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1、二氧化氯的制備二氧化氯是一種黃綠色具有刺激性氣味的氣體。沸點(diǎn)11℃,凝固點(diǎn)-59℃,易溶于水。液態(tài)或氣態(tài)的二氧化氯都不安定,易揮發(fā),易爆炸。早在1811年就由英國(guó)化學(xué)家humphrey?davey制得,但由于二氧化氯的不穩(wěn)定性使得大規(guī)模的應(yīng)用受到了限制。直到近十幾年來才引起人們的極大關(guān)注,國(guó)外正在積極開發(fā)和研制各種新產(chǎn)品,擴(kuò)大應(yīng)用范圍。目前國(guó)際上公認(rèn)二氧化氯很有開發(fā)和應(yīng)用的價(jià)值,市場(chǎng)前景廣闊。但是,二氧化氯在我國(guó)的應(yīng)用尚不夠廣泛,為此本文將介紹有關(guān)二氧化氯的各種制備方法及在各領(lǐng)域中的應(yīng)用。1二氧化氯
2、及穩(wěn)定性二氧化氯的制備???1.1二氧化氯的制備???1.1.1化學(xué)法???⑴氯酸鈉還原法????以氯酸鈉為原料制備二氧化氯時(shí),常用的還原劑和發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下:方法還原劑化學(xué)反應(yīng)mathieson法so2+h2so42naclo3+so2+h2so4══2clo2+2nahso4r1法so2+h2o3naclo3+4so2+3h2o══2clo2+na2so4+3h2so4+naclr2法nacl+h2so4naclo3+nacl+h2so4══clo2+?cl2+na2so4+h2osolvey
3、ch3oh+h2so42naclo3+2h2so4+3ch4oh══2clo2+2nahso4+hcho+2h2or5法無水hclnaclo3+2hcl══clo2+?cl2+h2o+nacl有機(jī)酸法h2c2o4+h2so42naclo3+h2so4+h2c2o4══2clo2+2co2+na2so4+2h2ono2naclo3+no2══nano3+clo2na2so3+h2so42naclo3+na2so3+h2so4══2clo2+na2so4+h2o????⑵亞氯酸鈉氧化法????a.與氯氣
4、反應(yīng)??2naclo2+cl2══2clo2+2nacl????b.與鹽酸反應(yīng)????5naclo2+4hcl══4clo2+5nacl+2h2o????c.與硫酸反應(yīng)????10naclo2+5h2so4══8clo2+5na2so4+2hcl+4h2o????d.與酸化后的次氯酸鈉反應(yīng)????naclo+hcl══nacl+hocl????hcl+hocl+2naclo2══2clo2+2nacl+h2o???1.1.2電解法???目前仍采用亞氯酸鹽電解氧化和氯酸鹽電解還原法制備二氧化氯.此法較
5、化學(xué)法制備的二氧化氯純度高,但要求的電極材質(zhì)高,電耗也較大.因此,目前在大規(guī)模的生產(chǎn)中,還無法與傳統(tǒng)的化學(xué)法競(jìng)爭(zhēng).在飲用水消毒工藝中,也常用電解飽和濃度的食鹽溶液制取二氧化氯,但反應(yīng)過程中還伴生有氯氣、臭氧、氫氣等其他氣體。???1.2穩(wěn)定性二氧化氯的制備???穩(wěn)定性二氧化氯是80年代為推廣應(yīng)用二氧化氯而開發(fā)的新型產(chǎn)品。它無色、無味、無毒、無腐蝕性,不易燃,不揮發(fā)。目前該產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝主要是氯酸鹽或亞氯酸鹽經(jīng)酸化作用,發(fā)生高純度的二氧化氯氣體,經(jīng)空氣或惰性氣體稀釋后,通入穩(wěn)定劑溶液中吸收而成。穩(wěn)定劑
6、主要指碳酸鈉、過碳酸鈉、硼酸鈉、硅酸鈉等。近年來,發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開發(fā)了固體穩(wěn)定性二氧化氯。據(jù)報(bào)道,將硅酸鈣與二氧化氯穩(wěn)定液混和,硅酸鈣吸附溶液中二氧化氯后可制得固體二氧化氯。除硅酸鈣外,分子篩、硅膠等多孔性物質(zhì)也可吸附二氧化氯制固體二氧化氯。???2.二氧化氯和穩(wěn)定性二氧化氯的應(yīng)用???2.1工業(yè)和飲用水處理???工業(yè)冷卻水和廢水中存在的微生物對(duì)設(shè)備產(chǎn)生微生物誘導(dǎo)腐蝕,造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。為抑制微生物的生長(zhǎng)和繁殖,需在水處理系統(tǒng)使用殺生劑。二氧化氯就是一種新型的有效殺生劑。它對(duì)工業(yè)水中存在的主要菌種具
7、有強(qiáng)的殺滅作用,較傳統(tǒng)的氯氣殺生劑有以下優(yōu)點(diǎn):???⑴用量省,殺菌效果好,作用快。???⑵殺菌效果不受ph值的影響,因此特別適合于合成氨等堿性水處理系統(tǒng)。???⑶殺菌的同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生有機(jī)氯致癌物,符合環(huán)保要求。???⑷二氧化氯的氧化性強(qiáng)于氯氣,能除去工業(yè)廢水中的氰化物、酚類、硫化物和惡臭物質(zhì)。???⑸降低能耗和處理費(fèi)用???雖然生產(chǎn)1kg的二氧化氯需耗能11.6kwh,而產(chǎn)生1kg的氯氣為2kwh,但對(duì)于工業(yè)冷卻水,二氧化氯的日投加量約為氯氣投加量的幾十分之一,甚至幾百分之一,因此從總的成本核算二氧化
8、氯比氯氣更經(jīng)濟(jì)。下表列出了國(guó)外合成氨廠用氯法和二氧化氯法處理冷卻水的情況,通過兩種方法的比較可見,用二氧化氯取代氯氣作為工業(yè)冷卻水的殺生劑可以取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。氯法和二氧化氯法處理冷卻水工廠循環(huán)水量(t·h-1)氯投加量kg/d二氧化氯投加量kg/d二氧化氯法較氯法節(jié)能kwh二氧化氯法較氯法節(jié)約費(fèi)用元/天133001042.31441392684054411952758?注:氯氣按2元/千克計(jì),二氧化氯按30元/千克計(jì)???國(guó)外二氧化氯在工業(yè)水處理系統(tǒng)的應(yīng)用始于上世