Что является сырьем получения йода. Где содержится йод, особенности его применения. Инвестиции в отрасль

УДК 556.3:553.04 Н. А. Виноград

Вестник СПбГУ. Сер. 7, 2003, вып. 3 (№23)

СОВРЕМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ЙОДА ИЗ ГИДРОМИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ В СТРАНАХ СНГ

Йод -один из компонентов, традиционно получаемый из гидроминерального сырья, в том числе из подземных вод. Он находит широкое применение в медицине и пищевой промышленности, при изготовлении различных химреагентов. Его потребление и спрос на него в мире постоянно возрастают. Мировые запасы йода оцениваются примерно в 15 млн т. Дефицит потребления йода, по разным данным, составляет 900-1500 т в год. Цены на йод на мировом рынке в зависимости от его чистоты и характеристики колеблются от 16,0 до 30,0 долл. США за 1 кг .

Россия обладает огромными запасами попутных и пластовых вод с промышленными концентрациями ценных компонентов, в которых отечественная промышленность ощущает острую потребность. Как правило, эффективность предприятий гидроминералыюго производства достаточно высока, особенно с учетом возможностей их организации на базе разрабатываемых и действующих нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений. Все это обусловливает необходимость освоения новых гидроминеральных ресурсов и разработки новых технологий получения промышленно ценных компонентов, в частности йода, из гидроминерального сырья.

Важность создания новых мощностей по производству йода связана с его острым дефицитом в России. В настоящее время единственным в стране производителем этого элемента является Троицкий йодный завод в Краснодарском крае, который выпускает менее 100 т продукции в год при потребности страны 1000 т и более. Остальной йод импортируется, главным образом из Израиля.

Администрация Республики Коми рассматривает возможность организации производства йода из попутных нефтяных вод. Инвестиционный проект «Разработка технологии извлечения йода и брома из вод нефтедобычи Усинского района» выполнен во ВНИИХТе в 2002 г. Исходным сырьем для получения йода, согласно проекту, служат промысловые воды нефтедобычи Усинского района с содержанием йода не менее 20-30 мг/л. Срок окупаемости - 2 года после пуска комплекса. Расчетная рентабельность проекта - более 50%. Проектная мощность -30 т в год. Ориентировочная стоимость проекта-20 млн руб..

В 2002 г. руководством ОАО «Газпром» были приняты два документа, предусматривающие создание объектов гидроминерального производства на некоторых наиболее перспективных для этой цели нефтегазовых месторождениях: программа «Комплексное использование гидроминер алы г ых ресурсов и создание производств по извлечению ценных компонентов на месторождениях ОАО “Газпром” на 2000-2005 годы» и «Перечень приоритетных и&учно-технических проблем ОАО “Газпром» на 2002-2006 годы». Среди приоритетных названы Астраханское, Северо-Ставропольское, Оренбургское, Медвежье, Вуктыльское и Уренгойское месторождения. Из них в качестве первоочередных для строительства выделены Астраханский йодный завод производительностью 200 т йода в год, завод по производству 200 т йода и 13 т рубидия на базе сепоманских вод месторождения Медвежье (Надымский район Ямало-Ненецкого автономного округа), а также завод по производству йода и брома на Изобильнен-ском участке Северо-Ставропольского месторождения.

Разработками в этой области занимается в России, в частности, ООО «Научно-производ-ствеиный центр Подзем гидроминерал». Основным направлением его деятельности является комплекс научно-исследовательских и проектных работ по использованию подземных промышленных вод как гидроминерального сырья для создания производств по извлечению ценных компонентов на нефтегазовых месторождениях ОАО «Газпром». В настоящее время активно проводятся работы по оценке запасов подземных промышленных вод и применению

© Н. А. Виноград, 2003

их в качестве гидроминерального сырья в районах Астраханской обл. (на стадии проекта разработки и строительства опытно-промышленного предприятия мощностью 200 т йода в год). Ведутся исследования перспективных источников гидроминерального сырья соляных куполов Астраханского газоконденсатного месторождения с целью расширения объемов эксплуатационных запасов подземных йодосодержащих вод и повышения их категорийности. В НПЦ разрабатываются технико-экономические обоснования проведения опытно-гидрогеологических исследований для подсчета эксплуатационных запасов промышленных вод Северо-Ставропольского месторождения. Производятся работы по технико-экономическому обоснованию разработки подземных вод Оренбургского газоконденсатного месторождения с целью использования их в качестве гидроминерального сырья. Подготовлены технико-экономическое обоснование кондиций и предварительный подсчет эксплуатационных запасов подземных вод сеноманского комплекса месторождения Медвежье.

