X-CT系列造影剂生产废液中碘的回收方法转让专利

申请号 : CN200910074438.3

文献号 : CN101554994B

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发明人 : 苏斌林汤芝平陈林陈万成高志伟褚丕明苏蔚康福堂

申请人 : 山西新天源医药化工有限公司

摘要 :

X-CT系列造影剂生产废液中碘的回收方法,是首先将废液进行蒸煮回流处理,回收大部分游离单质碘,再经还原处理,将大部分高价碘还原为单质碘析出,过滤分离,滤液再经氧化处理,将大部分碘负离子氧化成单质碘析出,过滤分离,最后将滤液经活性炭吸附与升华结晶处理,将低浓度游离单质碘完全回收。本发明的碘回收方法适合于处理酸性强、碘含量高和碘存在形式多样的含碘废液,既解决了X-CT系列造影剂生产过程中含碘废液排放,造成环境污染的问题,又实现了碘的回收和生产废液的循环利用。

权利要求 :

1.X-CT系列造影剂生产废液中碘的回收方法,是首先将X-CT系列造影剂生产废液进行蒸煮回流处理,以回收废液中大部分的游离单质碘;再经还原处理,将废液中的大部分高价碘还原为单质碘的形式析出,过滤分离;滤液再经氧化处理,将大部分的碘负离子氧化成单质碘的形式析出,再次过滤分离;最后将滤液经活性炭吸附与升华结晶处理,以将滤液中的低浓度游离单质碘完全回收。

2.根据权利要求1所述的X-CT系列造影剂生产废液中碘的回收方法,其特征是按照以下顺序的操作步骤回收X-CT系列造影剂生产废液中的碘:

1)将X-CT系列造影剂生产废液置于常压或减压装置中,直接或间接加热至回流状态,蒸煮回流处理1~2h,将废液中的大部分游离单质碘升华结晶,并收集碘;

2)在蒸煮回流处理后的生产废液中加入还原剂,于-30~40℃下还原处理20~40min,将废液中的高价碘还原为单质碘固体,过滤分离,收集单质碘;

3)向还原处理后的滤液中加入氧化剂,于-30~20℃下氧化处理20~40min,以将废液中的碘负离子氧化为单质碘固体,过滤分离,收集单质碘;

4)向氧化处理后的滤液中加入过量的活性炭,充分搅拌,滤干,再经直接升华结晶处理,以回收滤液中剩余的游离碘单质。

3.根据权利要求2所述的X-CT系列造影剂生产废液中碘的回收方法,其特征所使用的还原剂为亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求2所述的X-CT系列造影剂生产废液中碘的回收方法,其特征是所使用的氧化剂为次氯酸盐、氯酸盐、三价铁盐、亚硝酸盐、双氧水中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求2所述的X-CT系列造影剂生产废液中碘的回收方法,其特征是在第2)步与第3)步的还原、氧化处理过程中,以溶液的电位来确定还原与氧化处理的终点。

6.根据权利要求2所述的X-CT系列造影剂生产废液中碘的回收方法,其特征是第4)步中的活性炭经升华结晶处理,脱除吸附的碘后循环利用。

7.根据权利要求1所述的X-CT系列造影剂生产废液中碘的回收方法,其特征是按照以下顺序的操作步骤回收X-CT系列造影剂生产废液中的碘:

1)将X-CT系列造影剂生产废液置于常压或减压装置中,直接或间接加热至回流状态,蒸煮回流处理1~2h,将废液中的大部分游离单质碘升华结晶,并收集碘;

2)以铂、钛、铅、钛基铂、钛基铅或石墨为阴极电极材料,在0.5~20mA/cm2的电流密度下,还原处理蒸煮回流后的废液0.5~1.5h,将其中的高价碘还原为单质碘固体,过滤分离,收集单质碘;

