[发明专利]一种复合二氧化氯生产装置及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于复合二氧化氯制备技术领域，具体涉及一种复合二氧化氯的生产方法。

背景技术

消毒是水处理过程的一个关键步骤，它的主要作用是杀灭水中的病原细菌和其它对人体健康有害的微生物，水处理中常见的消毒剂主要包括4种：Cl₂、RNH₂Cl、O₃和ClO₂。

有关专家对水处理中常用的4种消毒剂进行了比较，指出杀菌能力为：O₃＞ClO₂＞Cl₂＞RNH₂Cl；消毒持久性顺序为：RNH₂Cl＞ClO₂＞Cl₂＞O3；对环境危害性为：Cl₂＞RNH₂Cl＞ClO₂＞O₃；成本费用为：O₃＞ClO₂＞RNH₂Cl＞Cl₂。因此，二氧化氯是4种常用杀菌消毒剂中综合性能最好的，其安全性被世界卫生组织列为A1级，是一种公认的氯系消毒剂最理想的更新换代产品。

二氧化氯的制备方法按其所用的原料和工艺特点，大致可将其分为：氯酸盐还原法、亚氯酸盐氧化法和电解法。

氯酸盐还原法是目前工业上主要采用的方法，根据所用的还原剂、工艺条件和后处理的不同，该法又主要可分为以下多种方法：

①以氯化钠为还原剂的方法

2NaClO₃+2NaCl+2H₂SO₄→2ClO₂+Cl₂+2Na₂SO₄+2H₂O

②以盐酸为还原剂的方法

NaClO₃+2HCl→ClO₂+1/2Cl₂+H₂O+NaCl

该方法最大的缺点是在二氧化氯产生的同时还有约占二氧化氯产量一半的氯气产生，由于氯气的大量存在，从严格上讲，已经失去了投加二氧化氯的最基本的意义，即降低水中三氯甲烷的含量；由于氯酸钠的转化率在实际运行中通常不足50％，这使得在投加量较高时，大量未反应的氯酸钠进入配水系统中，这不但是原料浪费的问题，而且使水中剩余的ClO₃^-的浓度较高，造成二次污染；并且，氯酸钠是炸药和火柴的原料，它的管理储存不仅要满足化学危险品的要求，还要满足炸药原料的管理要求。

亚氯酸钠氧化法被称为高纯二氧化氯发生方法，该方法又分为以下几种：

①氯气氧化法：2NaClO₂+Cl₂→2ClO₂+2NaCl

②自氧化法：5NaClO₂+4HCl→4ClO₂+5NaCl+2H₂O

③次氯酸盐氧化法：2NaClO₂+NaOCl+2HCl→2ClO₂+3NaCl+H₂O

不管哪一种方法，从反应方程式可见亚氯酸钠反应转化成二氧化氯，无氯气的产生，从而较大程度地节约亚氯酸钠原料的用量。尤其是以亚氯酸钠和氯气为原料的二氧化氯发生器的最大理论转化率可达100％，但氯气容易发生爆炸，储存运输也比较困难。

隔膜电解食盐方法制取二氧化氯是80年代后期开发出来的新工艺，它以食盐水为电解质，电解槽由不锈钢圆筒和塑料圆筒组成。不锈钢内壁与塑料筒之间的部分为阴极室，不锈钢圆筒为阴极。塑料筒体内部为阳极室，阳极室内有阳极和中性电极，中性电极选用高密度石墨。阳极室与阴极室由离子隔膜隔开。目前采用该方法制取的二氧化氯纯度较低，一般在30％以下，同时混有Cl₂、H₂O₂、O₃等，且氯气的含量较高，从理论上说产品用于消毒实践中，不可避免会有氯化消毒副产物的产生。

发明内容

本发明在电解食盐水产生氯气、次氯酸钠的基础上，提供一种复合二氧化氯的生产方法。