高效穩定性二氧化氯消毒劑的研制

更新時間：2008-01-10 15:27 來源：作者: 雷德榮,段臘梅,袁艷萍閱讀：1740

1　引言

1811年英國人Humpheny Davey發現二氧化氯,迄今已被廣泛用于飲用水、工業循環水、污水、食品、醫療、養殖和公共衛生環境消毒等領域。國際上稱ClO2為第四代AI級安全滅菌消毒劑。

二氧化氯(ClO2)常溫下是一種黃綠色到橙色的氣體，顏色變化取決于濃度，具有類似氯氣和臭氧的刺激性氣味;，點-59℃，沸點11℃，摩爾比容29.2kJ/mol℃，生成熱104.6kJ/mol，汽化熱27.28kJ/mol，溶解熱27.61kJ/mol。

二氧化氯具有很強的反應活性和氧化能力。其氧化能力是氯氣的2.63倍。幾種物質的氧化能力強弱次序為:二氧化氯〉雙氧水〉高錳酸鉀〉氯氣〉次氯酸鈉.在水體中氧化還原電位大小序為:臭氧〉二氧化氯〉高錳酸鉀〉氯氣〉次氯酸鈉。

       二氧化氯作為氧化劑和消毒劑具有以下特點:
         1)對微生物滅活范圍廣，滅活能力強
         2)不產生致癌物—鹵代烷烴(THMS)，副產物少，安全性好
         3)受pH值和有機物的影響較小
         4)作用時間長，消毒能力持久。

但由于二氧化氯水溶液的不穩定性，在常壓及20℃時，ClO2在水中溶解度只有8.3g/L，且易揮發、分解，有一定的腐蝕性，甚至有爆炸的危險，不便運輸和貯存，不便制成壓縮氣體或濃溶液，致使ClO2的應用受到了極大限制。因此，提高ClO2的穩定性及使用安全性一直是專業人士研究和關注的重點。

2　穩定性二氧化氯的制備

2.1　實驗部分

穩定性二氧化氯的制備包括兩個過程：二氧化氯氣體的發生和二氧化氯氣體的穩定吸收。反應原理:6NaClO3+6H2SO4+CH3OH→6ClO2+CO2+5H2O+6NaHSO4將一定配比的氯酸鈉和硫酸、水加入500 mL三頸瓶中，攪拌溶解，裝上盛有甲醇水溶液的恒壓滴液漏斗，水浴加熱，滴加甲醇水溶液，調節系統的負壓，將產生的黃綠色二氧化氯氣體引入穩定吸收劑中，在常溫下吸收，制得穩定性二氧化氯溶液。工藝流程如下:

穩定性二氧化氯溶液含量分析方法:稱取約2g試樣(精確至0.0002g)，置于已預先加有50mL水和2g碘化鉀的250mL碘量瓶中，加入3mL硫酸溶液(1+1)，混勻。于暗處放置10min，用硫代硫酸鈉標準滴定溶液(約0.1mol/L)滴定，近終點時加1-2 mL淀粉指示液(5g/L)，繼續滴定至藍色消失。同時做空白試驗。取平行測定結果的算術平均值為測定結果，兩次平行測定結果的絕對差值不大于0.01%。

        計算公式:X=( V-V0)×C×0.013 49m×100
       式中:X——二氧化氯的質量百分數，%
                V——滴定時所消耗硫代硫酸鈉標準滴定溶液的體積，mL
                V0——空白試驗所消耗硫代硫酸鈉標準滴定溶液的體積，mL
                C——硫代硫酸鈉標準滴定溶液的實際濃度，mol/L
                m——試樣的質量，g
                0.01349——與1.00mL硫代硫酸鈉標準滴定溶液相當的以克表示的二氧化氯(ClO2)的量。

2.2　結果與討論

2.2.1　工藝條件的確定

1)原料配比
原料配比對ClO2含量及得率的影響見表1。

從表中得知，原料最佳配比為:氯酸鈉:硫酸:甲醇=1∶1.5∶0.4.

2)反應溫度

常溫下將反應物混合，在45℃前滴加甲醇，基本無反應，超過45℃有二氧化氯氣體產生；隨著溫度的升高，反應明顯加快，但溫度超過70℃時，甲醇易分解造成損失，60℃為最佳反應溫度，得率較高，見表1

3)硫酸濃度

保持其它原料用量不變，僅僅改變硫酸濃度，溶液酸度對得率有一定的影響，硫酸濃度在6-9mol/L時，得率最高。酸度過低，反應不完全，酸度過高，容易發生爆炸。

4)水用量

保持反應原料配比不變，改變反應時溶劑的體積，水的用量對反應有一定影響。水的用量大，反應較慢，得率偏低；水用量小，反應劇烈，不易控制。

5)系統負壓

系統負壓值直接影響二氧化氯氣體的吸收。一般系統負壓保持400-500mmH2O柱。

2.2.2　吸收穩定劑

二氧化氯吸收劑一般為過氧化物的水溶液，如過碳酸鈉水溶液、過硼酸鈉水溶液。本文采用一種新型的SH穩定吸收劑吸收二氧化氯氣體，并與過碳酸鈉水溶液、過硼酸鈉水溶液吸收二氧化氯氣體后進行實驗對比，結果如表2。實驗結果表明，SH穩定吸收劑在常溫下吸收二氧化氯氣體效果理想，工業生產的可操作性好，是二氧化氯氣體的理想穩定吸收劑。