Способы производства йода

Преимущества предлагаемых способов

Йод в мировой практике извлекают из солевых растворов (природные воды и попутные воды нефтяных и газовых сесторождений), массовая концентрация йода в которых составляет 9-300г\м. куб.

Все способы извлечения йода можно разделить на две группы в зависимости от того, в каком виде йод извлекают из воды: в виде йодида или в виде элементарного йода. Йод из промышленных вод можно выделить в виде осадков йодидов различных металлов. Известны также способы выделения йодида из маломинерализованнных вод с помощью анионообменных смол. Ни один из этих способов широкого применения не имеет из-за сложностей технологии и аппаратуры, высокой стоимости, низкого выхода продукта.

Все наиболее распространенные способы извлечения йода из промышленных вод, применяемые в мировой практике, включают предварительное окисление йодида до элементарного йода. Из множества известных способов извлечения элементарного йода из промышленных вод наиболее широко применяются способы воздушной десорбции, а также адсорбции активированным углем и ионообменными смолами. Выбор способа извлечения йода определяется, главным образом, массовой концентрацией йода в промышленной воде и её температурой.

На выбор конкретной аппаратурно-технологической схемы процесса извлечения в рамках выбранного способа влияют химический состав промышленной воды (щелочность, галогенопоглощаемость, общая минерализация, содержание щелочноземельных элементов, сульфатов, железа и др.), содержание механических примесей и нефти, условия сброса отработанной воды, конкретные техникоэкономические и географические особенности района строительства производства.

Воздушно-десорбционный способ извлечения йода из промышленных вод

Способ основан на достаточно высокой упругости паров йода над промышленной водой, содержащей элементарный йод, что позволяет осуществить процесс десорбции йода из воды потоком воздуха.

Технологическая схема производства включает следующие стадии:

• подкисление промышленной воды минеральной кислотой (соляной, серной) для подавления гидролиза;
• окисление йодида до элементарного йода (хлором, гипохлоритом, нитритом);
• десорбция йода из воды воздухом;
• абсорбция йода из воздуха абсорбентом, содержащим химически активный компонент (диоксид серы, сульфит натрия, щелочь);
• кристаллизация йода из абсорбента (хлором, бихроматом, бертолетовой солью, кислотой, перекисью водорода);
• обезвоживание и очистка йода.

Основу промышленных установок составляют насадочные башни десорбции и абсорбции йода, через которые вентилятором продувают поток воздуха. Конструкция башен, массообменных насадок, оросителей и брызгоотбойников в этих башнях весьма разнообразны.

Воздушно-десорбционный способ по сравнению с другими прост и менее трудоемок, позволяет легко автоматизировать технологический процесс, обеспечивает самое высокое качество продукции, аппаратура высокопроизводительна и компактна. Отечественный и зарубежный опыт эксплуатации йодных производств показал, что при концентрации йода в воде 20-60г/м куб. воздушно-десорбционный способ экономичнее других при переработке промышленных вод с температурой выше 30-35 град. по Цельсию, т.к. при повышении температурыувеличивается упругость йода над водой, сокращается требуемый расход воздуха и, соответственно, электроэнергии на процесс извлечения йода. Для вод с более высокой концентрацией йода воздушно-десорбционный способ экономически оправдан и при более низкой температуре воды.

Воздушно-десорбционный способ производства йода наиболее широко применяется в мировой практике. Таким способом получают весь йод в США, большую часть йода Японии и в странах СНГ. В последнии годы на этот способ переходит и Чили - крупнейший поставщик йода на мировой рынок.

Угольно-адсорбционный способ извлечения йода из промышленной воды

Основан на способности активированных углей адсорбировать элементарный йод из водных растворов.

Принципиальная технологическая схема производства также включает стадии подкисления воды, окисления йодида, кристаллизации, обезвоживания и очистки йода. В отличии от схемы производства воздушно-десорбционным способом вместостадии воздушной десорбции и абсорбции йода здесь имеются стадии адсорбции йода активированным углем и десорбции йода с углей расвором щелочи при нагреваниии.

Основу промышленных установок составляют адсорберы йода, в которых осуществляется бенапорная фильтрация промышленной воды с йодом через слой зернистого угля.

Угольно-адсорбционный способ характеризуется низкой производительностью и, соответственно, большим объемом аппаратуры, сложностью автоматизации процесса, высокой трудоёмкостью, низким качеством продукции. В настоящее время этот способ используется на некоторых заводах России, Туркмении и Азербайджана, но постепенно заменяется на более прогрессивные воздушно-десорбционный и ионообменный способы.

Ионообменный способ извлечения йода из промышленных вод

Основан на высокой адсорбционной емкости отдельных ионообменных смол по йоду (до 350-400кг/м куб.). Принципиальная схема производства не отличается от схемы производства угольно-адсорбционным способом. В разных странах в промышленности используются различные ионообменные смолы, в странах СНГ обычно применяются АМП и АВ-17-8.

Основные аппараты - адсорберы - значительно более производительные, чем при угольно-адсорбционном способе, за счет использования напорной фильтрации через стационарный слой ионита или техники взвешенного слоя, поэтому количество адсорберов и производственные площади резко сокращаются.

Ионообменный способ обеспечивает хорошее качество готового продукта, возможность автоматизации процесса, а также возможность проведения процесса извлечения йода при пониженной кислотности промышленной воды, а в некоторых случаях и при щелочной воде.

Экономически ионообменный способ производства оправдан при низкой температуре промышленной воды, при повышенных температурах процесс протекает хуже, возрастают потери йода.

В промышленном маштабе ионообменный способ производства йода применяют в Болгарии, на некоторых заводах Японии, на Ново-Нефтечалинском йодобромном заводе в Азербайджане.

Источником сырья для производства йода в Туркменистане являются подземные буровые пластовые воды, содержащие 27,5 - 33,5г/м куб. йодида, с исходной щелочностью 1,0 - 1,4 г-экв/м куб., с достаточно высокой температурой на устье скважин 50 - 90 град. по Цельсию и содержанием взвешенных частиц 100 - 230 г/м куб.

