二氧化氯制备方法及相关产品在我国的研究进展

来源：https://www.shuizhifenxi.com/ 作者：余氯检测仪 时间：2019-07-22

　　一、二氧化氯制备方法的研究

　　我国应用还原法制备二氧化氯方法的现状:用氯酸钠作原料的还原法制备二氧化氯的方法,因还原剂不同而有很多种方法,但在我国工业上真正应用较多的有以SO2为还原剂的R1法,以盐酸为还原剂的R2和R5法及以甲醇为还原剂的R8法和以过氧化氢为还原剂的R11法。这些方法都是从国外引进的舶来品。在此,首先对在我国目前使用的这几个方法作一些简单评述。

　　1. 以SO2为还原剂制备ClO2的R1法,其反

　　应为;

　　2NaClO3+SO2=2ClO2+Na2SO4

　　这个反应看似简单,实际上为;

　　3NaClO3+4SO2+3H2O=2ClO2+Na2SO4+NaCl+3H2SO4

　　还有反应;

　　2NaClO3+ 5SO2+ 4H2O = Cl2+ 2NaHSO4+3H2SO4

　　因转化率不高,副产物多,SO2来源不便,国外早已不用,但在我国山东省还有少数可获便宜SO2气源的一些工厂还在用这种方法生产二氧化氯以制备亚氯酸钠。

　　2. 以盐酸为还原剂的方法。将盐酸作为还原剂,同时作为反应介质,使它一物二用。盐酸有原位制备和直接用盐酸两种工艺,前者是用NaClO3与NaCl和H2SO4按下列反应;

　　NaClO3+NaCl+H2SO4=ClO2+1/2Cl2+Na2SO4+H2O

　　原位产生盐酸的反应为;

　　2NaCl+H2SO4=2HCl+Na2SO4

　　这一制备方法被称为R2法,因要用到食盐,也有人称食盐法。直接加入盐酸的称为R5法或Kesting法,主反应为;

　　NaClO3+2HCl=ClO2+1/2Cl2+NaCl+H2O

　　但同时有副反应;

　　NaClO3+6HCl=3Cl2+NaCl+3H2O

　　这两种方法生产原料来源方便,工艺简单,但转化率一般不高,其最大的不足是产物中至少含有三分之一的氯气,使二氧化氯纯度不高,国内将这种含有大量氯气的二氧化氯产品称为复合二氧化氯。将这种复合二氧化氯用于饮用水消毒,仍会产生大量的卤代烃类“三致”物质,从而失去用二氧化氯取代液氯消毒饮用水的意义。有研究表明,只有大于90%纯度的二氧化氯才能保证饮用水消毒中不产生或少产生“三致”物质。

　　3. 用甲醇为还原剂(R8法)制备二氧化氯

　　4. 用H2O2作还原剂制备二氧化氯的方法(R11法)所依据的反应随酸不同而有所不同

　　除上述方法外,以其它还原剂生产二氧化氯的国外技术也由于种种原因在我国都未得到应用。鉴于上述情况,国内一些学者就另辟路径开展了用一些新的还原剂制备二氧化氯新方法的研究。

　　二、二氧化氯相关产品的研究

　　1. 空气清新净化剂。研究结果表明二氧化氯在空气中的含量低于3 000μg/m3对人体不仅是没有危害的,而且还有益。低浓度的二氧化氯分子在空气中不仅能有效地杀灭微生物细菌,保护人体免受细菌和其他微生物的侵害,免受传染病的感染,而且它还是一种公认的环境友好物质。因为,它在杀灭完空气中相当范围内的细菌、病毒、原生物和其他微生物之后,还能使潜在的诱癌性有机化合物或产生的有害副产品减少并自身转变成安全普通的无机盐类物质。用于空气杀菌消毒的固载二氧化氯,在空气中释放的二氧化氯气体含量最高不超过600μg/m3,远低于3 000μg/m3的安全值。因此,它完全可以被加工成一种性能优越的新一代空气净化剂产品。它本身无色无味,将它放在人们经常生活和工作的地方,不仅可有效地保护人们的身体健康,保护室内的各种物品在潮湿的梅雨季节不长霉,而且还可去除空气中的异味,同时它释放出的少量原子态氧还可清新空气。如果配合家电设计一起使用,其效果比单独使用要好得多。经特殊设计的长效固载二氧化氯产品放在空调器的风道上,释放出来的ClO2气体将随着从空调器内吹出的冷风均匀地撒满室内空间,不仅可大大提高固载二氧化氯杀菌、防霉和去臭等净化空气的效果,而且释放出来的原子态氧还有清新空气的作用,避免空调病的发生。因此它作为一种新颖的气态日用保健产品,必将给人类的生活带来一种全新的享受,未来市场将十分巨大。

