稳定性二氧化氯的制备及应用效果的研究_杨家玲

微型化学实验专辑广西师范大学学报JOURNALOFGUANGXINORMALUNIVERSITY2000年6月稳定性二氧化氯的制备及应用效果的研究杨家玲余晓星李更辰葛兰(天津师范大学化学与生命科学学院,天津300074)摘要:介绍了用微型实验制备ClO2的方法.研究了不同浓度的ClO2对水中Fe2+,Mn2+,CN-污染物的去除效果,与液氯对比的结果表明:随着ClO2浓度的增大,去除率显著增加,且ClO2效果优于液氯.这为ClO2在饮用水中的应用提供了参考价值.关键词:微型实验;二氧化氯;液氯;锰;铁;氰化物;去除效果二氧化氯是一种新型的广普消毒剂,对水中残存物质的去除是以氧化还原反应为主,而非亲电取代.因此,它具有不生成三卤甲烷,氯酚等致癌物,不与氨及氨基化合物反应,处理过的水体不引起染色体致突变等优点,在水处理工业中受到普遍青睐.我们用微型实验方法,对ClO2稳定液的制备作了尝试.本文用ClO2与液氯作对比,对水中无机污染物铁(Fe2+)锰(Mn2+)和氰化物(CN-)的去除效果进行了实验研究,结果表明,随着ClO2浓度的增大,对这些无机污染物的去除率显著增加,且均好于液氯.1二氧化氯稳定液的制备1.1原理二氧化氯的制备可通过以下几种反应:①NaClO3+NaCl+H2SO4ClO2+1/2Cl2+H2O+Na2SO4②5NaClO2+4HCl4ClO2+5NaCl+2H2O③NaClO2+Cl22ClO2+2NaCl④2NaClO3+SO2+H2SO4痕量(NaCl)2ClO2+2NaHSO4(工业上)二氧化氯的稳定液,是指加有稳定剂的二氧化氯水溶液.常用的稳定剂有碳酸钠、氢氧化钠、过硼酸盐、过碳酸钠、双氧水等.比如,氢氧化钠和双氧水稳定机理反应式如下:图1ClO2吸收器2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2.1.2制备二氧化氯稳定液的实验装置本实验采用反应②制备ClO2,如图1所示.1.3问题与讨论①制备与研究稳定性ClO2的重要性因为二氧化氯气体受紫外线照射或受热后会渐渐分解,空气体积浓度超过10%,便有爆炸性.而二氧化氯的稳定液无色、无味、无毒、无腐蚀性、不易燃、不挥发、不易分解、性质稳定、便保存,是国际上公认的高效安全消毒剂.使用时先要用酒石酸、草酸、柠檬酸和盐酸对其进行活化,其后再稀释使用.②稳定性二氧化氯的影响因素稳定性二氧化氯在碱性条件下较为稳定,在酸性条件下不稳定.稳定性二氧化氯的含量随溶液酸碱性和时间变化关系如表1所示.由表1可以看出:pH越大,溶液越稳定,可以保存有效期越长.反之,pH越小,溶液稳定性越差,易67DOI:10.16088/j.issn.1001-6600.2000.s1.031失效.表1稳定性二氧化氯的质量浓度与pH值和时间的变化关系时间/d质量浓度/(mg/L)329.529.429.329.128.4729.528.928.928.627.41129.428.928.828.627.21829.528.928.728.526.02229.328.828.628.425.82529.428.728.628.525.62829.428.928.728.625.4pH9.98.06.975.985.072二氧化氯对水中Fe2+,Mn2+,CN-去除效果研究2.1实验部分主要仪器和试剂721型分光光度计,(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O,KMnO4,KCN等均为分析纯试剂.分析方法铁的测定:邻菲口罗啉分光光度法;锰的测定:过硫酸铵光度法;氰化物测定:吡啶-巴比妥酸光度法;ClO2和液氯测定:碘量法.2.2实验结果分析分别配制含Fe2+浓度为5.0mg/L溶液,含Mn2+浓度为5.0mg/L溶液和含CN-浓度为3.0mg/L溶液,各10份,每份20mL,在分别投加ClO2和液氯形成不同浓度溶液后,测出Fe2+,Mn2+,CN-含量,可求得产率,其结果见表2.表2ClO2和液氯对Fe2+,Mn2+,CN-的去除效果消毒剂浓度mg/L0.51.02.03.04.05.06.08.010.0使用ClO2时,Fe2+去除率(%)8593989999.9使用Cl2时,Fe2+去除率(%)7387929999.8使用ClO2时,Mn2+去除率(%)4753596278使用Cl2时,Mn2+去除率(%)4244485260使用ClO2时,CN-去除率(%)6064676970使用Cl2时,CN-去除率(%)5559626465图2ClO2和Cl2对Fe2+的去除效果曲线图3ClO2和Cl2对Mn2+的去除效果曲线68由上述实验结果表明,ClO2氧化Fe2+,Mn2+,CN-等无机还原性离子比液氯效果好,去除率高.2.3问题与讨论①ClO2与液氯氧化性的理论分析在水处理条件下(