摘要：介紹了制備二氧化氯和各種 方法 及在水處理、食品、造紙等領(lǐng)域的 應(yīng)用 ，表明二氧化氯新產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用具有廣闊的前景。

關(guān)鍵詞：二氧化氯 制備 應(yīng)用

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 國際上公認(rèn)二氧化氯很有開發(fā)和應(yīng)用的價(jià)值，市場前景廣闊。但是，二氧化氯在我國的應(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+2NaHSO4

R1法SO2+H2O3NaCLO3+4SO2+3H2O══2CLO2+Na2SO4+3H2SO4+NaCL

R2法NaCL+H2SO4NaCLO3+NaCL+H2SO4══CLO2+½CL2+Na2SO4+H2O

SolveyCH3OH+H2SO42NaCLO3+2H2SO4+3CH4OH══2CLO2+2NaHSO4+HCHO+2H2O

R5法無水HCLNaCLO3+2HCL══CLO2+½CL2+H2O+NaCL

有機(jī)酸法H2C2O4+H2SO42NaCLO3+H2SO4+H2C2O4══2CLO2+2CO2+Na2SO4+2H2O

NO2NaCLO3+NO2══NaNO3+CLO2

Na2SO3+H2SO42NaCLO3+Na2SO3+H2SO4══2CLO2+Na2SO4+H2O

⑵亞氯酸鈉氧化法

A.與氯氣反應(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)法競爭.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氯比氯氣更經(jīng)濟(jì)。下表列出了國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

133001042.3144139

2684054411952758

注:氯氣按2元/千克計(jì),二氧化氯按30元/千克計(jì)

國外二氧化氯在工業(yè)水處理系統(tǒng)的應(yīng)用始于上世紀(jì)七十年代.穩(wěn)定性二氧化氯產(chǎn)品的問世,為其在工業(yè)水處理的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。在使用時(shí),其投加方式和測試系統(tǒng)與氯相同,有望不久的將來,在我國用二氧化氯代替氯氣處理工業(yè)水。

1944年美國首先采用二氧化氯處理飲用水，到目前已有400多家水廠應(yīng)用二氧化氯。在歐洲自1850年開始用二氧化氯處理飲用水以來，目前已 發(fā)展 成數(shù)千家水廠在使用。二氧化氯除對(duì)一般的細(xì)菌有殺滅作用外，對(duì)孢子、甲型和乙型肝炎病毒等也有很好的殺滅作用。二氧化氯還可除臭、除味、脫色、除鐵、除錳，減少水中致癌物的形成，因此是理想的飲用水消毒劑。

2.2造紙工業(yè)

二氧化氯是一種優(yōu)良的漂白劑，目前在北美、西歐和日本幾乎全部用它代替氯氣來漂白紙漿。它作為漂白劑，能徹底去色素和雜質(zhì)，效果極佳。本身性能柔和，不損傷纖維，迄今為止，還未發(fā)現(xiàn)有其它漂白劑可與之媲美。據(jù)報(bào)道，造紙工業(yè)使用穩(wěn)定性二氧化氯還能有效地驅(qū)散紙漿中的粘液及無機(jī)沉積物，從而消除紙漿中固體塊狀的形成，提高紙張質(zhì)量。

2.3食品工業(yè)

世界衛(wèi)生組織將穩(wěn)定性二氧化氯列為IA級(jí)高效安全消毒劑，在國外已廣泛用于食品工業(yè)。利用穩(wěn)定性二氧化氯浸泡肉類、海鮮可殺死體內(nèi)病菌，且不會(huì)使蛋白質(zhì)改性，故能有效地延長貯藏期，達(dá)到保鮮效果。穩(wěn)定性二氧化氯也可用于魚蝦類飼養(yǎng)水的消毒、牛奶場，食品加工設(shè)備、管道、貯槽、混合槽等的殺菌。在食品生產(chǎn)車間的墻體涂料中添加適量的穩(wěn)定性二氧化氯，可有效防止生霉。

2.4其他方面

在醫(yī)學(xué)上穩(wěn)定性二氧化氯可用于醫(yī)療器械消毒、隱形眼鏡片消毒，殯儀館尸體防腐。還可 治療 白發(fā)癥，治療6個(gè)月可使頭發(fā)幾乎全部變黑。日本開發(fā)也了一系列固體二氧化氯新產(chǎn)品，如將二氧化氯加入各種表面活性劑制成殺菌洗滌劑，去污能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了普通洗衣粉，而且可殺死各類傳染病菌，深受家庭主婦青睞。在室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)中，裝入少量固體二氧化氯產(chǎn)品，可保持室內(nèi)空氣清新。此外，它還可以用于汽車除臭消毒、米糠油凈化等等。

綜上所述，二氧化氯制備方法多種多樣，國外對(duì)二氧化氯的開發(fā)、推廣應(yīng)用十分活躍。我國應(yīng)加快 研究 開發(fā)各種二氧化氯產(chǎn)品，以取得廣泛的經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益。

參考 文獻(xiàn)

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⒉周忠清,黃志明.穩(wěn)定性二氧化氯的開發(fā) 應(yīng)用 ,現(xiàn)代化工,1994(5),52-53

⒊賀啟環(huán).二氧化氯用作冷卻水系統(tǒng)殺生劑的評(píng)述, 工業(yè) 水處理,1994.14(3),7-9

⒋謝慧芳等.非水溶液法制備穩(wěn)定性二氧化氯新工藝,工業(yè)水處理,1997.17(3)14-16

⒌袁斌.直接電解氯酸鹽制備二氧化氯的 研究 ,現(xiàn)代化工,1995(3),22-23

⒍孫曉然等.水處理用二氧化氯制備新工藝的研究,工業(yè)水處理,1997,17(6),9-10

⒎張松斌.氯消毒飲水與人體健康,現(xiàn)代化工,1994(8),42-43

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