3)以铂、二氧化铅、钛基铂或钛基二氧化铅为阳极电极材料,在0.5~20mA/cm2的电流密度下,氧化处理还原处理后的滤液0.5~1.5h,将其中的碘负离子氧化为单质碘固体,过滤分离,收集单质碘;

4)向氧化处理后的滤液中加入过量的活性炭,充分搅拌,滤干,再经直接升华结晶处理,以回收滤液中剩余的游离碘单质。

8.根据权利要求7所述的X-CT系列造影剂生产废液中碘的回收方法,其特征是在第2)步与第3)步的还原、氧化处理过程中,以溶液的电位来确定还原与氧化处理的终点。

9.根据权利要求7所述的X-CT系列造影剂生产废液中碘的回收方法,其特征是第4)步中的活性炭经升华结晶处理,脱除吸附的碘后循环利用。

说明书 :

技术领域

本发明涉及一种碘的回收方法,特别是涉及含碘X-CT系列造影剂生产废液中碘的回收方法。

背景技术

X-CT系列造影剂如碘海醇、碘帕醇、碘佛醇、碘克沙醇等是一类新型、高效和应用最为广泛的造影剂,其结构简式如下:

在X-CT系列造影剂生产过程中,碘化反应是影响造影剂生产成本和产生污染性废液的主要决定步骤,因此,必须对X-CT系列造影剂碘化反应生产废液中的碘(主要以I-、I2、I+等形式存在)进行回收。
目前,关于碘的回收方法主要有:
1)氧化法:即用氧化剂或电氧化法将碘离子氧化为游离态的碘,再进行分离。常用的氧化剂有次氯酸盐、氯酸盐、三价铁盐、亚硝酸盐和双氧水等。(如CN101041422A、CN1147348C、US2385483、US1881487、US2090866、CN85107208B等)。
上述方法一般只适合于处理含碘负离子(I-)废液中碘的回收,且需严格控制氧化剂的用量,否则会进一步将碘单质氧化成高价碘离子。
2)还原法:即用还原剂如亚硫酸钠、硫代硫酸钠或电还原法等,将高价碘(I+、I3+、I5+、I7+)还原为单质碘游离析出,达到与溶液分离的目的(环境科学,1992,13(6):43-48;Nuclear Instruments and Methods in Physics ResearchB,1997,123:352-355;Talanta,1997,44:577-583;I1 Farmaco,2003,58:285-292;等)。
该法仅适合于处理含高价碘(In+)废液中碘的回收,同时也需严格控制还原剂的用量,否则会进一步将碘单质还原为碘负离子(I-)。
3)离子交换法:将含碘废液通过与碘离子电性相反的离子交换树脂进行吸附,然后再经解析、碘析等操作来回收碘(CN1331733C、US1058429、US1075049、US4131645、CA763352、CN1300599A等)。该法虽可以起到富集碘的作用,但仅适合处理碘含量相对较低的含碘废液,否则树脂的用量和再生费用很高。
4)空气吹出法:先将含碘废液用盐酸酸化,再通入氯气氧化,同时吹入空气将游离碘吹出,用二氧化硫吸收后,通氯气使碘游离(US4013780、US3346331、US6004465、CN101323434A等)。该法虽适合处理高含碘量废液中碘的回收,但需特殊设备,且操作过程中使用到氯气、二氧化硫等高毒性气体,因此环境污染比较严重,一般较少使用该法。
5)浮选法:将I-转变成I3-或碘的化合物,然后加捕收剂如十六烷基三甲基溴化铵等与I3-形成疏水离子化合物;再将溶液转入浮选柱中,加入惰性有机溶剂,通入氮气浮选,使碘富集在有机相中;最后再进行碘析处理(DE1363491、US3219409等)。该法同样可以富集碘,适合处理低含碘量废液,但捕收剂价格昂贵、有机溶媒用量大、回收成本较高。
6)活性炭吸附法:利用活性炭显著的吸附性能、巨大的比表面积、发达的孔隙结构和稳定的化学性质,以活性炭直接吸附废液中的单质碘(I2),再经升华结晶回收碘(US1944423;Biomass and Bioengergy,2004,27:89-96;Tetrahedron Letters,2002,43:879-882;精细石油化工,2003,5:30-31等)。该法操作简单、成本低,但一般适合处理含量低、且以碘单质形式存在的含碘废液。
7)萃取-蒸馏法:向含碘废液中加入碘溶解度更大的有机溶剂将碘萃取出来,再采用蒸馏法将碘与有机溶剂分开,从而达到回收碘的目的(CA815975、DE1164691等)。该法一般仅适合处理以碘单质(I2)形式存在的含碘废液,且由于碘的升华性,很难与萃取剂有机溶剂彻底分开。