Исходя из особенностей существующих методов производства аппаратное оформление технологических большинсво процессов включает в себя: десорбер, абсорбер, систему воздуховодов, систему дроссельных клапанов, вентилятор, а так же насосное и емкостное оборудование. Узел переработки состоит из кристаллизатора, нутч-фильтра, плавителя, конденсатора, десублиматора и аппарата чешуирования. Стоит отметить, что всё оборудование выполняется из титанового сплава марки ВТ 1-0.

Лучшие производства по достигаемым технологическим показателям перечисленных методов являются:

Производство йода методом воздушной десорбции на совместном российско-американском заводе Краснодарском крае (СП), Россия;

Действующее производство йода методом воздушной десорбции на Троицком заводе (ТИЗ), Россия;

Производство йода методом воздушной десорбции на фирме "Ise Chemical Industri Co", Япония.

Выпускаемая продукция :
йод, йодосодержащая продукция, йод ГФХ, йод для производства особо чистых солей, йод кристаллический Ч, йод кристаллический ЧДА, йод мелкокристаллический быстрорастворимый ВФС, йод мелкокристаллический быстрорастворимый технический, йод ОСЧ 20-3, йод ОСЧ 20-4, йод ФК, йод Ч, калий йодистый ХЧ, калий йодистый Ч, калий йодистый ЧДА, калия иодид ГФХ, натрий йодид ОСЧ, натрий йодистый ОСЧ, раствор йода спиртовой 5%, средства лекарственные, электролит калиево-литиевый

О предприятии :

История ОАО «Троицкий йодный завод» началась в 1961 году, когда объединением «Краснодарнефтесинтез» была построена опытная установка по переработке термальных йодобромных рассолов и извлечению из них йода. В 1964-м установка вместе с промыслом была передана в ведение Министерства химической промышленности СССР и предприятию присвоили статус завода. Сегодня в состав акционерного общества, расположенного на нескольких производственных площадях, входит горный отвод Славянско-Троицкого месторождения йодосодержащих подземных вод, являющихся основным сырьём при производстве йода. Западно-Кубанский прогиб, в центральной части которого расположен Троицкий участок Славянско-Троицкого месторождения йодсодержащих вод, в гидрогеологическом отношении представляет собой самостоятельный артезианский бассейн.

Завод выпускает реактивы, лекарственные препараты, субстанции для приготовления лекарственных средств, ветеринарные препараты, препараты для химической, медицинской, пищевой, электронной промышленности и сельского хозяйства.

Предприятие стабильно развивается, регулярно осваивая новые виды продукции. В 2000 году здесь было запущено производство калия йодноватокислого реактивных квалификаций и йодата калия фармакопейного йодсодержащего продукта, применяемого для йодирования соли; в 2003-м - медицинского препарата «Йодопирон», применяемого в качестве бактерицидного средства при термических и химических ожогах I-II степени; в 2005-м - производство йодистого калия, используемого при производстве химволокна.

Троицкий йодный завод имеет аттестованную лабораторию, обеспечивающую контроль поступающего сырья, постадийный технологический контроль, контроль качества выпускаемой продукции. Постоянно проводится экологический контроль по определению выбросов в атмосферу, а также по определению качества сбрасываемых вод и содержания йода в промышленных отходах.

В 2004 году предприятие возглавил М.В. Кравчук. С первых дней работы в должности генерального директора Михаил Витальевич направил своё внимание на повышение эффективности производства, разработку и внедрение новых технологий, расширение ассортимента выпускаемой продукции, повышение её качества и снижение себестоимости. Сегодня под его руководством трудятся специалисты самого высокого уровня: двое имеют звание «Почётный химик», семеро награждены почётными грамотами Министерства промышленности, науки и технологий РФ. Ряд сотрудников удостоен медалей и почётных грамот Администрации Краснодарского края.

В ближайшие годы руководство завода планирует произвести реконструкцию минерально-сырьевой базы, увеличить существующие мощности по выпуску продукции и ввести блочно-модульные установки для получения особо чистых веществ.

Предполагается также провести реконструкцию системы энергоснабжения завода. Приобретение модульной газогенераторной установки позволит использовать попутный газ, поступающий вместе с йодобромной водой, не только для производства электроэнергии, но и для получения значительного количества тепловой энергии, которая будет использоваться на технологические и бытовые нужды.

ОАО «Троицкий йодный завод» динамично развивается в условиях рыночной экономики и успешно выдерживает конкуренцию на мировом рынке. Его продукция неизменно получает высокие оценки на специализированных всероссийских конкурсах и выставках. В 1997 году на ежегодном собрании Клуба лидеров торговли предприятие награждено международным призом «За качество партнёрских отношений»; по итогам работы 2000-го завод получил диплом Всероссийского конкурса «1000 лучших предприятий и организаций ХХI века»; в 2001-м награждён дипломом «За активное участие в Первой всероссийской выставке «Российские производители и снабжение Вооружённых сил». По итогам конкурса «100 лучших товаров России» в 2002 году йод фармакопейной квалификации (субстанция), выпускаемый предприятием, получил диплом и знак «Декларация качества», а по итогам краевого конкурса «Высококачественные товары Кубани» 2003 года победителями стали сразу два вида продукции, выпускаемой заводом, - йод марки «Ч» и препарат «Йодопирон».

Горизонт улучшается. В воздухе соль и йод .

Откуда взяться в воздухе йоду?

Йод – элемент довольно редкий: в земной коре его очень мало – всего 0,00005%, это вчетверо меньше, чем мышьяка , в пять раз меньше, чем брома . Йод относится к галогенам (по-гречески hals – соль, genos – происхождение). Действительно, в природе все галогены встречаются исключительно в виде солей. Но если минералы фтора и хлора весьма распространены, то собственные минералы иода (лаутарит Ca(IO 3) 2 , иодаргирит AgI) – чрезвычайная редкость. Обычно йод встречается среди других солей в виде примеси. Примером может служить природный нитрат натрия – чилийская селитра, в которой есть примесь иодата натрия NaIO 3 . Залежи чилийской селитры начали разрабатывать еще в начале 19 века. После растворения породы в горячей воде раствор фильтровали и охлаждали. При этом в осадок выпадал чистый нитрат натрия, который шел на продажу в виде удобрения. Из оставшегося после кристаллизации раствора добывали йод. В 19 веке Чили стало главным поставщиком этого редкого элемента.

