二氧化氯的制备方法

2007年3月二氧化氯的制备方法31二氧化氯的制备方法李世群(江西电化高科公司江西乐平333332)摘要：介绍了制造二氧化氯的多种方法和作为水处理剂、杀菌和消毒剂、漂白增白剂、防腐保鲜剂和在农业上的应用、医疗保健等领域的应用，表明二氧化氯新产品的开发和应用具有广阔的前景。关键词：二氧化氯性质制备二氧化氯的分子式是CL02，分子量是67．45，凝固点是一59℃，沸点是11℃。气态呈黄绿色、液态呈褐色、固态呈橙黄色，室温下以气体形式存在。易溶于水，25℃时在水中的溶解度为3．01G／L，相当于氯在水中的溶解度的5倍。二氧化氯具有强氧化性、不稳定性和消毒性，其氧化能力是次氯酸的9倍多，是氯的2．6倍。在1811年就由英国化学家HumphreyDavey制得，但由于二氧化氯不稳定使得大规模的应用受到限制。但又由于二氧化氯具有许多优点，国外正在积极开发和研制各种新产品，扩大应用范围。目前国际上公认二氧化氯具有很好的开发和应用价值，市场前景广阔。进入20世纪90年代后，国内对二氧化氯的应用的范围Et益扩大，其应用正在渐渐地渗透到工业生产和人们的日常生活。本文将介绍有关二氧化氯的各种制备方法和在各个领域的应用。1二氧化氯和稳定性二氧化氯的制备方法1．1二氧化氯的制备1．1．1化学法1．1．1．1氯酸钠的还原法(1)as法或称凯斯汀(KESTING)法：该法以HCI还原NaC103或CA(CLO3)2，制得c102和NaCI，NaClO3与32％盐酸同时加入第一反应器，溢流通过至第六反应器，从反应器通人空气，搅拌反应液，经稀释生成c102气体，经吸收塔用冷水吸收成CIO水溶液，未被吸收的c12用碱液吸收制得NaCIO，溶液：NaClO3+2HCI—C10+0．5CI2+NaCI+H2ON,,Ci03+6HCI——+3C12+NaCI+3H20副产物NaCI回收作为电解制NaCIO的原料盐水，该方法增加气体分离操作和处理副产物NaCI和c1，的生产设备，投资大，c1o'收率只有87％左右，而且反应温度高，多级反应，反应过程不易控制，可用湿性硫磺、锰、铂离子或氨基酸作催化剂，能减少NAG103的损耗。El曹法改用Ca(CIO3)2代替NaClo3，与盐酸作用，副产物是CaCI，而不是NaCI。Ca(C10j)2+4HCI——+2C10+C12+CaCI2+2H20(2)R6法此法典型的有加拿大凯密迪(Chemetics)公司开发的hate—grated系统，生产除c1o2发生系统外，还有电解和HCI合成两个系统，系统密闭循环，生产时仅需补充部分原料c12。钛制c1o2发生器分隔成9个反应室，各反应室分别通人空气，稀释反应生成的clo2和cl2并将其带走，在微负压下工作。该法优点：系统是一个全液体封闭工艺，生产过程无固形物料。首次开机时加足盐水后不再加入盐水，仅需补充部分c1与马蒂逊法等相比其运行费用要低得多，系统不使用昂贵的银、锰催化剂，无NaC103损失，没有副产品排放，对环境污染少，发生器在微负压下工作，避免了在高真空度操作所需要的设备及操作费用。该法的缺点：系统包括了HCI合成、NaC103电解部分，其一次性投资较大，三大系统互相联系，互相制约，一个系统的故障可能导致其他系统生产运行状况不稳定，系统启动时间长，需要1—2h才能正常运行，停机程序也复杂。(3)R7法此法20世纪80年代初实现工业化，和R6法比较一样是组合工艺，主要目的就是减少c1的产生，并加以利用，无副产物的产生，但投资大、耗电多、收率低。反应式：2NaCIO3+2HCI+H2S40——2C10+Cl2+2H20+Na2SO4C12+S0+2H2o——+2HC1+H2S04总反应式：2NaC103+So2—一2c1O2+Na2So4(4)马蒂逊法(Mathienson)法(Rl法)维普资讯http://www.cqvip.com32江西化工2007年第1期以SO2为还原剂，在硫酸介质中还原NaCIO，生成Cl02。H，SO,2NaC103+SO2一—2Clo2+Na2SO,反应时通人的SO2气体太少反应不完全，clo2与cl2比值小，但通人sO2过多也不利，应保持clo2：CI2=】O一2O时所需S量，反应液硫酸浓度8mol／l左右，硫酸过浓会使主反应和副反应的速度均加快，副产cl2增多，硫酸浓度过低使反应介质酸度不够，影响Cl02浓度。由于利用回收废酸，反应液中含有部分Na2S04，若浓度过高会造成NaHSO4·H20结晶析出，影响操作，并气体产物中cl2增加，一般控制Na2S048．5g／l以下，反应液中原料NaCIO3浓度控制在260g／l左右，含量过时在10％以下会析出NaCIO3结晶。该法制得的clo2比盐酸纯，副产cl2少。但以SO作还原剂，产物中有so2，还有c