本發(fā)明涉及一種碘酸鹽的制備方法。
背景技術(shù)：
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(xué)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(xué)分析中 作基準(zhǔn)試劑，也可作為碘質(zhì)補(bǔ)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〕：
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、3〕：
(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(yīng)中還可逸出有害有毒氣體，處理較難，操作也復(fù)雜。方法5對設(shè)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(dǎo)。 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(fù)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(xué) 分析、碘質(zhì)補(bǔ)充藥、食品與飼料添加劑。
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： 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(fù)雜而未見有工業(yè)化報導(dǎo)。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(fù)雜、流程長、能耗高、產(chǎn)品質(zhì)量低、成本高 等缺點(diǎn)，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(dǎo)。
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(jìn)制 造碘酸鹽的工藝，進(jìn)而降低成本，提高質(zhì)量。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
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)碘酸鹽的工業(yè)制備方法。
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(yīng)，即可制取相應(yīng)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(fù)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(yīng)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(yīng)量的雙氧水反應(yīng) ，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(yīng)，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、碘酸等鹵酸在碘的雙氧 水氧化反應(yīng)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(yīng)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。
上述反應(yīng)生成的反應(yīng)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(jìn)行反應(yīng)，此反應(yīng)同樣不會產(chǎn)生雜質(zhì)，只需進(jìn)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(shè)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(jìn)性更為明顯。
采用本發(fā)明所指的碘酸鹽的生產(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(yīng)，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(diǎn)。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(zhǔn))：繼而在此純碘酸溶液中 加入適量的氫氧化物或堿金屬碳酸鹽溶液，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(dá)85-95％。
本發(fā)明的參考文獻(xiàn)：
(1)、《(無機(jī)化學(xué))》上冊，第二版，北京師范大學(xué)、華中師范大學(xué)、 南京師范大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室編；高教出版社，1986年2月出版；
(2)、《無機(jī)化學(xué)物合成手冊)》第一卷，日本化學(xué)會編，化學(xué)工業(yè) 出版社，1983年10月出版；
(3)、《無機(jī)制備化學(xué)手冊)》上冊，〔德〕喬治·勃勞爾主編， 化學(xué)工業(yè)出版社1959年7月出版：
(4)、《世界精細(xì)化工手冊))續(xù)編，化學(xué)工業(yè)部科學(xué)技術(shù)情報研 究所，1986年5月出版。
下面實施例對本發(fā)明作詳細(xì)的闡述。
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(yīng)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70℃的條件下，反應(yīng)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(zhǔn))。繼而在溫度50℃的 條件下，不斷地攪拌，并慢慢加入濃度為40％的碳酸鉀溶液，使反應(yīng) 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(yīng)釜內(nèi)蒸發(fā)再結(jié)晶，結(jié)晶可用蒸餾水淋洗， 最后將洗好的結(jié)晶于100℃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，其收率以碘計為91％。
實施例2：
在一500立升的反應(yīng)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90℃的條件下反應(yīng)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(jìn)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59.4公斤，其含量不低于99.0％。以碘計算，其收率為90％。
實施例3：
在-500立升的反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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 。其收率以碘計為89％。