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纯二氧化氯与复合的二氧化氯区别在哪?

作者:admin 发布日期:2019/8/23 关注次数: 二维码分享

纯二氧化氯是一种黄绿色到橙黄色的气体,分子量67.45,具有与氯气相似的刺激气体,760mmHg时沸点11℃,纯二氧化氯的熔点-59℃,比重为3.09g/L。空气中的体积浓度超过10%便有爆炸性,但在水溶液却是十分安全的。关键词: 纯二氧化氯

二氧化氯(ClO2)是汉弗莱·戴维于1811年发现的。根据浓度的不同,二氧化氯是一种黄绿色到橙黄色的气体,分子量67.45,具有与氯气相似的刺激气体,760mmHg时沸点11℃,熔点-59℃,比重为3.09g/L。空气中的体积浓度超过10%便有爆炸性,但在水溶液却是十分安全的。二氧化氯在水中的溶解度是氯的5倍,20℃、10kpa分压时达8.3g/L,在水中溶解成黄色的溶液。与氯气不同,它在水中不水解,也不聚合,在PH2-9范围内以一种溶解的气体存在,具有一定的挥发性。  二氧化氯(ClO2)中含氯52.6%,Cl+1→CL+4的氧化过程中有5个电子转移,故其当量有效氯为52.6%×5=263%,这表明ClO2氧化能力是Cl2的2.5倍左右。ClO2与Cl2很大的不同是ClO2是一种强氧化剂,而不是氯化剂,不产生氧化反应。因此,二氧化氯与酚反应不产异味很大的氯苯酚,二氧化氯与腐殖质及有机物反应几乎不产生发散性有机卤化物(TOX),不生成并抑制生成有致癌作用的三卤甲烷(THM),二氧化氯不与氨及氨基化合反应。二氧化氯作为一种强氧化剂,它能有效破坏水体中的微量有机污染物,如苯并芘、葸醌、氯仿、四氯化碳、酚、氯酚、氰化物、硫化氢及有机硫化物、氧化有机物时不发生氯代反应。由于ClO2高效、安全、无毒,在美国,ClO2用于饮用水处理已超过50年。


