碘,符號為I,在元素周期表當中位于第5周期,是第53號元素。碘是一個非常有趣的元素,雖然它是非金屬,但從外表看卻閃耀著金屬般的光芒;單質(zhì)的碘呈現(xiàn)出紫黑色的晶體狀,極易升華且升華后會凝華。同樣具有毒性和腐蝕性。碘也是人體所必需的微量元素之一,一個健康的成年人體內(nèi)碘含量不應少于20毫克。國家規(guī)定在食鹽當中添加碘的標準為每千克20~30毫克。

碘的發(fā)現(xiàn)
碘元素的發(fā)現(xiàn)者是法國硝石商人和藥劑師庫特瓦,其命名者為法國著名化學家蓋呂薩克。18世紀,法國正處于對外發(fā)動戰(zhàn)爭時期,需要大量的硝酸鉀來制作火藥。人們在南美的智利找到了大量的硝石礦場,硝石成分是硝酸鈉,硝酸鈉具有吸濕性,所以不太適合制造火藥。于是出現(xiàn)了利用海藻灰溶液將天然的硝酸鈉轉化為硝酸鉀。
庫特瓦接連幾次發(fā)現(xiàn)裝有海藻灰溶液的容器腐蝕得格外厲害,出現(xiàn)腐蝕的原因認為是海藻灰里有某種成分與容器反應,當他把硫酸倒進海藻灰溶液之后,就出現(xiàn)了一股美麗的紫色氣體。氣體在冷凝后變成一種有金屬光芒的晶體,該晶體便是現(xiàn)代熟知的碘。
碘元素的制備
碘元素多以碘酸鈉和過碘酸鈉的形式集中在南美智利的硝石礦當中。發(fā)現(xiàn)碘元素的庫特瓦就專門從事智利硝石礦的商業(yè)運作,硝石里含有大量的碘化物。而如今智利的硝石礦則成為了全球最大的碘礦儲備地——新維多利亞碘礦。新維多利亞碘礦也是國內(nèi)碘化學品領軍者金海碘化工的密切合作伙伴。
碘的提取方式及情況
(一)以鹵水為原料生產(chǎn)碘鹵水一般分為鹽田鹵水和油氣田鹵水。鹽田鹵水是指海水制鹽所產(chǎn)生的母液;油氣田鹵水是開采石油、天然氣的過程所產(chǎn)生的廢水。
(二)從海產(chǎn)品中提取碘是工業(yè)獲取碘的重要途徑。其生活流程為:將干海帶燃燒后用水浸泡得到浸泡液,再經(jīng)過過濾得到濾液,濾液中含有碘的化合物,再通入氯氣,將碘置換出來,并過濾,得到粗碘,再經(jīng)過提純升華,得到碘單質(zhì)。
(三)其他原料生產(chǎn)碘:回收濕法磷酸中的碘、回收磷肥廠廢氣中的碘。
(四)最新提碘技術:電解法、液膜技術
碘的應用
主要用于醫(yī)藥制造(碘酒、X射線及殺菌劑)、造影劑、感光材料(如照相、液晶顯示屏(LCD)用的極化膜及化學試劑)、水產(chǎn)碘(飼料添加劑)等。

碘應用廣泛,通過餅圖可看出碘大量用于造影劑的制作,醫(yī)藥制造與液晶面板占比一樣,同為13%。
殺菌機制:元素碘活潑,具有良好的滲透性,殺滅微生物主要靠碘的沉淀作用和鹵化作用,游離碘能迅速穿透細胞壁,與蛋白質(zhì)氨基酸鏈上羥基、氨基、烴基、巰基結合導致蛋白質(zhì)變性沉淀,發(fā)生鹵化,從而使其失去生物活性,起到殺菌消毒作用。
滅活病毒: 碘是一種良好的病毒滅活劑,它能滅活脊髓灰質(zhì)炎病毒、流感病毒、皰疹病毒、牛痘病毒、狂犬病毒和煙草花葉病毒。
含碘消毒劑包括含碘及以碘為主要殺菌成分制成的各種消毒制劑。碘是最古老的消毒劑之一,自發(fā)現(xiàn)單質(zhì)碘以來,先后出現(xiàn)多種以碘為殺菌成分的消毒劑,如碘的水溶液、碘的醇溶液(碘酊亦稱碘酒)和碘伏等。
碘的工業(yè)化生產(chǎn)主要以高濃度碘的鹵水
目前,世界碘的總產(chǎn)量約為3.5-4萬噸/年,碘的生產(chǎn)在一些具有高濃度碘鹽水的地區(qū)進行,高濃度碘鹽水來自天然氣田和油田以及智利的生硝沉積物。產(chǎn)能主要集中在智利、日本、美國等國家,這3個國的碘總產(chǎn)量約占世界碘產(chǎn)量的94%。
世界上生產(chǎn)碘最多的國家是智利,占世界總產(chǎn)量的59%,其碘主要來自由天然硝石礦制硝酸鈉過程中副產(chǎn)物。首先用水溶解硝石,在結晶分離硝酸鉀、芒硝等鹽類之后,碘留存于母液中,再以這種母液為原料生產(chǎn)碘。

智利碘
日本碘產(chǎn)量占世界的29%左右,世界排名第二,第一次世界大戰(zhàn)前,主要從海藻中提取碘,1932年發(fā)現(xiàn)開采天然氣而得到的地下鹵水含碘較為豐富(50-150mg/L), 1934年開始以鹵水為主要原料生產(chǎn)碘。

日本碘
美國碘產(chǎn)量占世界第三位,占總產(chǎn)量的6%,原料主要來自開采石油和天然氣的油、氣田鹵水以及鹽湖層間鹵水,含碘量約為10-60mg/L。
中國碘產(chǎn)品進出口情況(供求現(xiàn)狀)
目前我國的碘需求量是5000-6000t/a,且年增長率長達5%,但年產(chǎn)量僅約800t,主要依靠從海洋藻類植物提取碘,另有少量碘從地下鹵水中提取(中國四川井鹵含碘10-40mg/L),此外,從硫酸分解磷礦生產(chǎn)的濕磷酸中回收碘。

我國碘資源匱乏,主要依賴進口,2019-2021年碘進口金額分別為12.57億元、15.43億元、14.32億元。
國內(nèi)的碘主要從智利進口,2021年從智利進口碘5441噸,占總進口量的80.68%;其次是日本,進口量940噸,進口占比13.95%,其他地區(qū)的進口量較少,占比不足3%。
根據(jù)調(diào)查:截至2012年底全球碘累計探明儲量為760萬噸;全球碘資源90%以上分布在日本、智利,2012年智利碘儲量為500萬噸,占全球總量的65.79%;日本碘儲量為180萬噸,占全球總儲量的23.68%。
2013年我國碘進口數(shù)量為3457928千克,2014年我國碘進口數(shù)量為4344818千克。

數(shù)據(jù)來源:中國海關,華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院
根據(jù)上圖柱形圖可知,2013-2021年,我國碘進口數(shù)量呈波動增長態(tài)勢,近幾年的數(shù)量需求暴增;對比2013年的進口數(shù)量,2019年—2021年的需求量將近翻了一倍。