Иодат натрия неплохо растворим в воде: 9,5 г на 100 г воды при 25 о С. Значительно лучше растворяется иодид натрия NaI: 184 г на 100 г воды! Йод в породах находится чаще всего именно в виде легкорастворимых неорганических солей и потому может выщелачиваться из них подземными водами. И далее попадает в реки, моря и океаны, где накапливается некоторыми организмами, в том числе водорослями. Например, в 1 кг высушенной морской капусты (ламинарии) содержится 5 г йода, тогда как в 1 кг морской воды – всего лишь 0,025 мг, то есть в 200 тысяч раз меньше! Недаром в некоторых странах из ламинарии до сих пор добывают йод, а у морского воздуха (его-то и имел в виду Бродский) – особый запах; в морской соли тоже всегда есть немного йода. Ветры, переносящие воздушные массы с океана на материк, переносят и йод. В приморских областях количество йода в 1 куб. м воздуха может достигать 50 мкг, тогда как в континентальных и горных – всего 1 или даже 0,2 мкг.

Сейчас йод добывают в основном из вод нефтяных и газовых месторождений, и потребность в нем довольно велика. Во всем мире ежегодно добывают более 15 000 тонн йода.

Открытие и свойства йода.

Впервые йод получил из золы морских водорослей французский химик Бернар Куртуа в 1811. Вот как он описал свойства открытого им элемента: «Новое вещество осаждается в виде черного порошка, превращающегося при нагревании в пары великолепного фиолетового цвета. Эти пары конденсируются в форме блестящих кристаллических пластинок, имеющих блеск... Удивительная окраска паров нового вещества позволяет отличить его от всех доныне известных веществ...». По окраске паров йод и получил свое название: по-гречески «иодес» – фиолетовый.

Куртуа наблюдал еще одно необычное явление: твердый йод при нагревании не плавился, а сразу превращался в пар; такой процесс называется возгонкой. Д.И.Менделеев в своем учебнике химии так описывает этот процесс: «Чтобы очистить йод, его возгоняют... йод прямо из паров переходит в кристаллическое состояние и садится в охлаждаемых частях аппарата в виде пластинчатых кристаллов, имеющих черновато-серый цвет и металлический блеск». Но если кристаллы йода нагревать в пробирке быстро (или не давать парам йода выходить наружу), то при температуре 113 о С йод расплавится, превратившись в черно-фиолетовая жидкость. Объясняется это тем, что при температуре плавления давление паров йода высоко – около 100 мм ртутного столба (1,3Ч 10 4 Па). И если над нагретым твердым йодом не будет достаточно его паров, то он испарится быстрее, чем расплавится.

В чистом виде йод – черно-серые тяжелые (плотность 4,94 г/см 3) кристаллы с фиолетовым металлическим блеском. Почему же йодная настойка не фиолетовая? Оказывается, в разных растворителях йод имеет разный цвет: в воде он желтый, в бензине, тетрахлориде углерода CCl 4 , многих других так называемых «инертных» растворителях имеет фиолетовый цвет – точно такой же, как у паров йода. Раствор йода в бензоле, спирте и ряде других растворителей имеет буро-коричневый цвет (как у иодной настойки); в водном растворе поливинилового спирта (–СН 2 –СН(ОН)–) n йод имеет ярко-синий цвет (это раствор применяется в медицине в качестве дезинфицирующего средства под названием «иодинол», им полощут горло, промывают раны). И вот что любопытно: реакционная способность йода в «разноцветных» раствора неодинакова! Так, в коричневых растворах йод намного активнее, чем в фиолетовых. Если порошок меди или листочек тонкой медной фольги внести в 1%-ный коричневый раствор, он обесцветится за 1–2 минуты в результате реакции 2Cu + I 2 ® 2CuI. Фиолетовый раствор останется в этих условиях без изменений в течение нескольких десятков минут. Каломель (Hg 2 Cl 2) обесцвечивает коричневый раствор за несколько секунд, а фиолетовый – только за две минуты. Эти опыты объясняются тем, что молекулы йода могут взаимодействовать с молекулами растворителя, образуя комплексы, в которых йод более активен.

Синяя окраска появляется и при взаимодействии йода с крахмалом. В этом можно убедиться, капнув иодной настойкой на ломтик картофеля или на кусочек белого хлеба. Реакция эта настолько чувствительна, что с помощью йода легко обнаружить крахмал на свежем срезе картофелины или в муке. Еще в 19 в. эту реакцию использовали, чтобы уличить недобросовестных торговцев, добавляющих в сметану «для густоты» пшеничной муки. Если на образец такой сметаны капнуть иодной настойкой, синее окрашивание сразу выявит обман.

Чтобы вывести пятно от иодной настойки, надо использовать раствор тиосульфата натрия, который применяется в фотографии и продается в магазинах фототоваров (его называют также «фиксажем» и «гипосульфитом»). Тиосульфат мгновенно реагирует с йодом, полностью его обесцвечивая: I 2 + 2Na 2 S 2 O 3 ® 2NaI + Na 2 S 4 O 6 . Достаточно протереть запачканную йодом кожу или ткань водным раствором тиосульфата, как желто-коричневое пятно тут же исчезнет.

Йод в аптечке.

В сознании обычного человека (не химика) слово «йод» ассоциируется с пузырьком, который стоит в аптечке. На самом деле в пузырьке находится не йод, а иодная настойка – 5%-ный раствор йода в смеси спирта и воды (в настойку добавляют также иодид калия; он нужен для того, чтобы йод лучше растворялся). Раньше в медицине широко применялся также иодоформ (трииодметан CHI 3) – дезинфицирующее средство с неприятным запахом. Препараты, содержащие йод, обладают антибактериальными и противогрибковыми свойствами, они оказывают также противовоспалительное действие; их применяют наружно для обеззараживания ран, при подготовке операций.

Иод ядовит. Даже такая привычная иодная настойка при вдыхании ее паров поражает верхние дыхательные пути, а при попадании внутрь вызывает тяжелые ожоги пищеварительного тракта. Длительное введение йода в организм, а также повышенная чувствительность к нему может вызвать насморк, крапивницу, слюно- и слезотечение, угревидную сыпь.