Эффективность создания объектов гидроминерального производства подтверждается тех-пико-экономическими показателями, полученными для различных месторождений. Например, капитальные вложения для ввода в эксплуатацию Астраханского йодного завода составляют 215 млн руб. Годовая выручка - 114 млн руб., дисконтированный срок окупаемости -5,5 лет, внутренняя норма доходности - 23 %.

ООО «НПЦ Подземгидроминерал» уделяет особое внимание работам, направленным на создание производств по извлечению ценных компонентов на месторождениях, вступивших в стадию падающей добычи углеводородов. Это важнейшее направление исследований способствует организации на таких месторождениях предприятий гидроминерального производства с использованием существующего фонда скважин, производственных мощностей, развитой инфраструктуры и квалифицированных кадров, что позволит при незначительных затратах продлить сроки эксплуатации месторождений и получить существенную прибыль .

Компания «СИБУР» приобрела контрольный пакет акций АО «Тобби», Тобольского йодо-бромного предприятия, и выступила гарантом по привлечению кредита для завершения строительства завода, который станет вторым крупным производителем после Троицкого йодного завода этого остродефицитного продукта. Йодобромный завод - один из четырех инвестпроектов «СИБУРа», учтенных в соглашении холдинга и Тюменской обл. Проект предусматривает строительство на площадке Тобольского нефтехимического комбината завода по переработке минерализованных вод нижнемелового водоносного комплекса (К\ ^-Ьт, минерализация - 70 г/л, содержание йода -25 мг/л, брома - 70-80 мг/л ) с выпуском 45 т йода, 238 т брома и 30 000 т йодированной пищевой соли в год. Стоимость проекта - более 1 млн руб., срок окупаемости - около трех лет .

Международная академия минеральных ресурсов участвует в разработке проектов добычи йода из гидроминерального сырья в перспективных регионах России (Восточная Сибирь, Предкавказье). Планируется начать освоение Вятского месторождения йодо-бромных вод .

Российские организации принимают участие и в освоении гидроминерального сырья стран СНГ. Так, Российский научно-технический центр «Прикладная химия», наряду с институтом «БелНИПИнефть», Гродненским институтом азотной промышленности и научно-производственным объединением «Йодобром» (Украина), является одним из партнеров, участвующих в проекте создания предприятия по выпуску йода, брома и бромистого кальция из попутных рассолов нефтяных месторождений Республики Беларусь. Промышленные концентрации йода выявлены на территории этой республики в Припятском артезианском бассейне, в пределах которого расположено несколько нефтяных месторождений. В разрезе девонских отложений выделяются четыре водоносных комплекса, два из которых представляют интерес с точки зрения добычи йода. Водоносный комплекс подсолевых отложений, представленных терригенными песчано-глинистыми образованиями нижнефранского подъяруса и живетского яруса в нижней части и карбонатными породами в верхней части, вскрывается на глубинах от 600-2000 м в пределах выступов кристаллического основания до 4000-4500 м в наиболее погруженных частях Припятской впадины. Концентрация йода в водах комплекса - от 20 до 90 мг/л, реже - 130-223,7 мг/л при минерализации 110-437 г/л. Водоносный комплекс меж-

солевых отложений приурочен к терригенным, карбонатным й вулканогенным образованиям нижнефаменского подъяруса, наибольшие мощности которых (до 1000 м) зафиксированы в центральной и северной частях Припятской впадины. Воды имеют минерализацию 158- 387,7 г/л, а содержание йода варьирует от 0 до 108,5 мг/л .

Заказчиком работ выступает производственное объединение «Белоруснефть». Производство планируется разместить на базе второго нефтепромысла нефтегазодобывающего управления «Речицапефть». Проектная годовая мощность установки -34 т йода и 1200 т брома, из которого будет производиться бромистый кальций. Стоимость проектирования и строительства-около 7 млн долл. США. Основным импортером белорусского йода и брома из-за его высокой конкурентоспособности, возможно, станет Россия. Новая отрасль промышленности Беларуси может стать доходной статьей внешней торговли РФ .

