蔗糖还原法制备二氧化氯的实验条件研究_马玉翔

蔗糖还原法制备二氧化氯的实验条件研究马玉翔,范迎菊(济南大学化学与环境工程学院,山东济南,250002)摘要:研究了以蔗糖为还原剂,氯酸钠、硫酸为原料,实验室制备二氧化氯的条件,结果表明,二氧化氯产率达到94%,纯度96%以上,是制备二氧化氯的一条新途径。关键词:二氧化氯;蔗糖;反应条件中图分类号:TQ124.4文献标识码:A文章编号:0367-6358(2003)08-0406-03PreparationofChlorinebyUsingSucroseasaReducingAgentMAYu-xiang,FANYing-ju(SchoolofChemistryandEnvironmentalEngineering,JinanUniversity,ShandongJinan250002,China)Abstract:Chlorinewaspreparedinlaboratorybyusingsucroseasareducingagentandsodiumchlorateandsulfuricacidasrawmaterials.Theyieldofchlorinereaches94%andpurityabove96%.Itisanewwayofpreparingchlorine.Keywords:chlorine;sucrose;conditionsofreaction收稿日期:2002-12-22;修回日期:2003-05-23作者简介:马玉翔(1965～),男,山东济南人,实验师。二氧化氯(ClO2)是一种优良的消毒剂和氧化剂,是继第一代消毒剂液氯,第二代消毒剂优氯,第三代消毒剂氯精后重点应用的第四代消毒剂,被世界卫生组(WHO)列为A1级广谱、安全和高效消毒剂[1,2],广泛应用于饮用水消毒、纸浆和纤维漂白、食品加工、蔬菜水果保鲜、工业冷却水和废水处理、注水采油和油井解堵、卫生防疫消毒和临床消毒灭菌、水产养殖的水体消毒等诸多方面,是一种很有发展前途的消毒剂。二氧化氯的制备,分为电解法和化学法[1],化学法又分为亚氯酸钠氧化法和氯酸钠还原法,前者还可分为氯氧化法、酸化法、过氧酸盐氧化法等;后者有R1～R8系列法,是以SO2、NaCl、CH3OH、HCOOH、H2O2、HCl等还原剂在强酸性条件下,与氯酸钠反应制备ClO2,这些方法不同程度的存在产率低、副产物多、成本高、安全性差、产品中存在Cl2使纯度降低等缺点。我们利用价廉易得的蔗糖为还原剂,在硫酸作用下,制备出了纯度高、成本低的ClO2。该工艺操作简单、原料利用率高,成本低,为制备ClO2的一条新途径。1仪器与药品1.1仪器:三颈烧瓶(250mL),滴液漏斗(150mL),恒温水浴(SY2-4型,北京市医疗设备厂),电动搅拌器(JJ-2型,江苏金坛医疗仪器厂),真空泵(SHZ-C型,河南巩义英峪予华仪器厂),酸度计(pHS-P型,上海精密科学仪器公司),温度计,烧杯等。1.2药品:氯酸钠(AR),蔗糖(AR),硫酸(AR),碘化钾(AR),硫代硫酸钠标准溶液(0.1000mol/L),冰醋酸(AR)。2实验部分2.1反应原理C12H22O11+48NaClO3+24H2SO4→48ClO2+12CO2+35H2O+24Na2SO4蔗糖水解成葡萄糖和果糖,均发生下列反应:C6H12O6+24NaClO3+12H2SO4→24ClO2+·406·化学世界2003年DOI:10.19500/j.cnki.0367-6358.2003.08.0046CO2+18H2O+12Na2SO42.2工艺流程2.3实验方法称取一定量的氯酸钠和一定量的蔗糖放入三颈烧瓶中,加适量水搅拌溶解,装上盛有硫酸溶液的滴液漏斗,水浴加热至一定温度,滴加硫酸溶液,搅拌,同时开动真空泵将产生的黄绿色气体引出,用0℃蒸馏水四级吸收,即可制得二氧化氯。2.4分析方法按文献[3]用碘量法在不同pH值下分步滴定,测定吸收液中的ClO2,Cl2,Cl-,ClO-3浓度,计算产率和纯度。3结果与讨论3.1反应条件选择3.1.1影响反应的因素分析实验中影响ClO2产率和纯度的因素较多,经前期探索性实验,我们固定NaClO3的用量为10.65g(0.1mol),将其它影响因素作为系统实验的可变因素,实验因素水平见表1。表1实验的因素及水平因素水平123A:n(NaClO3)∶nC12H22O1148∶0.948∶148∶1.1B:体系酸度/mol·L-1456C:反应温度/℃708090D:反应时间/min2030403.2实验结果按选取的四因素三水平实验条件,采用L9(34)正交表进行实验,其结果及极差分析见表2。由表2的实验结果,四因素对产品ClO2收率大小的影响顺序依次为A>C>B>D,最佳的工艺条件是A3B2C3