Йод в организме.

Вот строки другого поэта – Беллы Ахмадулиной:

...То ль сильный дух велел искать исхода,

То ль слабость щитовидной железы

выпрашивала горьких лакомств иода?

Зачем же нужно щитовидной железе это «лакомство»?

Как правило, в биохимических процессах участвуют только «легкие» элементы, находящиеся в первой трети периодической таблице. Чуть ли не единственным исключением из этого правила является йод. В человеке содержится около от 20 до 50 мг йода, значительная часть которого сконцентрирована в щитовидной железе (остальной йод находится в плазме крови и мышцах).

Щитовидная железа была уже известна врачам глубокой древности, которые заслуженно приписывали ей важную роль в организме. По форме она похожа на галстук-бабочку, т.е. состоит из двух долей, соединенных перешейком. Щитовидная железа выделяет в кровь гормоны, оказывающие очень разностороннее влияние на организм. Два из них содержат йод – это тироксин (Т4) и трииодтиронин (Т3). Щитовидная железа регулирует развитие и рост как отдельных органов, так и всего организма в целом, настраивает скорости обменных процессов.

В пищевых продуктах и в питьевой воде йод содержится в виде солей иодоводородной кислоты – иодидов, из которых он легко всасывается в передних отделах тонкого кишечника. Из кишечника йод переходит в плазму крови, откуда жадно поглощается щитовидной железой. Там он и превращается в ней в важнейшие для организма тиреоидные гормоны (от греческого thyreoeides – щитовидный). Процесс этот сложный. Сначала ионы I – ферментативно окисляются до I + . Эти катионы реагируют с белком тиреоглобулином, в котором много остатков аминокислоты тирозина. Под действием фермента иодиназы происходит иодирование бензольных колец тирозина с последующим образованием тиреоидных гормонов. В настоящее время их получают синтетически, причем по строению и действию они ничем не отличаются от природного.

Если синтез тиреоидных гормонов замедляется, человек заболевает зобом . Болезнь вызывается недостатком йода в почве, воде и, следовательно, в растениях, животных и производимых в этой местности пищевых продуктах. Такой зоб называется эндемическим, т.е. свойственным данной местности (от греч. endemos – местный). Районы с недостатком йода встречаются довольно часто. Как правило, это местности, удаленные от океана или отгороженные от морских ветров горами. Таким образом, значительная часть почвы земного шара бедна йодом, соответственно, бедны йодом пищевые продукты. В России дефицит йода встречается в горных районах; крайне выраженная иодная недостаточность выявлена в Республике Тува, а также в Забайкалье. Мало его на Урале, Верхней Волге, Дальнем Востоке, Марийской и Чувашской республиках. Не все благополучно в йодом в ряде центральных районов – Тульской, Брянской, Калужской, Орловской, других областях. В питьевой воде, растениях и животных в этих районах содержание йода понижено. Щитовидная железа, как бы компенсируя недостаточное поступление йода, разрастается – иногда до таких размеров, что деформируется шея, сдавливаются кровеносные сосуды, нервы и даже бронхи и пищевод. Эндемический зоб легко предотвратить, если восполнять дефицит йода в организме.

При нехватке йода во время беременности у матери, а также в первый период жизни ребенка у него замедляется рост, снижается умственная деятельность, могут развиться кретинизм, глухонемота и другие тяжелейшие отклонения в развитии. Своевременная диагностика помогает избежать этих несчастий путем простого введения тироксина.

Нехватка йода у взрослых приводит к снижению частоты сердечных сокращений и температуры тела – больные зябнут даже в жаркую погоду. У них снижается иммунитет , выпадают волосы, замедляются движение и даже речь, отекают лицо и конечности, отмечается слабость, быстрая утомляемость, сонливость, ухудшение памяти, безучастность к окружающему миру. Заболевание также лечат препаратами Т3 и Т4. При этом все перечисленные симптомы исчезают.

Где взять йод.

Для профилактики эндемического зоба йод вводится в продукты питания. Самый распространенный метод – иодирование поваренной соли. Обычно в нее вводят иодид калия – примерно 25 мг на 1 кг. Однако KI во влажном теплом воздухе легко окисляется до иода, который улетучивается. Именно этим объясняется малый срок хранения такой соли – всего 6 месяцев. Поэтому в последнее время иодид калия заменяют иодатом KIO 3 . Помимо поваренной соли, йод добавляют в ряд витаминных смесей.

Иодированные продукты не нужны тем, кто потребляет достаточно иода с пищей и водой. Потребность в йоде для взрослого человека мало зависит от пола и возраста и составляет примерно 150 мкг в сутки (однако она возрастает при беременности, усиленном росте, охлаждении). В большинстве пищевых продуктах йода очень мало. Например, в хлебе и макаронных изделиях его обычно меньше 5 мкг; в овощах и фруктах – от 1–2 мкг в яблоках, грушах и черной смородине до 5 мкг в картофеле и до 7–8 мкг в редисе и винограде; в курах и говядине – до 7 мкг. И это в расчете на 100 г сухого продукта, т.е. золы! Причем при длительном хранении или тепловой обработке теряется от 20 до 60% йода. А вот рыба, особенно морская, богата йодом: в сельди и горбуше его 40–50 мкг, в треске, минтае и хеке – до 140–160 (также в расчете на 100 г сухого продукта). Намного больше йода в печени трески – до 800 мкг, но особенно много его в бурых морских водорослях – «морской капусте» (она же ламинария) – в ней может быть до 500 000 мкг йода! В нашей стране ламинария растет в Белом, Баренцевом, Японском и Охотском морях.

Еще в Древнем Китае морскими водорослями успешно лечили заболевания щитовидной железы. В прибрежных районах Китая существовала традиция – после родов женщинам давали морскую капусту. При этом материнское молоко было полноценным, а ребенок рос здоровым. В 13 в. там даже был издан указ, обязывающий всех граждан есть морские водоросли для укрепления здоровья. Восточные врачеватели утверждают, что после 40 лет продукты из морской капусты обязательно должны присутствовать в рационе даже здоровых людей. Употреблением в пищу ламинарии некоторые объясняют долголетие японцев, а также тот факт, что после ядерных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки количество погибших в результате загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами было сравнительно небольшим.