Одним из самых перспективных направлений развития химической промышленности Туркменистана специалисты считают производство йода. По запасам сырья для производства йода Туркменистан занимает одно из первых мест в мире. Месторождения промышленных йодных вод Западпой Туркмении (Челекенское, Небит-Дагское, Боядагское) идентичны по структурно-тектоническим и геолого-гидрогеологическим условиям. Они приурочены к брахиантиклинальным структурам, разбитым многочисленными нарушениями различной амплитуды и протяженности. Самым крупным тектоническим нарушением является Главный Прибалханский разлом субширотного простирания, протягивающийся через все поднятия Прибалханской зоны, к которой приурочена и Челекенская брахиантиклиналь. Такое тектоническое строение определяет сложность гидрогеологических условий месторождений. С одной стороны, нарушение целостности водоносных пластов затрудняет движение подземных вод, с другой - в некоторые геологические периоды сбросы могли служить капалами поступления подземных вод из более глубоких горизонтов в вышележащие, что подтверждается наличием подземных вод разного состава в зоне крупных тектонических нарушений. Водовмещающими породами продуктивного водоносного комплекса являются красноцветные терригенные толщи неогена, представленные чередующимися песчаными и глинистыми пачками . Содержание йода в подземных водах -в основном от 20 до 40 мг/л, наблюдается инверсионная гидрохимическая зональность при относительно постоянном в разрезе содержании йода.

С каждым годом ширится спектр использования йода в производстве медикаментов, фотоматериалов, электроники и других товаров широкого потребления, что способствует увеличению рынков его сбыта. Внутри этой страны и в регионе йод используется в основном как необходимая добавка в пшцевую продукцию (соль и муку) для восполнения его дефицита в воде и продуктах питания и предотвращения у населения заболеваний эндокринной системы. Так, в производственном объединении «Гувлыдуз» запущена линия по производству йодированной соли. Принято решение и об увеличении экспорта йода. Высокое качество продукции предприятия неоднократно подтверждалось международными экспертами.

Планируется, что к 2010 г. добыча йода в Туркменистане возрастет в 5 раз и страна выйдет на третье место в мире (после Чили и Японии) по производству этого компонента. Благодаря реконструкции, произведенной за счет целевого кредита в размере 1,36 млн долл. США и 12 млрд манатов, за последние годы более чем в два раза возросло производство на Бал-канабатском йодном заводе. Автономная технологическая установка мощностью несколько десятков тонн йода в год построена на Боядагском месторождении подземных йодобромных

В настоящее время государственный концерн «Туркмендокунхимия» проводит тендер на строительство пяти новых модульных установок по производству технического йода на Бал-канабатском и Хазарском заводах, а также на месторождении Боядаг. Проектная мощность каждой из них составит 100 т гранулированного йода в год. Одновременно предполагается реконструировать сырьевые базы этих заводов, а также их инфраструктуру.

Первые шаги в данном направлении были сделаны уже в 1999 г. при вводе нового Боядаг-ского йодного завода. Его строительство было обусловлено в первую очередь необходимостью создания производственной базы непосредственно у скважин месторождения. Прежде йодо-

бромные воды Боядага транспортировались по 50-километровому трубопроводу на Небитдаг-ский йодный завод. Агрессивная среда этого химического сырья периодически выводила из строя трубопровод, на ремонт которого затрачивались немалые материальные средства. Подключение Небитдагского предприятия к новой сырьевой базе расположенных вблизи завода месторождений Монджуклы и Небитдаг сделали здесь производство йода более рентабельным. А возле Боядага в рекордно короткие сроки был построен новый завод, на котором по окончании тендера также планируется установить новую производственную линию.

Реконструкция производственных мощностей - лишь начало внедрения программы комплексного освоения месторождений йодобромных вод, которая состоит из трех этапов. Выполнение этой программы позволит уже к 2005 г. увеличить выпуск йода до 1 тыс. т, а к 2010 г. - до 1700 т. Чтобы достичь этого показателя, необходимо исследовать ряд перспективных на содержание йода месторождений и утвердить их запасы на уровне государственной комиссии по запасам, что и предполагает второй этап реализации программы. Подключение новых месторождений обеспечит полномасштабный подход к комплексному освоению запасов йодобромных вод, будут приняты меры по расширению производственных мощностей и выпуска из них разнообразной химической продукции. Ведь подземные воды содержат не только йод и бром, но и хлориды натрия, кальция, магния и другие ценные химические элементы. Их эффективное использование во многом определяется на современном этапе наличием рынка. Потому параллельно с ремонтом скважин и увеличением производственных мощностей ведется серьезная работа по изучению внутреннего и внешних рынков бромистого железа, озокерита, технического углерода и другой товарной продукции химической отрасли .

