ClO_2的制备方法及其储存条件的研究_岳海艳

!#$的制备方法及其储存条件的研究岳海艳，高杰，蔺岩（辽宁工学院材化学院，辽宁锦州%$%&&%）摘要：本文采用了以还原性有机酸—草酸代替无机酸和无机还原剂还原氯酸钠制备二氧化氯的工艺，来研究生产二氧化氯的最佳方法以及二氧化氯溶液的储存条件。结果表明，该法工艺简单，成本低，无设备腐蚀，而且产品纯度高，产率可达’&(以上。生产出的二氧化氯采用低温（%)*$)）蒸馏水吸收，效果较好，其溶液在密闭、低温、暗处等条件下，保存较好。关键词：二氧化氯；制备；草酸；储存条件中图分类号：+,%$-.-/0文献标识码：1文章编号：%&&23%$45（$&&-）3&03&&-03&$!#$在常温下是一种黄色或黄绿色的气体具有与臭氧和氯相类似的刺激性气味，%%)以下可凝结成深红色的液体。它是一种较强的氧化剂，!#$的有效氯含量是氯气的$5倍，氧化性是氯气的$.4倍，杀菌力极强。!#$水溶液的不稳定性，!#$易分解，使有效氯下降，甚至有爆炸的危险，不便于运输和贮存［%］。!#$作为第四代广普杀菌消毒剂，在美国、日本及西欧等发达国家已取代了氯气、次氯酸钠和漂白粉等消毒杀菌剂。特别是6789病毒爆发时，!#$获得了广泛的应用。我国仅在广州、上海、天津等地有所应用，如何充分利用其性质活泼的特点，提高其稳定性及安全性，一直是科研人员研究的重点问题。目前，制备!#$的方法有三类，即还原法、氧化法及电解法。其中，还原法是目前使用较为广泛的制备方法［$，0］。本文对还原法!#$水溶液的合成进行了研究。以往文献报道中!#$水溶液的浓度普遍不高，制备操作繁琐，且安全性不能保证。我们在实验中探索了提高浓度产率以及安全防爆的方法。其反应式如下：$:7!#0/$;$!$#-!$!#$/$!#$/:7$!$#-/$;$#其次，研究了稳定剂对于!#$水溶液稳定性的影响及其!#$水溶液的保存条件。!实验部分!!试剂与测试方法:7!#0<1.=>、;$!$#-<1.=>、:7$6$#0<1.=>、?@<1.=>、?AB#-<1.=>；有效氯测定采用经典容量分析方法。!#二氧化氯水溶液的制备取一定量的草酸和氯酸钠（草酸和氯酸钠的物质的量比为%C%.%*%C%.2），放置于水浴锅中的三口瓶中，原料加入量由小配比开始逐步加大，反应温度从4&)起逐步升高，以确保实验的安全性及严密性，吸收装置置于冷水浴中（%)*$)）。#结果与讨论#!原料用量对$%&#产率的影响保持其它原料不变，改变反应物:7!#0和;$!$#-的配比。由实验可知，:7!#0C;$!$#-D%C%.E时，!#$的产率最高。实验结果：当:7!#0C;$!$#-分别为%C%、%C%.$、%C%.E、%C%.2时，!#$产率分别是0E(、E%(、’%(、0&(。##反应温度对$%&#产率的影响保持反应原料不变，仅改变反应的温度，实验结果见表%。由表%可知，反应温度在’&)到’E)之间时，!#$的产率最高，湿度过低，反应不是很完全，产率过低；温度过高，增加不安全因素，局部压力和浓度过大导致爆炸。#’水用量对$%&#产率的影响保持反应原料及条件不变，改变反应时水溶剂体积，当加水体积分别为%&、$、&F时，!#$产率分别是-’(、E0(、’%(。可知水的用量对!#$产率影收稿日期：$&&03%%3&-第%2卷第0期$&&-年E月天津化工+G7BHGB!IJFGK7@BLM9N8OPQ.%2:Q.0A7O.$&&-响很大，不加水时!#$的产率可达最高产率。!#几种稳定剂效果的比较由于!#$水溶剂不稳定，常选用过碳酸钠，过硼酸钠，过氧化钠水溶液等作为稳定剂，以延长!#$水溶液的保存时间。由图%可知，加入过碳酸钠，过氧化钠的!#$溶液，!#$浓度变化缓慢，可作为稳定剂以延长!#$溶液的有效保存时间。注：!!#$水溶液，含&’&&()*的+,$#$；!#$水溶液，含&’&&()*的过碳酸钠；#!#$纯水溶液；$!#$水溶液含&’&&()*的磷酸钠!$%&’!水溶液的保存若用有机溶剂吸收产生的!#$，则需要将有机相中的!#$萃取到水中保存。!#$水溶液在不同有机溶剂中分配系数不同（苯为-’.、甲苯为-’%、四氯化碳为%’(）。在萃取过程中，!#$有不同程度的损失，有些甚至损失一半，所以，吸收是直接采用低温（%/$0）蒸馏水吸收比较好。即可避免萃取过程中的损失，也可节省萃取时搅拌所消耗的电力资源。!小结本文中所述以草酸为原料制备!#$的方法，在最佳条件下，反应在$&123内，即可完成，产率可达4&5以上，吸收浓度可达4’&)*。采用低温蒸馏水作为吸收剂，进行多级吸收，低温避光保存在密闭容器中，!#$浓度在(/.天内无明显变化，有着传统方法无可比拟的优越性。草酸法是一种集经济效益和社会效益为一体的生产二氧化氯的好方法，在工业应用上，该法将有很大前景。