專利名稱：一種制備純碘酸溶液及其鹽類的工業(yè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種純碘酸及其鹽類的生產(chǎn)方法。
碘酸是碘的含氧酸之一，分子式為HIO3，工業(yè)上用作醫(yī)藥合成中間體、催化劑、化學試劑。碘酸鹽中常用的有堿金屬(如鈉、鉀)和堿土金屬(如鈣、鋇)的鹽類，其中碘酸鉀可用于化學分析中作基準試劑，也可作為碘質(zhì)補充劑，如食鹽加碘劑。而碘酸鈣用作食品和飼料的添加劑。這些產(chǎn)品在國內(nèi)外均有生產(chǎn)。
對目前國內(nèi)外已公開的碘酸及其鹽類的制備方法介紹如下(一)碘酸的制備方法(1)、氯氣氧化法〔1〕
(2)、濃硝酸氧化法〔1、2〕
(3)、雙氧水與濃硝酸氧化法〔3〕濃HNO3
其濃硝酸的加入量為投入精碘量的1.5倍。
(4)、氯酸氧化法〔1、2〕
(5)、臭氧氧化法。
上述各種方法中，方法1、2、3所得產(chǎn)物，實際上是混合酸，欲將此混合酸制取純凈的碘酸溶液工藝繁瑣，收率也低。而且方法2、4中，反應中還可逸出有害有毒氣體，處理較難，操作也復雜。方法5對設備要求高，而收率也不高。所以方法1、2、4、5均末見工業(yè)化的報導。方法3中因需要加入大量的濃硝酸，使所得的產(chǎn)品仍為混合酸，其制碘酸的工藝要求較高，分離過程復雜。
(二)碘酸鹽的制備方法碘酸鹽中使用較多的有碘酸鉀、碘酸鈉、碘酸鈣，一般用于化學分析、碘質(zhì)補充藥、食品與飼料添加劑。
(1)、碘酸鉀的生產(chǎn)方法①氯酸鉀氧化法(4)
②歧化法
③電解法電解目前國內(nèi)外用于工業(yè)化生產(chǎn)的是氯酸鉀氧化法。歧化法、電解法因收率低，分離復雜而未見有工業(yè)化報導。氯酸鉀氧化法因副產(chǎn)物多(KCl、Cl2、KNO3等)，尤其對有毒的氯氣需加以回收，所以存在分離工藝復雜、流程長、能耗高、產(chǎn)品質(zhì)量低、成本高等缺點，使此法不利于在企業(yè)中推廣。
關(guān)于采用中和法，用碘酸直接制取碘酸鉀的工業(yè)生產(chǎn)方法至今未見報導。
(2)、國內(nèi)碘酸鈣的生產(chǎn)方法①將氯氣通入溶有碘的氫氧化鈣的沸騰溶液中。其主反應式為同時產(chǎn)生的副反應為②用碘和雙氧水、濃硝酸氧化法制備碘酸溶液(含硝酸)，再經(jīng)石灰乳中和，其主反應為濃硝酸同時產(chǎn)生的副反應為由于碘酸鈣是溶解度極小的，所以可比較容易地與副產(chǎn)物氯化鈣、硝酸鈣分離。
采用同樣工藝耒生產(chǎn)溶解度較大的堿金屬碘酸鹽，則其副產(chǎn)物的分離工作將是復雜而且產(chǎn)品的質(zhì)量很難提高，相應使生產(chǎn)成本提高。
鑒于目前國家要求對食鹽普遍加碘，所以國內(nèi)對藥用級和食品級碘酸鹽的需要量將會大增，由于涉及的范圍廣，人們普遍要求改進制造碘酸鹽的工藝，進而降低成本，提高質(zhì)量。
本發(fā)明的目的是要提供一種在簡化工藝的條件下低成本生產(chǎn)碘酸及其鹽類的工業(yè)方法。
本發(fā)明是這樣實施的本發(fā)明選用催化雙氧水氧化法制備純碘酸溶液，再用純碘酸溶液與氫氧化物或堿金屬碳酸鹽反應，即可制取相應的純碘酸鹽類。
在前述碘酸制備方法的(一)(3)雙氧水與濃硝酸氧化法中是以濃硝酸與雙氧水作為復合氧化劑氧化碘制取碘酸的，其中濃硝酸的用量為所投碘量的1.5倍，因此大量的硝酸根離子存在于碘酸溶液中，是不可能用這種混合酸與堿金屬的氫氧化物或碳酸鹽反應去制純碘酸鹽的。因為這種制備方法的雜質(zhì)分離工作太繁瑣，且質(zhì)量不高。