Vmograd N. A. Iodine production from hydromineral resources in the CIS countries.

Iodine is one the components traditionally obtained from groundwater. Russia has great reserves of iodine-rich water, and iodine is in high demand. However, there is only one iodine-producing plant in Russia and its output is insufficient to meet the growing market demand. Russian organizations actively develop exploration projects for exploitation of iodine resources both in Russia and other CIS countries. Turkmenistan increases iodine output. It is planned that this country will take the third place in the world on iodine production by 2010. Belarus invests considerable sums of money in industrially valuable water utilization, particulary, in oilfield water processing, to launch iodine production.

Литература

1. Администрация Программы развития экономики Республики Коми. Организация производства по извлечению йода из промысловых вод нефтедобычи Усинского района // www.investinkomi.ru. 2. Министерство энергетики РФ // www.mte.gov.ru. 3. Виноград Н. А. Использование природных минерализованных вод в народном хозяйстве России // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 7: Геология, география. 1999. Вып. 4 (№ 28). 4. На российском рынке йода // Ведомости. 2001. 19 июля // www.marketsurveys.ru. 5. Международная академия минеральных ресурсов // www.arec.ru. 6. Куделъский А. В.. Козлов М. Ф. Геохимия, формирование и распространение йодо-бромных вод. Минск, 1970. 7. «Белоруснефтъ» организует производство йода и брома: Новости БДГ // Экономические новости России. 2000. 27 июля // www.innov.ru. 8. Плотникова Р. И. Опыт обоснования расчетной схемы в сложных гидрогеологических условиях (на примере Челекенского месторождения подземных вод) // Труды Всесоюз. ин-та гидрогеологии и инж. геологии. 1974. Вып. 84. 9. Химический завод на побережье Каспия увеличивает производство йода// Интернет-газета «Turkmenistan.ru». 2002. 10 мая // www.turkmenistan.ru.

При упоминании йода большинство из нас вспоминает маленький пузырек и ватку. Именно так лечили наши мамы царапины и ссадины в детстве. И сегодня можно найти такой йод, цена в аптеке на него копеечная.

Многие взрослые знают, что йод - это очень важный микроэлемент. Он влияет на работу щитовидной железы и участвует в процессе обмена веществ.Йодсодержащие лекарства будут иметь цену на порядок выше от пузырька для обработки ранок. Из чего делают йод? И почему цена на него такая разная?

Что такое йод?

Йод - это минерал, который находится в неорганических соединениях: воде, грунте, после дождя его можно обнаружить в воздухе. Он также присутствует во многих продуктах питания растительного и животного происхождения. Так, общеизвестно, что йода много в ламинарии, а также других морепродуктах: рыбе, моллюсках, ракообразных.

Йод есть и в обычных продуктах питания, хорошо нам известных: яйцах, говядине, молоке, сливочном масле, обычной капусте, других овощах, зерновых культурах. Вся проблема состоит в том, что его в них недостаточно. Так, к примеру, печень трески (считается, что в ней много йода) содержит 800 мкг минерала, и чтобы удовлетворить суточную норму, нужно ежедневно съедать 180 г этого продукта.

Решая вопрос о том, что лучше - зеленка или йод, мы не задумываемся, как важен йод в повседневной жизни человека.

Взрослому нужно 150 мкг йода в сутки, а беременным - 200 мкг. Норма для младенцев составляет 50 мкг, а для школьника - 120 мкг.

Еще одной проблемой, связанной с доставкой этого вещества в организм человека, будет его разрушение в процессе приготовления. Так, во время варки теряется около 50% этого полезного вещества. А пачка уже через месяц будет содержать только 50% от заявленного количества.

Произрастание растений на почвах, бедных на минерал, значительно сократит его количество в соответствующих продуктах питания.

Здесь решение проблемы можно назвать медицинские цена в аптеке на них, однако зачастую далека от общедоступной.

Медицинское применение йода

Почему так важен для нас этот минерал, содержащийся в очень маленьких количествах в организме человека?

Его всего около 25 миллиграмм, но он играет очень важную роль для обменных процессов. Так, около 15 мг йода находится в щитовидной железе и входит в состав образовываемых ею гормонов трийодтиронина и тироксина. Эти гормоны отвечают за множество функций:

• оказывают стимулирующее воздействие на рост и развитие организма в целом;
• регулируют энергетический и тепловой обмен;
• участвуют в окислении углеводов, жиров и белков;
• ускоряют процесс распада холестерина;
• без них не обходится регуляция сердечной деятельности;
• они препятствуют процессу свертываемости крови и образованию тромбов;
• они очень важны для развития центральной нервной системы.