Йод и радиация.

В природе йод представлен единственным стабильным изотопом 127 I.

Искусственные радиоактивные изотопы йода – 125 I, 131 I, 132 I и другие широко используются в биологии и, особенно, в медицине для определения функционального состояния щитовидной железы и лечения ряда её заболеваний. Применение радиоактивного йода в диагностике связано со способностью йода избирательно накапливаться в щитовидной железе; использование в лечебных целях основано на способности излучения радиоизотопов йода разрушать больные клетки железы.

При загрязнении окружающей среды продуктами ядерного деления радиоактивные изотопы йода быстро включаются в биологический круговорот, попадая, в конечном счете, в молоко и, следовательно, в организм человека. Так, многие жители районов, подвергнутых влиянию ядерного взрыва в Чернобыле, получили изрядную дозу радиоактивного йода-131 (период полураспада 8 суток) и повредили щитовидную железу. Больше всего больных было в областях, где естественного йода мало и жители не были защищены «обычным йодом». Особенно опасен «радиоиод» для детей, щитовидная железа которых в 10 раз меньше, чем у взрослых и обладает большей радиочувствительностью, что может привести к раку щитовидной железы.

Для защиты щитовидной железы от радиоактивного йода рекомендуется применять препараты обычного йода (по 100–200 мг на прием), который «блокирует» щитовидную железу от попадания в нее радиоиода. Не поглощенный щитовидной железой радиоактивный йод почти полностью и сравнительно быстро выделяется с мочой. К счастью, радиоактивный йод живет недолго, и через 2–3 месяца практически полностью распадается.

Йод в технике.

Значительные количества добываемого йода используются для получения металлов высокой степени чистоты. Этот метод очистки основан на так называемом галогенном цикле, открытом в 1915 американским физикохимиком Ирвингом Ленгмюром (1881–1957). Сущность галогенного цикла можно пояснить на примере современного способа получения металлического титана высокой чистоты. При нагревании порошка титана в вакууме в присутствии йода до температуры выше 400 о C образуется газообразный иодид титана (IV). Его пропускают над титановой проволокой, нагреваемой током до 1100–1400 о C. При такой высокой температуре TiI 4 существовать не может и распадается на металлический титан и йод; чистый титан конденсируется на проволоке в виде красивых кристаллов, а выделившийся йод снова может реагировать с титановым порошком, превращая его в летучий иодид. Иодидный метод можно использовать для очистки различных металлов – меди, никеля, железа, хрома, циркония, гафния, ванадия, ниобия, тантала и др.

Этот же цикл осуществляется и в галогенных лампах. В обычных лампах коэффициент полезного действия крайне низок: в горящей лампочке почти вся электроэнергия превращается не в свет, а в теплоту. Чтобы увеличить светоотдачу лампы, необходимо как можно сильнее повысить температуру ее спирали. Но при этом существенно уменьшается срок жизни лампы: спираль в ней быстро перегорает. Если же ввести в колбу лампы очень небольшое количество йода (или брома), то в результате галогенного цикла вольфрам, испарившийся со спирали и осевший на внутренней поверхности стеклянной колбы, снова переносится на спираль. В такой лампе можно значительно – на сотни градусов – повысить температуру спирали, доведя ее до 3000 о C, что увеличивает светоотдачу вдвое. Мощная галогенная лампа выглядит лилипутом по сравнению с обычной лампой такой же мощности. Например, галогенная лампа мощностью 300 ватт имеет диаметр меньше 1,5 см.

Повышение температуры спирали неизбежно приводит и к более сильному разогреву колб в галогенных лампах. Простое стекло такие температуры не выдерживает, поэтому приходится помещать спираль в трубку из кварцевого стекла. Первые патенты на галогенные лампы были выданы лишь в 1949, а их промышленный выпуск был налажен еще позже. Техническая разработка кварцевых ламп с самовосстанавливающейся вольфрамовой нитью была осуществлена в 1959 фирмой «Дженерал электрик». В таких лампах баллон может раскаляться до 1200 о С! Галогенные лампы имеют отличные световые характеристики, поэтому эти лампы, несмотря на их высокую стоимость, широко используются везде, где нужен мощный и компактный источник света, – в кинопроекторах, автомобильных фарах и т.д.

Соединения йода применяются и для того, чтобы вызвать дождь. Дождь, как и снег, начинается с образования в облаках мельчайших кристалликов льда из паров воды. Далее эти кристаллики-зародыши быстро растут, становятся тяжелыми и выпадают в виде осадков, превращаясь, в зависимости от погодных условий, в снег, дождь или град. Если воздух абсолютно чистый, зародыши льда могут образоваться только при очень низкой температуре (ниже –30 o С). В присутствии же некоторых веществ зародыши льда образуются при значительно более высокой температуре. Так можно вызвать искусственный снегопад (или дождь).

Одна из лучших затравок – иодид серебра; в его присутствии кристаллы льда начинают расти уже при –9 o С. Существенно, что «работать» могут уже мельчайшие частицы иодида серебра размером всего 10 нм (1 нм = 10 –9 м). Для сравнения: радиусы ионов серебра и йода составляют соответственно 0,15 и 0,22 нм. Теоретически из кубического кристалла AgI размером всего 1 см можно получить 10 21 таких мельчайших частиц, и не покажется удивительным, что для выпадения искусственного дождя требуется очень мало иодида серебра. Как подсчитали американские метеорологи, всего 50 кг AgI достаточно для «затравки» всей атмосферы над поверхностью США (а это 9 млн. квадратных километров)! При этом в 1 куб. м образуется свыше 3,5 млн. центров кристаллизации льда. А чтобы поддерживать образование ледяных зародышей, достаточно расходовать всего 0,5 кг AgI в час. Поэтому, несмотря на сравнительно высокую стоимость солей серебра, применение AgI с целью вызвать искусственный дождь оказывается практически выгодным.