本發(fā)明選用投碘量的1—10％用量的硝酸，和相應量的雙氧水反應，直接制得純碘酸溶液。這種純碘酸溶液與堿金屬的氫氧化物或碳酸鹽反應，即可直接制得所需的碘酸鹽溶液，這種溶液中的微量硝酸鹽，是很容易分離的，由此可在成本不高的條件下制得質(zhì)量好的碘酸鹽。
同時，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)在少量的氯酸、溴酸、碘酸、氫碘酸等鹵族元素的含氧酸和非含氧酸在碘的雙氧水氧化反應中均有催化作用。其加入量為投碘量的0.5—50％。
本發(fā)明的關(guān)鍵在于在雙氧水對碘的氧化反應中選擇了以上的催化劑，于50℃—100℃的溫度下可使碘氧化成碘酸。
鹵素的含氧酸或非含氧酸上述反應生成的反應液不必分離雜質(zhì)，而可直接與氫氧化物或堿金屬的碳酸鹽進行反應，此反應同樣不會產(chǎn)生雜質(zhì)，只需進行蒸發(fā)、結(jié)晶、水洗、干燥等簡單步驟即可制得純凈的高質(zhì)量碘酸鹽。由于本發(fā)明所用的方法革除了其它方法中不可避免的雜質(zhì)分離過程和有害氣體的回收過程，從而大大縮短了工藝步驟，減少了設備投資，減少了能耗，降低了生產(chǎn)成本，又提高了產(chǎn)品質(zhì)量。本方法對制備溶解度較大的堿金屬碘酸鹽的優(yōu)越性、先進性更為明顯。
采用本發(fā)明所指的碘酸與其碘酸鹽的生產(chǎn)工藝，如欲制備藥用級碘酸鉀或食品級碘酸鈣可用工業(yè)優(yōu)級碳酸鉀或石灰乳與精碘、工業(yè)優(yōu)級雙氧水在規(guī)定的條件下反應，即可得到收率89-91％的純凈產(chǎn)品。
本發(fā)明所選用的催化劑具有用量少，催化效果顯著，工藝操作簡單，體系中無雜質(zhì)等特點。本發(fā)明的典型例子如下在50℃—100℃的溫度條件下，投入一定量的精碘，加入適量的水，定量的雙氧水和少量的硝酸或鹵素的含氧酸或非含氧酸，在保持溫度的條件下攪拌2—8小時，即可得到含量約為18—23％的純碘酸溶液，此碘酸的轉(zhuǎn)化率約為90—99％(以純碘投入量為計算基準)；繼而在此純碘酸溶液中加入適量的堿金屬氫氧化物或碳酸鹽溶液，使溶液的PH＝7，再將此中性溶液蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，最后制得含量高于99％的碘酸鹽，其收率以起始投碘量計算可達85—95％本發(fā)明的參考文獻(1)、《無機化學》上冊，第二版，北京師范大學、華中師范大學、南京師范大學無機化學教研室編；高教出版社，1986年2月出版；(2)、《無機化學物合成手冊》第一卷，日本化學會編，化學工業(yè)出版社，1983年10月出版；(3)、《無機制備化學手冊》上冊，〔德〕喬治·勃勞爾主編，化學工業(yè)出版社1959年7月出版；(4)、《世界精細化工手冊》續(xù)編，化學工業(yè)部科學技術(shù)情報研究所，1986年5月出版。
下面將結(jié)合流程圖與實施例對本發(fā)明作詳細的闡述。
附

圖1為本發(fā)明的碘酸與碘酸鹽的工藝流程圖。
參照附圖1，作以下實施例供參考。
本方法所用的原料、規(guī)格為精碘工業(yè)優(yōu)級雙氧水 工業(yè)優(yōu)級氫氧化物工業(yè)優(yōu)級堿金屬碳酸鹽工業(yè)優(yōu)級鹵素含氧酸或非含氧酸工業(yè)優(yōu)級蒸餾水或去離子水實施例1在一500立升的反應釜中，加入蒸餾水100公斤，雙氧水50公斤(按100％計)，硝酸(98％)2升，和精碘40公斤，不斷地攪拌，并將溫度控制在50℃—90℃的范圍內(nèi)，反應2—4小時，可制得含量為18％的碘酸溶液300公斤，碘酸的收率為98％(以投碘量為基準)。繼而在溫度20℃—50℃的范圍內(nèi)，不斷地攪拌，并慢慢加入濃度為40％的碳酸鉀溶液，使反應溶液的PH值等于7，碳酸鉀溶液的加入總量為61公斤。