有机稳定性二氧化氯初步研究_贺启环

有机稳定性二氧化氯初步研究贺启环潘慧云刘绍刚南京理工大学化工学院(南京210094)摘要对有机稳定性二氧化氯溶液(稳定液)进行了初步研究。确定了稳定液的制备方法并且通过对稳定液指标的测定、氯元素存在形态分析、反应物比例的测定及红外光谱分析,提出在稳定液中ClO2可能以配位化合物的形式存在,并给出了产物可能的分子结构。关键词二氧化氯稳定性二氧化氯有机稳定性二氧化氯二氧化氯(ClO2)是国际上公认的高效广谱安全无毒的杀菌消毒剂,有着良好的应用和发展前景。由于ClO2不稳定,不便贮运,通常将ClO2制成稳定性二氧化氯溶液后再使用。目前的稳定性二氧化氯产品多使用无机盐为稳定剂,在使用时均需加酸进行活化以重新释放出ClO2,其性能与应用均具有一定的局限性。而有机稳定性二氧化氯的研究尚处于起步阶段,仅有美国两篇专利中提到利用有机物制得具有一定杀菌性的稳定性二氧化氯溶液[1、2]。本文选用络合剂EDTA为稳定剂,研究有机稳定性二氧化氯溶液的制备方法及二氧化氯在溶液中的存在形态,为进一步深入研究有机稳定性二氧化氯提供基础。1实验方法1.1实验装置本实验以亚氯酸钠为原料,采用酸化分解亚氯酸钠制得纯ClO2,并用去离子水或稳定剂溶液吸收ClO2气体,反应方程式如下:5NaClO2+2H2SO4=4ClO2+2Na2SO4+NaCl+2H2OA—洗气瓶,内盛400mL去离子水/蒸馏水;B—多口反应烧瓶,500mL,内盛反应混合物:4.4%的NaClO2溶液20mL和(1+3)H2SO4溶液10mL;C—纯化瓶,500mL,内盛饱和亚氯酸钠溶液;D—吸收瓶,500mL,内盛400mL去离子水或稳定剂溶液;E—贮水瓶,5000mL,内盛约4000mL自来水,用作水射器的工作水;F—水泵;G—曝气头;H—铁架台;I—水射器;J—保温套图1二氧化氯发生和吸收装置1.2分析方法[3]采用碘量法测定溶液中具有氧化性的物质的总量;采用连续滴定碘量法区分测定溶液中的二氧化氯(ClO2)、氯气(Cl2)、亚氯酸根(ClO-2)和氯酸根(ClO-3);采用分光光度法测定溶液中游离二氧化氯的含量;采用硝酸银溶液滴定的方法17·水处理标准与质量·化工标准·计量·质量2005.8测定氯离子的含量。2有机稳定性二氧化氯溶液制备方法研究制取有机稳定性二氧化氯溶液时,络合剂的加入方式有两种:一是直接在吸收瓶中加入400mLEDTA溶液,在吸收ClO2的同时与EDTA发生络合反应;另一种是首先制得较高纯度的ClO2水溶液400mL,然后加入适量的EDTA与之反应。对由这两种方法所制取的样品进行对比试验。以EDTA溶液为吸收液吸收ClO2制取样品1#和2#,制取二氧化氯水溶液后加入适量EDTA制取样品3#和4#,EDTA固体用量均为1.5g,制取样品后进行连续的测定,测定结果见表1。表1不同EDTA加入方式时溶液中ClO2浓度的测定时间(d)溶液中二氧化氯的浓度(mg/L)样品1#样品2#样品3#样品4#碘量法测定值分光光度法测定值碘量法测定值分光光度法测定值碘量法测定值分光光度法测定值碘量法测定值分光光度法测定值初始208.09.1195.0119.350.447.8128.0118.70.5107.0-100.7-27.0-47.0-170.5-67.1-16.8-26.8-247.0-50.3-13.4-16.8-340.3-33.6-13.4-10.1-623.5-30.2-6.7-6.7-716.8-26.8-6.7-6.7-813.4-23.5-3.4-3.4-910.1-23.5-<3.4-<3.4-注:“-”表示不能准确测定,“初始时间”指二氧化氯吸收操作结束时。由表1可知采用两种方法制取的溶液显示相同的现象:碘量法测定的值均在不断减小,直至碘量法不能准确测出;分光光度法测定仅在溶液制取的初始时段有效,经过一段时间后(时间长短根据ClO2及EDTA浓度的不同而有不同)则无法准确测定。样品1#、2#在初始时以分光光度法测得的数据差值较大,认为是由于对反应液中二氧化氯气提速率不同引起的,制取样品1#时,气提速度较慢,二氧化氯可以较充分的和EDTA反应,所得溶液颜色较浅;制取样品2#时,气提速度较快,所得溶液中含有大量尚未与EDTA反应的游离二氧化氯,溶液呈较深的黄绿色,但经0.5d后,二者表现出相似的性质。样品3#、4#在加入EDTA溶液并摇匀后,几分钟后即可褪色。考虑到需要对二氧化氯和EDTA的用量和反应量进行准确测定,在以下的实验中采用了后一种方法,即在制取二氧化氯溶液后测定其浓度再定量加入EDTA。3二氧化氯与EDTA反应机理的初步探讨3.1氯元素存在形态分析ClO2最终在溶液中可能存在的形态有:ClO2、ClO-2、ClO-3、Cl2、Cl-,并且它们的总和应与投