Оставшиеся 10 мг разместились в репродуктивных органах яичниках (у женщин) и предстательной железе (у мужчин), почках, печени, волосах и ногтях.

Недостаток этого вещества в организме ребенка может вызвать задержку его физического и умственного развития, а его избыток приведет к отравлению под названием "йодизм", возможно, к нарушению работы щитовидной железы, грозному заболеванию под названием "гипертиреоз".

Для разных целей фармакологическая промышленность выпускает разные препараты. Сегодня на лекарства, содержащие легкоусвояемый йод, цена высока. И связано это не только с технологическим процессом изготовления лекарства, но также с тем, что сама добыча йода технологически сложна и финансово затратна.

Очень многих интересует простой вопрос о том, что лучше - зеленка или йод при обработке свежих ран? Здесь следует помнить, что йод не только предупредит развитие грибка и уничтожит инфекцию, с этим также хорошо справляется зеленка. Он будет способствовать более быстрому заживлению ранки - и в этом случае йод более предпочтителен.

Промышленное использование минерала

Йод важен не только для обеспечения нормального жизненного цикла человека, его используют во многих отраслях промышленности, он нужен для производства большого количества продукции.

Так, при участии этого вещества делают рентгенологические снимки, изготавливают фотографии, добавляют к маслу для подшипников, с его участием производят стекла для фар и светильники со спецэффектами, он нужен для получения металлов высокой чистоты.

Сегодня развивается новое направление в производстве ламп накаливания, где важную роль играет йод. Применение его позволит значительно продлить срок службы обычных ламп накаливания с вольфрамовой спиралью.

Согласно статистике, 99% известных запасов йода находится в Японии и Чили, они являются основными поставщиками его на мировой рынок. Так, чилийскими компаниями производится свыше 720 тонн йода в год.

Производственные мощности России позволяют вырабатывать до 200 тонн минерала-сырца за год, что меньше потребности страны в 6 раз.

Добыча йода из морских водорослей

Вопрос необходимости промышленной добычи этого вещества возник в 18 веке. Еще тогда было замечено, что морские растения обладают повышенным содержанием этого важного минерала. Первым промышленным производствам была добыча йода из морских водорослей. В России такой завод построили в Екатеринбурге (1915), он производил минерал из филлофлоры (водоросли Черного моря).

Сегодня добыча этого минерала-сырца из водорослей - это наиболее распространенный метод получения йода в промышленных масштабах. Производство строят возле моря, в ходе процесса добывают из золы высушенного морского растения. Наиболее крупные предприятия добывают в год до 300 тонн кристаллического минерала.

Морская ламинария отнесена к основным источникам промышленной добычи йода. Она содержит 0,8-0,16% йода (в сухом веществе).

Выделение минерала из селитряных отходов

Выделение йода из маточных рассолов производства селитры - один из наиболее дешевых промышленных методов. Здесь на вопрос о том, из чего делают йод, ответ будет простым - из отходов.

Было обнаружено, что при производстве или натриевой) в остается до 4 г йодата и йодида натрия на каждый 1 кг рассола (это 0,4%). Метод применяется более 200 лет во всем мире, главное его достоинство - это дешевизна.

Получение йода из рассолов

Еще одним ответом на вопрос о том, из чего делают йод, будет добыча минерала из природного неорганического сырья - природных рассолов.

Дело в том, что при бурении нефтяных скважин в сопутствующих водах было обнаружено значительное количество йода, порой свыше 100 мкг на 1 л, но в основном не выше 40. Эту особенность глубинных вод обнаружил Потылицын А.Л (русский химик) в 1882 году, однако добывать минерал из рассолов было дорого и экономически невыгодно.

Промышленная добыча началась только в советские времена после того, как изобрели угольный метод накопления йода (1930). Уголь способен накапливать до 40 г йода на 1 кг за месяц. Сейчас это один из основных методов добычи кристалла-сырца в России.

Ионитная добыча

Эта методика очень широко используется в Японии. Способ новый и получил широкое применение только в последние десятилетия. Здесь для извлечения сырца используют высокомолекулярные ионообменные смолы.

Однако в России он не используется, так как не дает возможности извлечь весь йод из сырья и оставляет значительное его количество в отходах.

