zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



Системний аналіз технологій вилучення йоду з високомінералізованих водних систем

 

Корчик Н.М., Буденкова Н.М.

Україна, м. Рівне, Національний університет

водного господарства та природокористування

 

Abstrakt: Iodine extraction technology out of accompanying water in oil extraction sites as well as various leaches being analyze by means of system analysis. There were established optimal parameters (pH, Eh, rH2) for every stage of technological process based on potentiometric method of analysis. They decrease the cost of the final product. High iodine extraction effect is gained due to elimination of side processes.

Keywords: iodine extraction, leaches, system analysis, redaction, oxidation, elektrolyze, H-index, redox potential, potentiometric titration.

 

Актуальним є розробка способів вилучення йоду із відходів, в тому числі із супутніх вод нафтових родовищ, стічних вод промислових виробництв. Ця вода високомінералізована і може нести шкоду довкіллю. Особливо актуальною є ця проблема для Закарпатської, Івано-Франківської, Вінницької областей та АР Крим, де розміщені нафтові родовища.

В даній роботі досліджені технології вилучення йоду з супутніх вод нафтових родовищ та інших розсолів із застосуванням системного аналізу. Цінність системного аналізу полягає в тому, що розгляд технологій цим методом створює основу для логічного і послідовного прийняття змін, що підвищує їх ефективність.

Початком ієрархічної структури хімічного виробництва є елементарні процеси, яки є типовими. Технології вилучення галогенів включають, як правило, комбінацію елементарних процесів, в тому числі типових для перетворення та розділення . Тому з точки зору системного аналізу хімічне виробництво потрібно розглядати як таке, що складається з основної та допоміжної підсистем.

Технологічні схеми вилучення йоду включають наступні стадії: попереднє очищення від домішок(нафтенових кислот, Феруму, солей твердості та ін.); вилучення із природних вод вилуговуванням; одержання концентратів та добування готового продукту окисненням І- [1].

Типовими процесами в основних підсистемах для окиснення і вилучення йоду з природних високомінералізованих вод є:

1) хімічні: вилучення йоду у формі нерозчинних солей хімічними реагентами: вилучення йоду з підземних вод можливо утворенням малорозчинних йодидів купруму, аргентуму, гідраргіруму при дії розчинних солей відповідних металів:

2) електрохімічні: виділення йоду електролізом шляхом окиснення йод-йону до елементарної форми та адсорбції на графітовому аноді;

3) масообмінні: виділення йоду з попереднім окисненням йод-йону хімічними реагентами до елементарної форми з наступною адсорбцією повітрям і отриманням концентрованих розчинів (більш відомий як повітряно - десорбційний метод).

В побічних підсистемах для добування йоду у формі продуктів (напівпродуктів) з концентратів є:

1) хімічні: вилучення з лужного розчину після поглинання йоду з йод-повітряної суміші, шляхом підкислення і оброблення окиснювачем для виділення вільного йоду:

2) масообмінні: десорбція з йонообмінних смол шляхом переводу йоду в органічну фазу; проводять спеціальними розчинниками в присутності йонів Mn2+; аніоніт після десорбції вилученого йоду регенерують і повертають на подальшу сорбцію йодид-йонів.

3) електрохімічні: електрохімічна десорбція з йод-вугілля заснована на пропусканні електричного струму крізь нагрітий електроліт (розчини NaCl , Na2SO4 і ін.), в яких знаходиться насичений йод-вуглець при цьому йод переходить в розчин, а потім, за рахунок підвищеної температури, сублімується; при цьому, можливо досягнути 100% вилучення.

4) комбіновані: термічна десорбція здійснюється при нагріванні насиченого йод-вугілля без доступу повітря при 200-4000С[2,3, 4].

Таким чином, технології вилучення галогенів з точки зору системного аналізу потрібно розглядати як складні технологічні системи, що включають основну підсистему для вилучення з природних високомінералізованих вод, та побічні для добування продуктів та напівпродуктів з концентратів ,яки включають типові процеси:

1) хімічні: підкислення, підлуговування, відновлення, окиснення, комплексоутворення;

2) масообміні: екстракція, абсорбція, адсорбція, десорбція;

3) електрохімічні: електроліз;

4) теплові.

Також слід зауважити, що використання системного підходу в технологічних схемах і процесах дозволяє значно спростити пошук та використання необхідної інформації для розробки і впровадження будь-якого видозміну технологічного процесу.

Для дослідження використовувалась високомінераліована вода Західних регіонів України. Системний аналіз застосований для основних положень методу хімічного осадження.

