碘分子：2I- - 2e = I2碘分子在水中可能发生部分水解，为了抑制碘分子的水解，上述的氧化反应应该在酸性条件下进行。向卤水中加入酸可抑制碘的水解，提高氧化率，使更多的碘被吸附。选择 PH=4.0 的酸化条件最为合适。取 1000ml 的卤水，测定加酸量与 PH 之间的关系，数据见下表。表 3.1加入 H2S2O4(ml) 0 0.28 0.38 0.48 0.58 0.60 0.64 0.72卤水 PH 值 6.6 6.26
31、 5.74 5.32 4.72 4.03 3.52 2.59（三）氧化条件的选择Cl2 ，Br 2被树脂吸附的能力远大于 I2，而且卤水中 Cl-和 Br-含量又远大于 I-。因此选好氧化剂很重要。本实验选用的氧化剂为 Fecl3，只氧化 I-，不氧化 Cl-、Br -，故不会影响吸附效果。反应式为：2Fe3+ + 2I- 2Fe 2+ + I2大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究9由于水解及其它因素影响，加入氧化剂的量必须多于理论量，才能使碘完全氧化。不同的 PH 值下的配氧化率与氧化率关系如表 3.2表 3.2 卤水 PH 值 3.0配氧化剂率（ %）
32、65 78 100 130 195氧化率（ %）48.1 67.2 81.8 86.4 88.9卤水 PH 值 4.0配氧化剂率（%） 65 78 100 130 195氧化率（ %）58.9 71.6 84.6 88.9 90.8卤水 PH 值 5.0配氧化剂率（ %）65 78 100 130 195氧化率（ %）67.3 73.6 87.9 90.4 92.4由表 3.2 看出，在 PH=4.0 的酸度下，配氧化剂率为 130%时氧化率为 88.9%，当配氧化剂率增值 195%时，氧化率为 90.8%，只增加了 2.14%。过高的配氧化剂率对氧化率的提高不是太明显，且大大增加了氧化剂的用
33、量，同时还影响分析。因此，选择酸度在 PH=4.0，配氧化剂率为 130%的氧化条件比较适宜。（四）流速的选择卤水经氧化剂（FeCl 3）氧化后，流经树脂的速度对吸附率及生产能力有较大的影响。流速太快，会使部分碘分子来不及吸附就穿透了；流速太慢，虽然提高了吸附率，但直接影响了生产速度。因此要选择适当的流速。大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究105000ml 经氧化剂（FeCl 3）氧化后的卤水，以不同的流速通过装有 0.3g 树脂的交换柱，测得数据列于表 3.3表 3.3流 速（ml/min）分段流量（ml）累积流量(ml)流过率(%)透碘总量(g)透碘
34、率(%)600 600 12.00 14646.00 2.361500 2100 42.00 35557.50 5.183.82900 5000 100.00 65909.75 9.09600 600 12.00 14322.00 4.521500 2100 42.00 34567.50 7.826.72900 5000 100.00 63517.25 12.39600 600 12.00 1393.95 7.071500 2100 42.00 32715.00 12.768.42900 5000 100.00 60385.25 16.71由表 3.3 看出：固定某一流速后，每一吸附周期开始时
35、，在一段时间内，卤水中的单质碘几乎全被吸附。而后单质碘的穿透率逐渐增加，说明树脂逐渐趋近于吸附饱和。从树脂的颜色上可以观察吸附程度。综合表 3.3 数据，选择流速 6.7ml/min 比较适宜，穿透率不是很大，吸附率也较高，速度也较快。大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究11（五）解吸及再生条件的选择使碘由单质成为离子进入液相，必须经过解吸和再生（总称洗脱）。本实验使用还原法，即用还原剂（8%Na 2SO3和 3.5%盐酸水溶液，体积比为 11.5，总量为200ml，树脂量为 3.0g）将碘单质还原成碘离子，再用再生液（8%Nacl 溶液 200ml）洗脱
36、，并使树脂再生。洗脱前要用 1 倍树脂床体积的蒸馏水清洗树脂 23 次。解吸时发生如下反应：Na2SO3 + I2 + H2O Na 2SO4 + 2HI据报道，强碱性阴离子交换树脂对卤水中的碘具有很强的吸附能力，但解吸、再生困难；而强酸性阴离子交换树脂的解吸和再生相对容易一些。本实验使用的树脂为用酸酸化了的阴离子树脂。解吸过程的终点是很容易把握的，从颜色上即可判断（树脂的颜色从红棕色变为淡黄色或无色即为终点），且误差很小。解吸所需时间与饱和吸附量、Na 2SO3 浓度及洗脱液浓度、流速有关。取 3g 树脂，经吸附达饱和后，用 200ml 解吸液与再生液依次洗脱载碘树脂，测得数据如表 3.4表