Инновационные методики В. Ганяева

Недавно в профессором В. Ганяевым было разработано уникальную технологию добычи йода из минеральной воды. Летом 2016 года создано специальную установку, и сегодня она успешно проходит испытания.

По подсчетам ученых, новая технология не только экологически чище, но и экономически выгоднее, здесь не используют хлористые соединения и рассолы серной кислоты. При ее использовании количество добываемого минерала-сырца составит 24 г на 1 литр концентрата.

Так что на вопрос о том, из чего делают йод,можно также ответить что в России - из минеральной воды. Хотя ученые считают, что данная технология позволит намного эффективнее использовать сопутствующие нефтедобычи рассолы.

Как производят медицинский йод?

Сегодня хорошо нам известный антисептик - спиртовой 5-процентный йод, применение получает все реже. На смену ему пришли препараты, где йод используется в соединении с крахмалом.

Если рассматривать вопрос о том, есть ли разница в производстве технического йода и медицинского, то тут следует обратить внимание на следующее.

1. При производстве сырца в промышленных масштабах, его вырабатывают в форме кристаллического минерала с определенным содержанием чистого йода (по таблице Менделеева).
2. Йод медицинский становится таковым после соединения кристаллов сырца с другими веществами: водой, спиртами, эфирами.

Отсюда вывод: изначально кристаллы йода не разделяются на медицинские и технические - этот статус они получают в процессе дальнейшей обработки.

Цена на препараты йода в аптеках зависит не от основного компонента, а тех дополнительных составляющих, которые войдут в лекарство. В хорошо знакомом нам пузырьке антисептика есть только йод и этиловый спирт, тогда как, например, препараты для лечения гипертиреоза окажутся на 2 порядка дороже. Они содержат множество других компонентов.

Йод, подобно другим ценным элементам, добывают в промышленных масштабах. Уровень мировой добычи йода приближается к уровню добычи серебра и ртути. Следует отметить, что в виде простого вещества йод практически не встречается, в основном его добывают из химических соединений. Существуют следующие способы добычи йода:

1. Переработка природных накопителей йода - морских водорослей и получение йода из их золы.

В тонне высушенной морской капусты (ламинарии) содержится до 5 кг йода, в то время как в тонне морской воды его всего лишь 20-30 мг. До 60-х годов XIX столетия водоросли были единственным источником промышленного получения йода. В России вплоть до 1915 года своего йода не было, его завозили из-за границы. Первый йодный завод был построен именно в 1915 году в Екатеринославе (сейчас Днепропетровск). Получали йод из черноморской водоросли филлофоры. За годы Первой мировой войны на этом заводе быль добыто около 200 кг йода.

2. Получение йода из отходов селитряного производства - маточных растворов чилийской (натриевой) селитры, содержащей до 0,4 % йода в виде йодата и йодида натрия.

Этот способ начал применяться с 1868 года и в силу дешевизны сырья и простоты получения микроэлемента получил широкое распространение в мире.

3. Получение йода из природных йодсодержащих растворов, например воды некоторых соленых озер или попутных (буровых) нефтяных вод, содержащих обычно 20-40 мг/л йода в виде йодидов (местами 1 литр этих вод содержит свыше 100 мг йода).

В нашей стране уже в годы советской власти йод стали получать из подземных и нефтяных вод Кубани, где он был обнаружен русским химиком А. Л. Потылицыным еще в 1882 году. Позже подобные воды были открыты в Туркмении и Азербайджане. В настоящее время нефтяные буровые воды служат основным сырьем для промышленного получения йода в России.

Но йода в подземных водах и попутных водах нефтедобычи очень мало. В этом и заключалась основная трудность при создании экономически оправданных промышленных способов его получения. Нужно было найти "химическую приманку", которая бы образовывала с йодом довольно прочное соединение и накапливала его. Первоначально такой "приманкой" оказался крахмал, потом соли меди и серебра, которые связывали йод в нерастворимые соединения. Затем использовали керосин - йод хорошо растворяется в нем. Но все эти способы оказались дорогостоящими, а порой и огнеопасными.

В 1930 году советский инженер В. П. Денисович разработал угольный метод извлечения йода из нефтяных вод, и этот метод довольно долго был основой советского йодного производства. В 1 кг угля за месяц накапливалось до 40 г йода.

4. Ионитный способ, основанный на избирательном поглощении йода особыми химическими соединениями - высокомолекулярными ионообменными смолами.

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.

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.