从海带中提取碘的工业生产过程问题解析

胡协强 钱剑敏

摘要：碘是重要的化工原料之一，也是中学化学中常见的非金属元素。围绕工业提取碘的方法，在苏教版2014年化学必修1第二专题中首次出现物质的工业提取流程。文章就流程中教师、学生可能会遇到的一些问题与疑惑，通过查阅资料，作出了相应的解析。

关键词：碘;工业生产;问题解析

文章编号：1008-0546（2021）04-0031-02 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.04.009

一、引言

碘是基础工业原料和重要战略物资，广泛应用于食品医药、化工、农业、国防军事等领域。从海产品中提取碘是我国工业上获取碘的重要途径。苏教版2014年化学必修1第二专题中介绍了碘的提取原理及流程，主要内容如图1所示。

通过学习，学生可以进一步巩固氧化还原知识和物质分离提纯的方法，而且可以让学生第一次了解接触工业流程图的基本框架模型如图2所示。

但在多年的教学过程中，笔者每到此处，总感觉教材处理的很精练，教学参考书上也没有相关知识的介绍，因此给教师带来了一些疑惑和问题。而这些疑惑和问题又经常不加重视，比较草率地给学生照本宣科一下。回顾起来总不是滋味，教学大纲虽然只要求“了解从海产品中提取碘单质的基本原理和方法”，但教师传道授业解惑，还是需要了解得更加详细一点。因此笔者归纳了一些问题并通过查阅资料，对该原理及流程加深了认识。

二、问题解析

1.原料的选择和处理

碘在自然界中主要呈分散状态存在，一般不形成矿物堆积，没有具有商业价值的独立碘矿床。海洋虽是自然界中最大的“碘库”，其总量约在8.6×1012t，但含量仅为13-75ug/L。而像海藻之类的海产品具有富集碘的功能，碘含量一般在0.3%以上，最高可达0.7%～0.9%。因此海藻、海带是生产碘的重要原料。

碘在海带中以无机碘（KI）和有机碘两种形式存在。将海带剪碎，放人清水中浸泡半小时以上，过滤，滤液中出现无机碘（KI）。若将浸泡过的海带进一步用粉碎机绞碎，滤液中碘离子的含量将更高。

2.氧化剂的选择

当前工业上用氯气、氯酸钾、过氧化氢、亚硝酸盐等作为提取碘的氧化劑。氯气由于易得且廉价，是最常用的氧化剂，但氧化操作需要特别仔细，否则易造成过氧化。这一点在化学1（必修）教学参考书中有介绍“氯气通入淀粉碘化钾溶液会看到溶液变蓝，继续通氯气溶液蓝色褪去”，反应分别为2KI+Cl2=2KCl+I2、I2+5Cl2+6H2O=2HIO3+10HCl。氯酸钾、过氧化氢等在酸性条件下同样不仅可以将碘离子氧化成碘单质，还可以继续将碘单质氧化成碘酸根离子（IO3-）。亚硝酸盐可将碘离子氧化成碘单质：2NO2-+2I-+4H+=2NO+I2+2H2O，但不能继续氧化碘单质，是较为合适的氧化剂，缺点是价格较高。

在流程中仅用“氧化剂”表示，可能是考虑到生产企业按照自己的实际情况，选择最合适的氧化剂。

3.反应液的酸碱性

流程中在浸泡液中加入NaOH溶液进行碱化，通过查阅资料得知，在浸泡液中会出现一种有机质（褐藻糖胶），该物质的存在不仅会影响碘的纯度，还由于其具有抗氧化性会消耗更多的氧化剂，但在氢氧化钠溶液中易形成褐藻酸钠絮状沉淀即流程中的有机物沉淀。

在氧化碘离子时，通常采用硫酸酸化，主要是基于以下两点考虑：①在碱溶液中碘单质不易存在，可发生歧化反应3I2+3NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O。②氧化剂在酸性条件下具有更强的氧化性，更易将碘离子氧化成碘单质。有实验发现在PH<2的酸性介质中，亚硝酸盐具有最佳的反应效果。另外在PH为4～4.5的条件下，加入极少量的亚硝酸盐并鼓入空气，能促进碘离子氧化成碘单质，这种方法可大大降低亚硝酸盐的用量，更节约成本。还有研究表明，磷肥厂综合治理回收碘的过程中，PH为2～3时，使用NaCIO，回收效果最好。

4.提纯和分离的方法

在流程中具体提到了过滤和结晶两种分离的方法，从粗碘到碘单质的提纯方法没有具体化。笔者查阅相关资料得知：在用活性炭吸附法提取碘后，吸碘后的活性炭用氢氧化钠或碳酸钠洗脱，碘转入洗脱液中，再加入盐酸酸化，析出粗碘。也有利用碘易升华的特性，在高温下使碘升华结晶。

平时上课的时候，大多数教师认为用萃取分液、蒸馏的方法可提取碘，但有资料表明，由于碘易升华，在77℃时升华现象非常明显，而四氯化碳的沸点为76.8℃，因此常温下不能用蒸馏法来分离四氯化碳（常用萃取剂）和碘。有教师设计了图3所示流程模拟工业上分离提纯碘单质，笔者认为比较可取。

三、结语

通过对流程图的仔细解读，可以让学生加深对流程图中关键词的认识，进一步了解流程中具体的操作意义和操作目的及操作结果。提高学生深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互联系，培养了学生的科学素养。实践是检验真理的唯一标准，我们教师对教学中的疑惑和问题不断探究，也有利于我们教师眼界和知识的拓展，不固步自封，不自以为是。

参考文献

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