现在市场上普遍使用的是碱性的稳定性二氧化氯水溶液,其主要制备原料均为氯酸钠。根据所用还原剂的不同,其制备方法可分为以下两种。
1.1.1 以甲醇为还原剂制备稳定性二氧化氯溶液[46]生产装置包括反应器、冷凝器、吸收和负压产生装置。以氯酸钠为氧化剂,甲醇为还原剂(物料比 NaClO3/CH3OH=1/0.05~1),在浓度为26%~33%的硫酸介质中进行反应,甲醇连续滴加,   生成的二氧化氯气体用 1%~3%的 NaOH溶液(或 5%~8%的
Na2CO3溶液)与 0.5%~1.5%的 H2O2溶液进行稳定和吸收。该装置由水力喷射器产生 99.3~100.5kPa
的负压,保证反应器和吸收装置在负压条件下运行,循环吸收液在必要条件下采用冷却水冷却,控制吸收液温度在 30℃以下,终可制成 pH 为
8.2~9.2、ClO2含量在
2.0%以上的稳定性二氧化氯水溶液。本生产工艺与现有生产技术相比具有甲醇连续加料、原料利用率高、设备投资少、二氧化氯浓度高等优点。
1.1.2
以盐酸为还原剂制备稳定性二氧化氯溶液[3]生产装置包括发生器、纯化器、吸收塔、水射器和残留罐。以氯酸钠为氧化剂,盐酸为还原剂,亚氯酸钠为纯化剂。将氯酸钠配制成
25%~40%的水溶液,并与盐酸(物料比
NaClO3/HCl=1/0.7~1.4)在负压条件下向二氧化氯反应器中加料,将发生器中生成的二氧化氯和氯气的混合气体在负压条件下通过浓度为20%~40%的NaClO2水溶液进行纯化。将纯化的二氧化氯气体用浓度为
1%~3%的 NaOH 溶液(或浓度为 5%~8%的Na2CO3溶液)与浓度为 0.5%~1.5%的
H2O2混合溶液进行吸收。同时残液罐和纯化器顶部设有防爆塞,以保证生产过程的安全性。为保证生产过程的连续性,残液罐和纯化器与
ClO2的发生器的连接采用二级并联方式。
目前,国内外关于ClO2的制备方法很多,总的说来,主要分为两大类:电解法和化学法[4]。电解法以成本低廉的食盐为原料在隔膜电解槽装置内电解获得ClO2混合液,但由于电解法生产的ClO2纯度低,一次性设备投资大,对电极隔膜的材质要求较高、电耗高以及电效率较低[5],影响了该法的推广使用;研究多、应用广泛的还是化学法,化学法是以氯酸钠或亚氯酸钠为原料,通过氧化还原反应产生ClO2,根据其所用反应原料和工艺特点不同,化学法生产ClO2又有十几种方法[6]。但化学法也存在氯酸盐还原法工艺较复杂、亚氯酸钠氧化法使用费用较高,而且所生成的气体中大多含有氯气,难以直接用稳定液吸收等问题,目前以甲醇为还原剂的ClO2制备过程在工业上应用广泛,其商标名有R8、SVP-甲醇、SVP-LITE和Solvay[7]。
使用时,可用水将本品稀释到所需浓度 (pH 控制在
6~8,ClO2含量控制在
10-5~10-1mg/L,产品稳定性一年以上),用于浸泡、淋洗、泼洒等需要消毒、除臭、防霉、保鲜的对象,还可用于口腔含漱、消炎、除臭以及通过喷雾方式对空气和环境进行消毒、杀菌和除臭。
1.2.2
以氯酸盐制备稳定性二氧化氯溶液[10,11]该制备方法的原料包括主剂氯酸盐(4%~6%)、酸化剂(2%~3%)、还原剂(3%~10%)和复合控制剂(5%~16%)及水(67%~86%)。还原剂是亚硫酸盐;酸化剂是乙酸、柠檬酸、酒石酸、乳酸和硼酸等。复合控制剂是可溶性弱酸强碱盐、过氧酸盐等。
其制备步骤为:将主剂和还原剂及部分水按计量投入混合槽,升温至
50~55℃,启动搅拌,进行混合溶解 15~20min,降至室温,获得混溶物 A;将复合控制剂和部分水按计量投入另一混合槽,升温
50~55℃,启动搅拌,进行混合溶解 15~20min,降至室温,获得混溶物 B;将酸化剂和部分水按计量投入溶解槽中,升温
40~60℃,启动搅拌,进行混合溶解 15~20min,降至室温,获得混溶物 C;将混溶物 A 和按计量剩余水投入反应器内,搅拌,在维持
25~30℃的情况下,投入混溶物 B,反应 20min,缓慢地加入混溶物 C,将 C 加完后,继续搅拌
10~30min,停止搅拌,卸料、包装,即获得稳定二氧化氯的缓释水溶液产品,使用时不需添加任何助剂。本工艺简便、反应温和、容易控制和操作、无三废排放、工艺清洁。
1.2.3
以氯化钠制备稳定性二氧化氯溶液溶液有三部分组成:
(1) 15~60 份的氯化钠水溶液;
(2) 0.1~0.5 份 pH 为3.3~4.0 的盐酸溶液;
(3) 0.1~1.0 份 Na2CO3和 0.1~0.5 份 Na2HPO4的混合溶液。
三种组分混合即得到 pH 为6.5~7.5 的稳定性二氧化氯溶液。该溶液具有很强的氧化性和漂白作用,用于饮用水的杀菌消毒,效果很好。
2 固体型稳定性二氧化氯 固态稳定性二氧化氯[13]指在一定条件下能够挥发出二氧化氯气体的固体制品,它可以是胶体、膏体、片剂、粉状以及其它各种形状的固体。根据二氧化氯的释放原理,固态二氧化氯可分为两种类型:
(1)反应型,即将不同的固体反应原料按一定比例混合在一起,使之直接发生缓慢的化学反应,释放出二氧化氯气体;或直接生成比稳定性二氧化氯溶液浓度高出很多倍的固体二氧化氯,使用时加水配制成所需浓度的稳定性二氧化氯溶液,也可直接加水使用。
(2)吸附型,即把稳定性二氧化氯水溶液吸附到固体吸附载体上(如硅酸钙、二氧化硅微粒、活性炭、硅藻土、琼脂、火山灰、高岭土、分子筛、聚合物和无机多孔型材料等),再加入其它辅助助剂制备成缓释型固体二氧化氯。固态的二氧化氯可缓慢释放出二氧化氯气体,能有效清除室内空气中的气味,杀灭空气中的病菌,它分解出的原子态的氧还能清新空气,并对人体无害,因此成为一种非常安全有效的室内空气净化剂


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