37、 3.4流速 各段接液量 各段碘浓度各段碘量 累计总碘量 树脂中总碘量 碘的洗脱率（ml/min）(ml) (mg/ml) (mg) (mg) (mg) (%)50 19.4710 973.5509 973.5509 49.5950 14.5473 727.3656 1700.9165 86.6450 4.4525 222.6269 1923.5434 97.983.450 0.2984 14.9203 1938.46371963.2098.7450 18.8546 942.7286 942.7286 48.0250 13.8449 692.2243 1634.9529 83.2850 3.7
38、222 186.1114 1821.0643 92.764.250 0.2591 12.9571 1834.02141963.2093.42大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究1250 16.5537 827.6851 827.6851 42.1650 13.6953 684.7642 1512.4493 77.0450 1.2211 61.0555 1573.5048 80.155.850 0.2081 10.4050 1583.90981963.2080.68由表 3.4 可看出，洗脱碘百分率随流速的减小而增高。若流速太小，生产能力会受到影响；流速过大
39、，洗脱碘百分率下降较大，严重影响收率，以 4.2ml/min 为宜。前150ml 洗脱液可洗脱碘 92.76%，最后 10ml 只洗脱下不到 1%，因此只收集前 30ml 回收产品即可，后 50ml 作循环再生液。（六）萃取和蒸馏条件的选择碘易溶于酒精、乙醚、氯仿、四氯化碳、二硫化碳等有机溶剂，将洗脱液与四氯化碳混合于分液漏斗中，振荡 20min 后，溶液分层，将有机相转入蒸馏瓶中。在水浴上加热，控制温度 60(四氯化碳的沸点为 78，故在蒸馏过程中要控制温度不能超过 78，否则产品不纯 【23】 )。用干燥的冷的玻璃杯收集紫色的碘蒸汽，紫色的碘蒸汽在冷的器壁处结晶成单质碘 24，称重。得纯碘
40、 1.834g。（七）树脂寿命实验取 1 克树脂，经酸化、氧化、吸附、解吸、再生的全部过程，如此反复 100 次，吸附量从 0.6544g/g 干树脂下降到 0.6437g/g 干树脂，下降率为 1.635%。当吸附量下降到饱和吸附量一半时，即认为树脂不再具有使用价值。设树脂使用寿命为X，X=1002（0.65440.6437）=4763,据此判断树脂使用寿命在 4700 次以上。大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究13原料卤水酸化卤水氧化卤水载碘树脂解吸液洗脱液氧化洗脱液萃取液晶体碘解吸树脂再生液 再生树脂回收萃取液树脂吸附萃取循环使用（八）工艺 流程根
41、据上述实验 步骤，可确定出该系统的工艺流程，如图 3.1 所示酸化氧化解吸大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究14二次氧化表 3.1 实验工艺流程示意图（九）系统实验数据根据实验所得数据，选择最佳提取工艺条件，进行系统实验，数据见表 3.5。表 3.5项 目 单 位 数 据 项 目 单 位 数 据原料卤水 PH值6.60 吸碘率 （%） 87.24酸化卤水 PH值4.00 解吸液体积 （ml） 200.00卤水中 I-浓度 （g/ml） 25.00 再生液体积 （ml） 200.00干树脂用量 （g） 0.30 洗脱液体积 （ml） 200.00饱和吸附量
42、 （mg） 196.32 洗脱液碘总量 （mg） 192.745投入卤水总量 （ml） 9000.00 洗脱流速 （ml/min） 4.20投入总碘量 （mg） 225.00 碘洗脱率 （%） 93.42吸附流速 （ml/min） 6.7 萃取溶剂量 （ml） 200.00配氧化剂率 （%） 130 蒸馏温度 60氧化率 （%） 88.90 萃取碘收量 （mg） 190.587树脂吸碘总量 （mg） 196.29 萃取碘收率 （%） 98.88循环使用大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究15透过碘总量 (mg) 28.71 总回收碘量 （mg） 190.5