Основні параметри у системі осад-речовина: внутрішні: рН, Еh, rH2, мольне співвідношення реагентів, концентрації, зовнішні : температура, тиск тощо. Встановлено, що оцінку окисно-відновної рівноваги системи високо- мінералізованих вод в технологіях вилучення йоду за значенням Eh та rH2 можна проводити лише при однакових значеннях рН [1,4,5].

 

Таблиця 1. Склад високомінералізованих природних водних систем для вилучення цінних компонентів

п/п

Показники

Одиниці виміру.

Значення

1

Густина

г/м3

1.23-1.27

2

рН

 

2.4-6.85

3

Еh

мВ

195-490

4

rH2

 

11,5-30,6

5

Солевміст

г/дм3

239-412

6

Кальцій

мг/дм3

32000-75630

7

Магній

мг/дм3

6906-12920

8

Ферум

мг/дм3

7100-8600

10

Натрій

мг/дм3

33870-43510

11

Калій

мг/дм3

3000-9420

12

Сульфати

мг/дм3

71-200

13

Йодиди

мг/дм3

5.92-59.2

 

Вміст розчиненого йоду дозволяє проводити економічно-ефективне його вилучення з даних водних систем.

На основі результатів потенціометричного титрування встановлені основні параметри окисно-відновної та кислотно-основної рівноваги високо- мінералізованих водних систем в технології передочищення: Eh=+100мВ, рН=6, rH2=15,45.

Інший технологічний процес вилучення йоду із високомінералізованих вод, що досліджується системним аналізом, включає в себе:

а) окиснення йодид-йону до вільного йоду у присутності сульфатної кислоти Н2SO4 пероксидом гідрогену Н2О2, який діє як окиcник: 2І-→І2 ;

б)відгонка отриманого йоду І2;

в) розчинення йоду у суміші гідроксиду калію КОН та пероксиду гідрогену Н2О2, який за даних умов діє як відновник: І2→2І- ;

г) повторне окиснення йодид-йону до вільного йоду у присутності сульфатної кислоти та вилучення його у вигляді товарного продукту.

З точки зору системного аналізу далі наведені технологічні моделі.

Гідроліз йоду у лужному середовищі, який використовують для отримання концентрованих розчинів в йодному виробництві:

 

або

 

Рис. 2. Основна підсистема технологічного процесу отримання йоду

 

Рис.3. Допоміжна підсистема технологічного процесу отримання йоду

 

Однак, солі які утворюються -йодати та інші мають меншу розчинність і утворюють осад в процесі насичення розчину. Для запобігання цього явища і підвищення ефективності поглинання лужним розчином рекомендується проводити процес в присутності відновника - перокcиду гідрогену:

Для вилучення йоду у вільному стані застосовують             взаємодію KJ з підкисленим розчином Н2O2:

 ;                          (1)

цікавий приклад взаємодії йоду при рН=1 з пероксидом гідрогену:

, (2)

а також наступна взаємодія IO3- з пероксидом гідрогену при рН=2 з виділенням йоду:

                                               (3)

Перевагою даного методу є те, що в якості окисника і відновника використовується пероксид гідрогену Н2О2, який залежно від середовища (рН та rH2) може бути і окисником, і відновником, що спрощує технологічний процес.[1,5]

Встановлено, що при редокс-потенціалі системи < 550мВ можливий процес надлишкового окислення йоду до йодату ІО3-, а тому виникає необхідність строгого регулювання активної реакції водних систем, зокрема показників рН і rH2 .

На підставі досліджень результатів потенціометричного титрування та їх диференціації визначають концентрації речовин залежно від значень рК кислотно-основних форм. Можна стверджувати, що перетворення йоду відбувається в послідовності: І2=>I->I2

Тому були проведені додаткові дослідження для знаходження оптимальних умов процесу з метою зменшення витрат кислоти та отримання продукту з високим виходом за рахунок виключення побічних реакцій. На основі кривих потенціометричного титрування Eh=f(pH) розчинів сировини з пероксидом гідрогену встановлено, що окиснення за реакцією (1) здійснюється при рН 0,5-2.

На основі потенціометричного методу аналізу були визначені основні
параметри( рН, Еh та rH2) для кожного з етапів технологічного процесу.
[3,5]

Провівши кореляційний аналіз залежності концентрації йоду від параметрів pH, Eh, rH2 були отримані наступні коефіцієнти варіації (табл. 3.4), які свідчать про відсутність чіткої лінійної залежності виходу продукту від даних параметрів. Наявна лише залежність pH від концентрації йодид - йонів, оскільки на дану реакцію витрачається лужний реагент, що і спричинює таку зміну. Проте чітко відслідковується значний ріст виходу в певних межах значень рН і rH2.

