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粉末活性炭去除盐水中碘的研究










重庆大学硕士学位论文
(学术学位)


学生姓名:何勇
指导教师:郑杰副教授
专业:食品科学
学科门类:农学



重庆大学化学化工学院
二 O 一三年四月
Research of Powdered Activated Carbon for
the Removal of Iodide from Brine




A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Master’s Degree of Agricultural Science
By
He Yong


Supervised by . Zheng Jie
Specialty: Food Science


College of Chemistry and Chemical Engineering of
Chongqing University, Chongqing, China
April, 2013
重庆大学硕士学位论文中文摘要

摘要

碘是人体必需的微量元素,但并不是摄入碘越多越好,摄入量过多,还会对身
体有害。一些地区水源中含碘浓度较高,这就需要降低其中碘浓度才能被食用。
除碘技术在食品和其他行业中都有很大应用前景。
目前工业上主要采用离子膜电解技术制碱,采用的原料有工业盐、卤水加盐、
全卤水;但随着时间的推移,因离子膜烧碱生产的特殊性,盐水一直在循环利用,
没有外排,某些离子在现有的一次盐水和二次盐水工艺无法处理,形成了离子的
富集,对电流效率和离子膜寿命造成了严重的影响,特别是碘离子,因原盐、卤
水中含碘,在电解时,碘将以 Na3H2IO6、Ba3H4(IO6)2 形式存在,分子量极大,将
会堵塞离子膜通道,阻碍钠离子通过,降低电流效率,使离子膜寿命缩短。而离
子膜价格昂贵,如频繁更换离子膜,对工厂的利益是极为不利的。因此,去除盐
水中的碘是最直接和经济有效的措施。本论文在综述盐水中碘的去除方法及研究
现状的基础上,主要采用过氧化氢氧化-粉末活性炭(PAC)联合去除盐水中的碘离
子。其主要内容如下:
①盐水中碘离子转化为碘单质最佳条件的探究,本实验中考察了不同氧化
- -
剂、H2O2 与 I 的物质的量之比、反应温度、pH 值及反应时间对 I 转化率的影响,
结果表明: H2O2 反应后生成水和氧气相对其它还原剂体系绿色环保无二次污染,
-
适宜用作碘回收时的氧化剂,当 H2O2 与 I 的物质的量之比为 1,反应温度为 40℃,
pH 为 2,反应时间为 40 min 的条件下,碘离子完全转化为碘单质。
②活性炭吸附盐水中碘的最佳条件的探究,本实验中考察了吸附时间、温度、
搅拌速率、粉末活性炭的量、共存氯离子对碘吸附率的影响,吸附平衡等温线的
测定及验证实验。其结果表明:粉末活性炭对碘的吸附为物理吸附过程,等温吸
附符合 Freundlich 方程,粉末活性炭的量为 g/L,温度为 50 ℃,转速为 100 r/min
吸附 2 h 的条件下,吸附率为 %,共存氯离子对吸附效果影响不明显。表明此
法对碘有较好的去除效果。
③几种不同方法去除盐水中碘离子的比较,本实验中通过比较阴离子树脂交
换法、不同吸附剂吸附法,以及纳滤膜法对盐水中碘的去除效果,结果表明:吸
附法效果优于离子交换法,离子交换法效果优于纳滤膜法,结合实验操作过程和
成本考虑,粉末活性炭的去除效果是几种方法中更为合适的。进一步确定过氧化
氢氧化与粉末活性炭吸附技术的联用,其中过氧化氢做氧化剂清洁无污染不引入
新的杂质,活性炭吸附过程操作简单,为工业盐水中碘的去除和回收提供可能的
途径。
I
重庆大学硕士学位论文中文摘要
④活性炭洗脱再生,本实验中主要是通过化学方法对活性炭进行再生,研究
了包括洗脱剂浓度、洗脱时间、温度和搅拌速率等再生条件对再生效果的影响,
实验结果表明:实验选用 mol/L 的氢氧化钠为洗脱剂,在温度为 30 ℃,搅拌
速率为 80 r/min 的情况下,已吸附碘的粉末活性炭洗脱 120 min 可达到较好的再生
洗脱效果。

关键词:粉末活性炭,碘离子,盐水
II
重庆大学硕士学位论文英文摘要

ABSTRACT