8)液膜技术:在中性油中加入适量表面活性剂,形成油包水型乳化液,再与含碘废液形成水包油包水的分散体系,有选择地分离和富集废液中的碘,同时碘在内相中发生不可逆反应,生成难以逆向扩散的产物(MicrochemicalJournal,2001,69:45-50;化学通报,1995,1:28-30;化学推进剂与高分子材料2000,2:37-39等)。这是一种分离和富集碘的新途径,但该技术还不完善,有待进一步深入研究。
由此可见,上述各种碘回收技术均仅适合于处理以单一形式存在的含碘废液,而不适合处理酸性强(pH=0.3~1.0)、碘含量高(以I+计,含碘3.0~4.0%)以及碘的存在形式多样(同时存在I-、I2、I+等形式)的含碘X-CT系列造影剂生产废液。因此,研究和开发一种环保、经济、操作简便、成本低廉、回收率高并适合处理X-CT系列造影剂生产废液的碘的回收工艺非常必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种从X-CT系列造影剂生产废液中回收碘的方法。
本发明从X-CT系列造影剂生产废液中回收碘的方法是首先将X-CT系列造影剂生产废液进行蒸煮回流处理,以回收废液中大部分的游离单质碘(I2);其次经还原处理,将废液中的大部分高价碘(I+等)还原为单质碘的形式析出,过滤分离;滤液再经氧化处理,将大部分的碘负离子(I-)氧化成单质碘的形式析出,再次过滤分离;最后将滤液经活性炭吸附与升华结晶处理,以将滤液中的低浓度游离单质碘完全回收。
本发明具体是按照以下顺序的操作步骤回收X-CT系列造影剂生产废液中的碘:
1)将X-CT系列造影剂生产废液置于常压或减压装置中,直接或间接加热至回流状态,进行蒸煮回流处理,以将废液中大部分的游离单质碘(I2)升华结晶,并收集碘。蒸煮回流处理的时间一般为1~2h。
2)在蒸煮回流处理后的生产废液中加入还原剂,于-30~40℃下还原处理20~40min,以将废液中的高价碘(I+等)还原为单质碘固体,过滤分离,收集单质碘。其中,所使用的还原剂为亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐中的一种或几种的混合物。
或者,以电化学还原法处理蒸煮回流后的废液,将其中的高价碘(I+等)还原为单质碘固体,过滤分离,收集单质碘。其中,还原处理的电流密度为0.5~20mA/cm2,阴极电极材料为铂、钛、铅、钛基铂、钛基铅或石墨等,处理时间0.5~1.5h。
3)向还原处理后的滤液中加入氧化剂,于-30~20℃下氧化处理20~40min,以将废液中的碘负离子(I-)氧化为单质碘固体,过滤分离,收集单质碘。其中,所使用的氧化剂为次氯酸盐、氯酸盐、三价铁盐、亚硝酸盐、双氧水中的一种或几种的混合物。
或者,以电化学氧化法处理还原处理后的滤液,将其中的碘负离子(I-)氧化为单质碘固体,过滤分离,收集单质碘。其中,氧化处理的电流密度为0.5~20mA/cm2,阳极电极材料为铂、二氧化铅、钛基铂、钛基二氧化铅等,处理时间0.5~1.5h。
4)向氧化处理后的滤液中加入过量的活性炭,充分搅拌,滤干,再经直接升华结晶处理,以回收滤液中剩余的游离碘单质。
其中,在第2)步与第3)步的还原、氧化处理过程中,可以通过监控溶液的电位来准确把握溶液还原与氧化处理的终点。
第4)步中作吸附剂用的活性炭,在经升华结晶处理,脱除吸附的碘后,可多次循环利用。
经本发明上述处理方法处理后得到的液体,可以循环用作制备X-CT造影剂的溶剂。
由于X-CT系列造影剂的碘化反应生产废液中含有游离的单质碘,所以本发明先对废液进行蒸煮回流处理,以回收大部分的游离碘,防止在下一步的还原处理中将单质碘进一步还原为碘负离子,从而避免了试剂的浪费。
本发明的碘回收方法适合于处理酸性强(pH=0.3~1.0)、碘含量高(以I+计,含碘3.0~4.0%)和碘的存在形式多样(同时存在I-、I2、I+等形式)的含碘废液,既解决了X-CT系列造影剂生产过程中含碘废液排放,造成环境污染的问题,又实现了碘的回收和生产废液的循环利用。
本发明的碘回收方法克服了现有碘回收工艺的不足,与现有技术相比,具有环保、经济可行、操作简便、成本低廉、回收率高和适用范围广等优点,具有工业化前景。