析出的結(jié)晶，經(jīng)過濾器過濾，母液返回反應釜內(nèi)蒸發(fā)再結(jié)晶，結(jié)晶可用蒸餾淋水洗，最后將洗好的結(jié)晶于70℃—110℃下干燥至含水量小于0.5％時，即得成品碘酸鉀(含量不低于99.0％)60公斤，其收率以碘酸計為91％實施例2在一500立升的反應釜中，加入無離子水20公斤，精碘40公斤，雙氧水(以100％計)60公斤，氯酸(濃度為10％)20公斤，在不斷攪拌下，控制溫度在50℃—90℃的范圍內(nèi)反應8小時，可得含量為23％的碘酸溶液235公斤，碘酸收率為98％(以碘計)。將碘酸溶液的溫度降至20℃后，慢慢加入濃度為40％的碳酸鉀溶液，使其PH值等于7時為止，計加入碳酸鉀溶液64公斤。此時已析出的結(jié)晶進入過濾器過濾，母液再蒸發(fā)結(jié)晶以回收碘酸鉀，經(jīng)過濾后的碘酸鉀結(jié)晶用去離子水淋洗后，取出結(jié)晶在75℃下干燥至含水量小于0.5％時，即可得成品碘酸鉀64公斤，其含量不低于99.0％。以碘計算，其收率為90％。
實施例3在一500立升的反應釜內(nèi)，加入精碘40公斤，雙氧水(以100％計)52公斤，蒸餾水100公斤，濃度為10％的碘酸溶液20公斤，在90℃下不斷攪拌，并反應6小時，可制得含量為20％的碘酸溶液281公斤，以碘計算，碘酸的收率為98％。將此碘酸溶液的溫度降至30℃，慢慢加入濃度為40％的碳酸鉀溶液，至此溶液的PH值等于7時為止，共加入此碳酸鉀溶液56公斤，將已析出結(jié)晶的反應料漿過濾，母液再蒸發(fā)以回收碘酸鉀，濾得的結(jié)晶用蒸餾水淋洗，然后取出結(jié)晶在95℃下干燥至游離水分低于0.5％，即得成品碘酸鉀(含量不低于99.0％)61公斤。其收率以碘酸計為89％。
權(quán)利要求
1.一種制備純碘酸溶液及其鹽類的工業(yè)方法，是采用精碘被雙氧水氧化制碘酸的方法，其特征在于采用的雙氧水氧化精碘制純碘酸的反應中加入少量硝酸或少量鹵素的含氧酸、非含氧酸作為氧化反應的催化劑，使用硝酸的加入量為所投精碘量的1—10％，使用鹵素的含氧酸、非含氧酸的加入量為所投精碘的0.5—50％；反應溫度在50℃—100℃范圍內(nèi)；其純碘酸的收率為90—99％(以碘計)。
2.一種制備純碘酸溶液及其鹽類的工業(yè)方法，其特征在于其碘酸鹽的制備是用純碘酸溶液直接用氫氧化物或堿金屬的碳酸鹽的溶液中和的方法；其中和反應的溫度控制在20℃—50℃的范圍內(nèi)，中和的PH值等于7；其碘酸鹽成品的純度為99％，其收率以碘酸計為85—95％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的氧化反應催化劑，其特征在于除采用硝酸外，主要是用氯酸、溴酸、碘酸、氫碘酸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備純碘酸及其鹽類的工業(yè)方法，它是采用精碘用雙氧水氧化的方法，并加入少量的硝酸或鹵素的含氧酸或非含氧酸來制成純碘酸溶液，此純碘酸溶液的收率以碘計可達98％，采用氫氧化物或堿金屬的碳酸鹽中和碘酸溶液，使其pH值等于7，即可制得純碘酸鹽的結(jié)晶，結(jié)晶經(jīng)用水洗、干燥后即為成品。其碘酸鹽的純度達99.0％其收率以碘酸計達85-95％。
文檔編號C01B11/22GK1117943SQ9411144
公開日1996年3月6日 申請日期1994年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月3日
發(fā)明者陳永良, 錢志鈞, 馬正平, 張自敏, 劉珍, 孫守湘 申請人:連云港市化工研究所