　　2. 杀菌洗涤剂。在洗洁精中加入特制的缓释性单剂型固载二氧化氯,即可赋予洗洁精十分优良的杀菌性能。在清洗液中只需1/200 000的二氧化氯,即可在5 min内100%地杀灭各种芽孢细菌,将少量粉状固载二氧化氯还可直接加入各种洗涤剂、洗衣粉中同样可以获得相同效果, 400 g的洗衣粉实际成本增加仅为几分钱,其效果则大不一样。

　　3. 杀菌护肤霜。特制的粉状缓释型固载二氧化氯还可加入到各种护肤霜、香皂和牙膏中,使之具有独特、良好的杀菌效果。特别是其良好的除臭功能,还可以研制出各种特殊用途的专用杀菌除臭类的专用产品。

　　4. 除臭剂。比二氧化氯的杀菌效果更加引人注目的是二氧化氯具有很好的除臭效果,它能将H2S、SO2及硫醇等氧化成硫酸或磺酸而除去,分解的原子氧可使氨水脱水而成为N2。因此可以研制出专用固载二氧化氯除臭剂,放在卫生间、公厕以及其他易产生臭味的公共场所。实验证明,固载二氧化氯在0℃以上就可以释放出ClO2气体,在10℃以上就可以有效地消毒杀菌和除臭,因此还可以放在冰箱冷藏室内使用。经特殊设计的固载二氧化氯冰箱除臭剂不仅可以除臭,还具有防腐保鲜的功能。

　　双组分吸附型固载二氧化氯,其杀菌消毒的起始作用时间、有效释放时间和有效释放量都是可以控制的,这一特性使其在日用化工领域将有十分广阔的应用前景。

　　三、对我国二氧化氯发展的展望与建议

　　二氧化氯由于在杀菌消毒、漂白、除臭和灭藻等方面和液氯相比有很多突出的优势,近年来二氧化氯已成为取代液氯消毒杀菌、漂白、灭藻的“新星”,应用领域和消费量也在不断扩大和增加,在我国ClO2的开发和应用目前也正成方兴未艾之势,正处于大发展的阶段,其未来的发展前景也将是十分良好的,发展的空间也是很大的,它不仅可渗透到很多工业部门,获得更广泛的应用,更有可能走向千家万户的日常生产生活之中。但要使二氧化氯在我国更好更快的发展,除了不断完善和发展已有成果外,还有很多问题需要进一步开展研究。这里特提出几点建议,如:(1)在二氧化氯发生器方面,要抓“一大一小”设备的开发,“抓大”就是抓大型(日产10吨ClO2左右)的二氧化氯发生设备的研发,以满足纸浆漂白的需要,目前这类设备都是以昂贵的价格(每套达数百万美元之多)进口,不仅在经济上不划算,在技术也被人家卡住脖子。因此我们必须克服一切困难,自主开发,通过这个“坎”。(2)研发亚氯酸钠生产新工艺以降低亚氯酸钠成本。以亚氯酸钠作原料可以在室温条件溶液制得转化率高的纯二氧化氯,用起来十分方便。(3)开发以氯酸钠为原料制备二氧化氯的新还原剂和催化剂,目前所使用的还原剂都是要在较高温度和酸度条件下进行,给生产带来不便,也增加不少成本和安全方面的问题,产品的纯度难以和以亚氯酸钠为原料的方法相比。

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