具体实施方式

实施例1
取X-CT系列造影剂碘化反应的黑色生产废液300mL(以I+计,含碘3.5%)于常压回流装置中,直接加热蒸煮回流处理1.0h,水浴冷至室温,收集冷凝管壁上附着的碘单质,收率约为31.3%。将反应器中的溶液控温在0℃,搅拌下分批加入3.5gNa2SO3,以电位监控法确定还原反应终点,静置20min,过滤,收集固体碘单质,收率约为40.4%。将滤液重新放回反应器中,搅拌下缓慢滴加6mL30%H2O2,以电位监控法确定氧化反应终点,析出颗粒状固体,静置20min后过滤,收集固体碘单质,收率约为12.1%。滤液再次放回反应器中,搅拌下加入10g活性炭,充分搅拌,过滤,滤液基本无色,透亮,可用作制备X-CT系列造影剂的反应液,活性炭直接加热,升华结晶,回收活性炭上吸附的碘,收率约为14.0%,升华处理后的活性炭循环套用。碘的总回收率达97.8%。
实施例2
取300mLX-CT系列造影剂碘化反应的生产废液(黑色,以I+计,含碘3.2%)于常压回流装置中,直接加热蒸煮回流处理1.0h,水浴冷至室温,收集冷凝管壁上附着的碘单质,收率约为30.2%。以上述处理后的废液作阴极液,铅板作阴极,外接盐桥,水作阳极液,二氧化铅作阳极,控制阴极电流密度5mA/cm2,搅拌下电还原处理1h,静置过滤,收集固体碘单质,收率约为39.7%。再以滤液作阳极液,二氧化铅作阳极,外接盐桥,水作阴极液,铅板作阴极,控制阳极电流密度10mA/cm2,搅拌下电氧化处理30min,静置过滤,收集固体碘单质,收率约14.5%。滤液放回反应器中,搅拌下加入10g活性炭,充分搅拌,过滤,滤液回收作制备X-CT系列造影剂的反应液,活性炭直接加热,升华结晶,回收活性炭上吸附的碘,收率约为12.2%,升华处理后的活性炭循环套用。碘的总回收率达96.6%。
实施例3
取400mLX-CT系列造影剂碘化反应的生产废液(黑色,以I+计,含碘3.9%)于常压回流装置中,直接加热蒸煮回流处理1.5h,水浴冷至室温,收集冷凝管壁上附着的碘单质,收率约为32.7%。将反应器中的溶液控温在-10℃,搅拌下分批加入3.3gNaHSO3,以电位监控法确定还原反应终点,静置30min,过滤,收集固体碘单质,收率约为38.4%。滤液重新放回反应器中,搅拌下缓慢滴加8mL30%H2O2,以电位监控法确定氧化反应终点,析出颗粒状固体,静置30min后过滤,收集固体碘单质,收率约为14.6%。滤液再次放回反应器中,搅拌下加入12g活性炭,充分搅拌,过滤,滤液回收作制备X-CT系列造影剂的反应液,活性炭直接加热,升华结晶,回收活性炭上吸附的碘,收率约为12.6%,升华处理后的活性炭循环套用。碘的总回收率达98.3%。