 

Таблиця 2. Склад технологічного розчину для окиснення йодид-йону пероксидом гідрогену при різних значеннях рН

pH

Кількість Н2О2

в % до йоду від

стехіометричного

Вміст йоду в пробі, %

йоду

гідралізованого

йодид-йону

перекисне-

ного

3.0

50

100

103

200

49,2

97,4

100,0

80,8

0,0

0,0

0,0

0,0

30,8

2,6

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

19,2

6.0

100

102

200

97,5

100,0

80,1

0,0

0,0

0,0

2,5

2,5

2,5

0,0

0,0

18,9

7.0

100

103

105

150

200

93,7

96,4

95,5

86,6

78,1

3,5

3,6

3,5

3,4

3,3

2,8

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

1,0

10,0

18,6

8.0

100

103

113

150

200

82,6

85,0

82,5

76,1

67,5

14,7

15,0

14,5

13,9

13,4

2,7

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

3,0

10,0

19,1

 

Таблиця 3. Характеристика стану окисно-відновної рівноваги у водних системах на окремих етапах обробки

Місце відбору проби

рН

Еh

rH2

Свердловина

4,7

-100

13,0

Рукав чистої води

4,5

+100

19,5

Змішувач

4,5

+100

19,5

Десорбер

4

+400

28,9

Хемосорбер

9,5

-200

19,2

Кристалізатор

1,8

+550

29,6

 

Таблиця 4. Характеристика стану системи на етапах видобування йоду

Десорбер 1

C(I-)

рН

Еh

rH2

d C(I-)

d rH2(I-)

C(I-)

1

 

 

 

 

 

рН

-0,81595

1

 

 

 

 

Еh

0,594835

-0,42022

1

 

 

 

rH2

0,493198

-0,27752

0,988398

1

 

 

d C(I-)

-0,30625

0,307229

0,22586

0,29055

1

 

d rH2(I-)

0,276083

-0,12662

0,37446

0,375261

0,001082

1

 

 Десорбер 2

C(I-)

рН

Еh

rH2

d C(I-)

d rH2(I-)

C(I-)

1

 

 

 

 

 

рН

-0,81595

1

 

 

 

 

Еh

0,594835

-0,42022

1

 

 

 

rH2

0,493198

-0,27752

0,988398

1

 

 

d C(I-)

-0,30625

0,307229

0,22586

0,29055

1

 

d rH2(I-)

0,276083

-0,12662

0,37446

0,375261

0,001082

1

 

Регулювання параметрів системи за величинами Eh i pH складне(це пов’язано з тим, що сама величина Еh залежить від значень pH) і потребує проведення процесу в ручному режимі (почергове додавання реагентів). Запропоновано для регулювання технологічного процесу використовувати незалежні один від одного показники стану системи pH і rH2 , при цьому регулювання pH здійснювати дозуванням КОН, а регулювання rH2 дозуванням пероксиду гідрогену Н2О2, що дозволяє впровадити систему автоматичного регулювання процесу за допомогою спеціальних комп’ютерних програм. Діапазон оптимальних значень добування лужного розчину КІ, згідно експериментальних даних, становить: pH=11.1-11.4, rH2=32.3-33.8 при яких процес відбувається стабільно із найбільшою ефективністю. Таким чином, високий ефект вилучення йоду досягнутий за рахунок виключення побічних процесів.

 

Література

1.     Рогова А.Ф.,Корчик Н.М. Спосіб вилучення йоду з природних розсолів. Пат.№7789, ИАСО 1В 7/00 СО21/52,2007.

2.     Ананьєва В., Трохименко О., Хворов М. та ін. Визначення різних форм йоду у високомінералізованих геотермальних водах // Вісн. київськ. ун-ту ім. Т. Шевченка. Хімія. – 2007. т. 44. – с. 10–12.

3.     Губанова Л.С., Кирилова Т.Я., Толмачева З.И. Исследования в области технологии и производства йода. – M.: НИИТЗХИМ 1975, – 45с.

4.     Ксензенко В.И., Стасиневич Д.С. Химия и технология брома, йода и их соединений. – M: Химия, 1995. – 432с

5.     Корчик Н.М.,Буденкова Н.М.,Турченюк К.В. Одержання лужних розчинІв йодидів в технології добування йоду. Вісник УДУВГП, вип..4(28), 2004 р- с.149-154.



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info. Разработка и поддержка сайта - Студия веб-дизайна Zinet.info