Иногда требуется выполнить прямо противоположное задание: «разогнать» тучи, не дать пролиться дождю при проведении какого-либо важного мероприятия (например, Олимпийских игр). В этом случае иодид серебра нужно распылять в облаках заблаговременно, за десятки километров от места проведения торжества. Тогда дождь прольется на леса и поля, а в городе будет солнечная сухая погода.

Илья Леенсон

Все расширяющееся применение брома и его органических и неорганических соединений способствовало бурному развитию производства этого элемента.

Бром стали получать из природных солей, содержащихся в водах нефтяных месторождений, в озерной рапе, морской и океанской воде, из маточных растворов, остающихся после извлечения хлористого калия из сильвинита и карналлита. Самым распространенным методом получения брома стало выдувание его воздухом. Этим методом бром можно извлекать непосредственно из морской воды, хотя в ней содержание элемента в десятки раз меньше, чем в рапе соляных озер.

На бромном заводе морскую воду или озерную рапу концентрируют, подкисляют серной кислотой и хлорируют. Хлор, вытесняя бром из солей, переводит его в свободное состояние. Обработанный таким образом раствор поступает в высокую кирпичную или деревянную башню, выложенную изнутри кислотоупорными плитками. Башня заполнена насадкой - небольшими керамиковыми кольцами. Раствор стекает по насадке, а навстречу ему идет Мощный поток воздуха, который извлекает бром из жидкости. Одновременно увлекается небольшое количество хлора (около 5%), в связи с чем бромвоздушную смесь пропускают еще через одну башню с насадкой, орошаемой тем же хлорированным раствором.

Очищенная от хлора смесь воздуха и брома поступает в поглотительную башню, где элементарный бром взаимодействует с железной стружкой и превращается в бромистое железо. Раствор бромистого железа слегка упаривают в чугунных котлах и разливают в железные барабаны; в них он застывает в темно-бурую кристаллическую массу. Из бромистого железа получают в промышленности чистый бром и различные бромистые соли.

На некоторых бромных заводах бром из предварительно хлорированной рапы отгоняется паром в специальных колоннах. Рапа поступает в колонну сверху, предварительно пройдя трубчатый теплообменник, где нагревается до 70-75° С. Водяной пар и хлор поступают в нижнюю часть колонны навстречу рапе, стекающей вниз по насадкам башни.

Можно извлекать бром из рапы с помощью электрического тока. Чаще всего электролизу подвергают бромистый магний. Электролиз производится в керамиковой ванне с угольными электродами. Однако этот способ пока не нашел широкого применения.

Во многих морях на тысячи километров простираются заросли водорослей. На Дальнем Востоке они тянутся сплошной полосой вдоль берегов Тихого океана - от Кореи до Северного моря. Значительные площади, занятые водорослями, имеются в Черном и Белом морях.

Японцы и китайцы с давних пор употребляли морскую капусту в пищу. В Европе уже в XVIII в. водорослям нашли промышленное применение: из их золы стали добывать поташ. Позднее из золы водорослей стали извлекать йод. В 30-х годах прошлого века йодные заводы работали во Франции, Шотландии и Испании.

Водоросли сушат и пережигают на золу. Сначала для сжигания водорослей пользовались ямами, вырытыми в песке и обмазанными глиной, затем создали специальные печи, в которых водоросли сжигаются при ограниченном доступе воздуха.

Полученную золу обрабатывают водой в аппаратах, представляющих собой несколько небольших железных или деревянных ящиков, соединенных трубами. В ящиках на некотором расстоянии от дна имеются решетки, на которые накладывают фильтровальную ткань. На ткань насыпают золу и пропускают через нее воду. Вода, перетекая из чана в чан, насыщается солями, вымываемыми

ив золы. Чем медленнее перетекает вода, тем концентрированнее становится раствор, в котором кроме йодистых солей содержатся и другие ценные вещества: хлористый калий, хлористый натрий и др. В связи с этим раствор предварительно выпаривают и выделяют соли кристаллизацией. Свободный йод извлекают из раствора с помощью двуокиси марганца, хлора, бертолетовой соли. В результате реакции между этими веществами и йодистыми солями на дно чана выпадают в осадок мелкие кристаллики чистого йода. Вместе с маточным раствором их выливают из чана на фильтр, промывают водой для удаления остатков солей и прессуют. Готовый йод упаковывают в деревянные бочки.

До 70-х годов прошлого столетия водоросли были единственным источником промышленного получения йода. В 1868 г. в Чили йод стали извлекать из отходов селитряного производства. Бесплатное сырье и простой способ извлечения йода обеспечили чилийскому йоду широкое распространение во всем мире. Производство йода из водорослей прекратилось, так как оно не могло конкурировать с производством дешевого чилийского йода.

Однако во время первой мировой войны, когда германские подводные лодки блокировали международные морские пути, поступление чилийского йода в Европу прекратилось, и промышленники были вынуждены вспомнить о водорослях. Во Франции, Англии, Испании возобновилась добыча йода из водорослей, было организовано йодное производство в Японии и России.

В 1915 г. в Екатеринославе (ныне Днепропетровске) появился небольшой йодный завод, перерабатывавший черноморские водоросли - филофору. За все годы первой мировой войны на заводе было добыто всего 200 кг йода. Во время гражданской войны завод был разрушен.

Почти одновременно с началом использования черноморских водорослей ученые занялись исследованием водорослей Белого моря и Тихого океана. По предложению В. Е. Тищенко в Архангельске был построен йодный завод с проектной мощностью до 6 тыс. кг/год йода. Однако из-за плохо организованного сбора водорослей завод не выпускал более нескольких десятков килограммов йода в год. Не лучше обстояло дело и на Дальнем Востоке. Продукция йодного завода во Владивостоке исчислялась лишь десятками килограммов.

Только после Великой Октябрьской социалистической революции добыча йода из беломорских и дальневосточных водорослей резко возросла. Йод стали получать не килограммами, а десятками тонн.

Однако прошло немного лет, и у водорослей появился опасный соперник. При добыче нефти из скважин выливается большое количество соленых вод, сопутствующих нефти. Эти воды, представляющие собой бесплатное бросовое сырье, стали в руках химиков ценным промышленным источником получения йода.

Основная трудность создания выгодного промышленного способа извлечения йода из соленых вод заключалась в его низком содержании - в сто раз меньшем, чем в маточных растворах селитряной земли и в щелоках, получаемых из золы водорослей.