实施例4
取400mLX-CT系列造影剂碘化反应的生产废液(黑色,以I+计,含碘3.6%)于常压回流装置中,直接加热蒸煮回流处理1.5h,水浴冷至室温,收集冷凝管壁上附着的碘单质,收率约31.6%。以上述处理后的废液作阴极液,石墨棒作阴极,外接盐桥,水作阳极液,二氧化铅作阳极,控制阴极电流密度5mA/cm2,搅拌下电还原处理1.5h,静置过滤,收集固体碘单质,收率38.3%。滤液作阳极液,钛基二氧化铅作阳极,外接盐桥,水作阴极液,铅板作阴极,控制阳极电流密度15mA/cm2,搅拌下电氧化处理45min,静置,过滤,收集固体碘单质,收率约14.3%。滤液放回反应器中,搅拌下加入12g活性炭,充分搅拌,过滤,滤液回收作制备X-CT系列造影剂的反应液。活性炭直接加热,升华结晶,回收活性炭上吸附的碘,收率约11.9%,升华处理后的活性炭循环套用。碘的总回收率达96.1%。
实施例5
取400mLX-CT系列造影剂碘化反应的生产废液(黑色,以I+计,含碘4.0%)于常压回流装置中,直接加热蒸煮回流处理1.5h,水浴冷至室温,收集冷凝管壁上附着的碘单质,收率约33.6%。控制溶液温度为-15℃,搅拌下分批加入6.2gNa2S2O3,电位监控法确定还原终点,静置40min,过滤,收集固体碘单质,收率约40.2%。滤液重新放回反应器中,搅拌下缓慢滴加9mL30%H2O2(电位监控法确定氧化终点,析出颗粒状固体,静置30min,过滤,收集固体碘单质,收率约12.2%。滤液再次放回反应器中,搅拌下加入12g活性炭,充分搅拌,过滤,滤液回收作制备X-CT系列造影剂的反应液。所得活性炭直接加热,升华结晶回收活性炭上吸附的碘,收率约11.4%,升华处理后的活性炭循环套用。碘的总回收率达97.4%。
实施例6
取400mLX-CT系列造影剂碘化反应的生产废液(黑色,以I+计,含碘3.9%)于常压回流装置中,直接加热蒸煮回流处理1.5h,水浴冷至室温,收集冷凝管壁上附着的碘单质,收率约为32.7%。以上述处理后的废液作阴极液,钛板作阴极,外接盐桥,水作阳极液,二氧化铅作阳极,控制阴极电流密度10mA/cm2,搅拌下电还原处理40min,静置过滤,收集固体碘单质,收率约38.3%。滤液作阳极液,钛基铂作阳极,外接盐桥,水作阴极液,铅板作阴极,控制阳极电流密度10mA/cm2,搅拌下电氧化处理1h,静置,过滤,收集固体碘单质,收率约12.9%。滤液放回反应器中,搅拌下加入12g活性炭,充分搅拌,过滤,滤液回收用作制备X-CT系列造影剂的反应液。活性炭直接加热,升华结晶,回收活性炭上吸附的碘,收率约12.8%,升华处理后的活性炭循环套用。碘的总回收率达96.7%。