43、87透碘率 （%） 12.76 总碘回收率 （%） 84.71吸碘总量 (mg) 196.29 饱和吸附量 （mg/g 干树脂） 654.40结 论1.用大孔强酸性苯乙烯系高 分 子 弱 极 性 阳 离 子 交换树脂(D61 型)吸附法从卤水中提取碘，效果好，浓度可富集到原浓度的 780 倍（见表 3.4）。2.纵观整个实验过程可看出，此法在技术上的可行性，经济上的合理性，效益的显著性是非常明显的，具有一定的工业化生产意义。3.本法所需原料和试剂均为国产，易制易得，来源充分，价格低廉。4.本法料液循环使用率较高，无“三废”释放，对环境污染较小。5.本法设备简单，操作方便，吸附及解析容易把握。实
44、现操作，管理自动化相对容易，为大规模工业化生产提供了有利条件和可靠数据。大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究16总 结通过此次创新实验，五名同学对专业和知识有了全新的认识和理解。一方面加深了我们对课本理论知识的理解，另一方面提高了我们的实践动手能力。这次实验跟我们以前做的实验不同，这次是我们真正意义上的自己亲自去完成。从前期的资料查阅、整理，实验方案的设计，到实验研究过程中的具体操作，实验数据的记录、整理，再到实验报告的最终完成等等，都是对我们一次全面的综合检验，每一个环节都充满了诱惑和挑战，我们真的感悟很多、收获很大。这次实验是最宝贵也最深刻的。它让我们
45、深刻体会到实验前的理论知识准备，做好充分的准备。也就是要事先了解将要做的实验的有关材料，如：实验要求，实验内容，实验步骤，需要查阅的文献，准备的实验药品，实验器材，最重要的是要记录什么样的数据和怎样做数据处理等等是多么地重要。虽然做实验之前，指导老师给我们指导了做实验的大致方向和怎样记录数据等，但如果自己没有一些基础知识做铺垫，那是很难做下去的。实验过程中全是我们学生自己动手来完成的，这样我们就必须弄懂实验的原理。我们做实验绝对不能人云亦云，不唯书，不轻信，只相信事实和真理，要有自己的看法、想法和见解。这样才能锻炼和培养创新思维和能力。一个人的力量是有限的，但团队的力量是无限的，在从方案设计到
46、实验研究的整个过程中，我们通力合作，集思广益，遇到问题时，我们各自提出解决方案，然后一起讨论，选择最优解，这样一起解决了很多问题。通过这次实验，我们认识到了团结合作的重要性，增强了团结协作的意识，培养了团队精神。这对于我们以后走上工作大 孔 树 脂 吸 附 法 从 卤 水 中 提 取 碘 的 工 艺 研 究17岗位将具有重要而深远的影响。同时，通过本次实验也暴露了我们的许多不足之处，如所学的知识不扎实，动手能力有待提高。我们会在今后的学习生活中着重改进。虽然此次创新即将结题，但它留给我们的财富和经历弥足珍贵，将使我们终身受益。在思想方面：树立了严肃认真、精益求精、一丝不苟的科学精神，培养了不畏
47、艰险、求实创新、勇于探索、扎实肯干的工作作风以及研究型学习和规范良好的实验习惯，自信心得到了极大的提高。期待自己能为祖国建设出一份力。在知识方面：开阔了视野，拓宽了知识面，锻炼了查阅资料、数据处理、自主学习能力和实际操作技能。培养了创新思维和能力，学会了实验和创新的方法。四年来学习的理论知识得以在实践中加以验证和应用，初步学会了科研的思路和方法。在其他方面：组织能力和协调能力得到强化，五名同学有分工、有协作，大家善于合作，勇于承担责任，勤于思考，互帮互学，甘于奉献。集体荣誉感和团队精神得到加强。自身综合素质全面提升。我们圆满地完成了预期的创新实验全部任务，充分体会了辛勤耕耘的感觉，收获极大。真
48、是“天道酬勤”。一分耕耘，一分收获。我们将继续努力，一直向前！参 考 文 献1 中国百科知识网，元素碘.2 王忠军健康时报科学与你 2006.06.01.3 刘兴芝等，辽宁化工，（1986）.4 中国公共卫生管理 2006 年第 22 卷第 4 期.5 碘的生态学，5 月 3 日献血专栏.6 Sammy,N.Biological systems in north-wesrern Australia solar salt fields.Six Symposium on Salt Vol.l.1985.207-215. 7 Sorgeloos,P.and W.Tackaert,Roles and
49、poten-tials of Artemia in coastal saltworks.Proceedings of International Symposium on Biotechnology of saltponds.1991.69-77.8 童登珈、孙卫慎，海盐与化工，（1972）9 浙江舟山盐业研究所，海盐与化工，（1977）.10 离子交换与吸附，2 卷 1 期（1986）.11 芦绪芳，大孔吸附树脂的特点及其在皂甘分离中的应用 1671-5098(2005)08A-2139-02. 12 李伯庭,李小进.大孔吸附树脂在天然产物分离中的应用J.中草药,1990,21(8):42.13 朱浩,侯世祥.大孔吸附树脂吸附纯化不同中药有效部位特性研究J