Надо было устраивать большие бассейны и испарять в них летом нефтяные воды для получения более концентрированных растворов йодистых солей. Но это требовало огромных площадей, больших затрат на сооружение водохранилищ. Кроме того, под действием кислорода воздуха йодистые соли разлагаются, и йод улетучивается в атмосферу. Требовалось искать другие пути.

В конце XVIII в. русский академик Т. Е. Ловиц впервые в мире обратил внимание на способность древесного угля поглощать растворенные вещества. Он с успехом применил уголь для очистки гнилой воды, водки и обесцвечивания некоторых растворов. Открытие Ловица еще при жизни ученого получило широкое распространение во всем мире. В нашем веке по инициативе другого русского академика - Н. Д. Зелинского - древесным углем стали поглощать ядовитые газы, пары летучих жидкостей. В мельчайших порах угля, как крупинки меда в сотах, накапливаются молекулы поглощаемых веществ. Поглотительная способность угля тем выше, чем больше пор на его поверхности. Чтобы увеличить пористость угля, его стали прокаливать в специальных печах при 700-1000° С или пропускать через него струю водяного пара; такой уголь называется активированным. Общая поверхность пор в 1 а такого угля доходит до 1000 м 2 .

Разработанный инженером Б. П. Денисовичем в 1930 г. угольный метод извлечения йода из нефтяных вод стал вскоре основой советского йодного производства. Метод дал возможность получать дешевый йод из отбросов, полностью освободил промышленность от импорта йода. Сейчас по этому методу работают все советские йодные заводы.

Нефтяная вода, поступающая на йодный завод, сперва отстаивается в специальных бассейнах от механических примесей, а затем подается насосом в деревянные напорные баки, установленные на высокой эстакаде. Отсюда вода самотеком поступает в небольшой деревянный чан-смеситель, где к ней прибавляют немного серной кислоты и азотистокислого натрия или пропускают через ноток воды струю хлора. Эти окислители реагируют с йодистыми солями, находящимися в нефтяной воде, и окисляют ионы йода в свободный йод.

Из смесителя вода, содержащая свободный йод, по деревянным желобам перетекает в высокие цилиндрические резервуары, на 75-80% объема заполненные активированным углем. Уголь по мере протекания через него воды постепенно насыщается йодом, который затем отмывают от угля в железных резервуарах с помощью раствора щелочи. Атомы йода претерпевают новую метаморфозу, из них образуются йодистые соли. Раствору йодистых солей дают некоторое время отстояться в небольших резервуарах-отстойниках для очистки от примесей (частицы угля, гипса и г. п.). Затем его пропускают через фильтр в чаны-кристаллизаторы, где происходит окончательное выделение свободного йода. Снова ион йода - уже в последний раз - превращается в молекулярный йод. Эта метаморфоза осуществляется путем добавки к раствору какого-нибудь окислителя - бертолетовой соли, хромпика и др.

На дно чана выпадают кристаллы йода, которые вместе с маточным раствором поступают на фильтр, промываются водой и прессуются в бумажных или суконных салфетках на прессах. Отпрессованный йод упаковывают в деревянные бочки.

Йод может быть извлечен из йодистых солей, содержащихся в водах нефтяных месторождений, электролизом с применением медного или угольного катода, выдуванием воздуха (подобно брому), осаждением в виде солей меди и серебра. Однако эти методы пока не нашли промышленного применения.

Все когда-нибудь пользовались спиртовым раствором йода, некоторые знакомы с ним из уроков химии. Кто-то сталкивался с нехваткой йода в организме, а кто-то путает его с зеленкой. В этой статье мы собрали ответы на наиболее часто задаваемые вопросы про йод, надеемся, пригодится!

Когда и кем был открыт йод

Как и многие химические элементы, йод был открыт случайно в 1811 году французом Бернаром Куртуа при получении селитры из морских водорослей. Как химический элемент, вещество получило название «йод» спустя два года, а официальное внесение в таблицу Менделеева – в 1871 году.

Из чего и как получают йод?

В чистом виде (свободной форме) йод встречается крайне редко – преимущественно в Японии и Чили. Основная добыча производится из морских водорослей (получают 5 кг из 1 тонны сухих ламинарий), морской воды (до 30 мг из тонны воды) или из нефтяных буровых вод (до 70 мг из тонны воды). Существует методика получения технического йода из отходов производства селитры и золы, но содержание вещества в исходных материалах составляет не более 0,4 %.

Методика получения йода имеет два направления.

1. Золу морских водорослей смешивают с концентрированной серной кислотой и нагревают. После выпаривания влаги получают йод.
2. Йод в жидкостях (морская или озерная соленая вода, нефтяная вода) связывают с помощью крахмала, или соли серебра и меди, или керосина (метод устаревший, так как дорогостоящий) в нерастворимые соединения, а потом выпаривают воду. Позже начали использовать угольный метод извлечения йода.

Как йод влияет на организм человека

Йод и его производные входят в состав гормонов, влияющих на обмен веществ человеческого организма, его рост и развитие, поэтому среднестатистическому человеку необходимо ежедневно потреблять до 0,15 мг йода. Отсутствие йода или его недостаток в рационе ведет к заболеваниям щитовидной железы и развитию эндемического зоба, гипотиреоза и кретинизма.

Показателем недостаточности йода в организме является усталость и подавленное настроение, головная боль и так называемая «природная лень», раздражительность и нервозность, ослабление памяти и интеллекта. Появляется аритмия, повышенное артериальное давление и падение уровня гемоглобина в крови. Очень токсичен - 3 г вещества является смертельной дозой для любого живого организма.

В больших количествах вызывает поражение сердечно-сосудистой системы, почек и отек легких; появляется кашель и насморк, слезотечение и боль в глазах (при попадании на слизистую); общая слабость и повышение температуры, рвота и понос, учащение пульса и боли в сердце.

Как пополнить йод в организме?

1. Основным источником природного йода являются морепродукты, но добытых максимально далеко от берега: в прибрежных полосах йод вымывается из грунта, и его содержание в продуктах незначительное. Ешьте морепродукты – это может восстанавливать в определенной мере содержание вещества в организме.
2. Можно искусственно добавлять йод в пищевую соль, употреблять продукты с содержанием этого микроэлемента – подсолнечное масло, пищевые добавки.
3. В аптеках продаются таблетки с повышенным содержанием йода – относительно безвредные препараты (например, йод-актив, антиструмин).
4. Много йода содержится в хурме и грецких орехах.

Где содержится йод?

Йод присутствует практически везде. Наибольшее содержание йода - в продуктах морского происхождения, в самой морской воде и соленой озерной воде.
В свободной форме – как минерал – йод присутствует в термальных источниках вулканов и природных иодидах (лаутарите, иодобромите, эмболите, майерсите). Он содержится в нефтяных буровых водах, растворах натриевой селитры, щелоках селитряных и калийных производств.

В каких продуктах содержится йод

В морепродуктах: рыбе (треска и палтус) и рыбьем жире, ракообразных и моллюсках (морских гребешках, крабах, креветках, кальмарах, устрицах, мидиях), морской капусте. Далее следуют молочные продукты и куриные яйца, фейхоа и хурма, сладкий перец, кожура и ядра грецких орехов, черный виноград, зерновые культуры (гречка, кукуруза, пшеница, пшено), речная рыба и красная фасоль. Йод есть в соках, окрашенных в оранжевый и красный цвет.

Еще меньше йода в соевых продуктах (молоке, соусе, тофу), луке, чесноке, свекле, картофеле, моркови, фасоли, клубнике (примерно в 40-100 раз меньше, чем в морской капусте), но он есть.

Какие продукты не содержат йод

Йода нет в выпечке (домашняя), где используется обычная соль без йода, очищенном от кожуры картофеле, несоленых овощах (сырых и замороженных), арахисе, миндале и яичном белке. Практически отсутствует йод в крупах, бедных на естественные соли; макаронах, какао порошке, белом изюме и темном шоколаде. Это относится к растительным маслам, к соевому - в том числе.

Практически все известные приправы в высушенном виде (черный перец, травы) тоже не имеют йодосодержащих компонентов – йод на открытом воздухе быстро разлагается (улетучивается), именно поэтому иодированная соль пригодна к употреблению всего 2 месяца (если пачка находится в открытом состоянии).

Газированные напитки - кока кола и ее производные, вино, черный кофе, пиво, лимонад – все это тоже не содержит йода.

Льняные ткани:

Вариант 1. Засыпать пятно питьевой содой, налить сверху уксуса и оставить на 12 часов, а потом постирать в теплой чистой воде.

Вариант 2. Растворить чайную ложку аммиака в 0,5 л воды, и полученным раствором протереть пятно. Далее – простирать в теплом мыльном растворе.

Вариант 3. Делается густая кашица из крахмала на воде, наносится на пятно и ожидается посинения пятна. При необходимости повторяете еще раз, и простирываете изделие в теплой мыльной воде.

Вариант 4. Натрите пятно сырым картофелем и простирайте изделие в теплой мыльной воде.

Вариант 5. Можно пятно протереть жидкой аскорбиновой кислотой (или растворить таблетку в воде), а потом простирать в воде с мылом.

Шерстяные, хлопчатобумажные и шелковые ткани:
Пятно нужно протереть раствором гипосульфита (чайная ложка на стакан воды) и простирать в теплой воде. Можно протереть пятно нашатырным спиртом и простирать привычным способом.

Как отмыть йод с кожи

Вариантов несколько:

1. На кожу наносят оливковое масло или жирный крем, которые впитают йод. Через час йод смывается с помощью губки для тела и мыла.
2. Принимают ванну с морской солью, а в конце используют мочалку и детское (хозяйственное - в крайнем случае) мыло.
3. Можно использовать для нежной кожи вместо мочалки скраб, а место с пятном нужно помассировать. После этого можно смазать кожу питательным кремом или молочком.
4. Можно приложить на 5 минут к пятну вату со спиртом, самогоном или водкой, а потом потереть. Процедуру можно повторить несколько раз.
5. Удаляет пятна йода ручная стирка вещей или обычная ванночка с порошком или лимонным соком.

Как полоскать горло йодом

Метод довольно простой – нужно в стакан с теплой водой добавить несколько капель йода, пока не получится светло-коричневый раствор. Но эффект будет лучше и сильнее, если в воду добавить по чайной ложке соды и поваренной соли. Способ хорошо зарекомендовал себя при лечении гнойной ангины и хронического тонзиллита. Процедуру можно повторять 3-4 раза в день (при гнойной ангине – каждые 4 часа) на протяжении 4 дней.

Спиртовым раствором йода нельзя при ангине смазывать горло, как, например, Йодинолом. В противном случае вы просто обожжете слизистую.

Как делать йодовую сетку, как часто можно делать йодную сетку

Нужно взять тонкую палочку с ваткой, смочить в 5 %-ном спиртовом растворе йода и нарисовать на коже пересекающиеся горизонтальные и вертикальные полосы в виде таблички с квадратами 1х1см. Это идеальная геометрия для равномерного распространения йода: всасывается достаточно быстро и эффективно.

Ее можно в течение недели делать только лишь два – три раза при любых заболеваниях.

С какого возраста можно мазать йодом

Врачи не рекомендуют мазать йодом кожу даже в подростковом возрасте – йод обжигает кожу. Но йодную сетку (единоразово) можно делать с пяти лет. Но существует более «продвинутая» и более безопасная версия йода, которую можно использовать и .

Почему йод есть в таблице Менделеева, а зеленки нет?

Потому что зеленка – синтетическое антисептическое средство, анилиновый краситель. В таблицу Менделеева включены только химические элементы и соединения, существующие в природе в чистом виде.

Потому что такая соль помогает восстановить баланс при дефиците йода в организме человека, является профилактикой йоддефицитных заболеваний у детей, беременных и кормящих женщин, подростков. Соль с йодом способствует предотвращению поглощения щитовидной железой радиоактивных компонентов йода и является защитой от радиации, воспалительных процессов и заболеваний.

Как делают йодированную соль

В морскую или озерную соленую воду добавляют йод в определенной концентрации, перемешивают с водой и только потом выпаривают.