二氧化氯的制备试验

二氧化氯高效广谱消毒杀生作用于1944年美国尼加拉大瀑布水厂对原水脱色除嗅中获得成功后，对二氧化氯开始进行应用研究。随着人们对氯消毒过程产生的副产物有害研究深入，发现氯代产物氯仿、四氯化碳、氯乙烯、三氯乙烯、氯酚类后致癌作用，国际癌症研究中心认为致癌物质或潜在致癌物质，氯消毒工艺对人体健康有不可忽视的危害性。二氧化氯的不致癌性，对有害有毒物质的有效分解功能，应用二氧化氯取代氯消毒工艺，受到应有的重视。美国有300－400家大水厂应用二氧化氯取代氯的消毒工艺，欧洲国家更是在供水系统中广泛应用，并和臭氧、活性碳复合应用于供水系统全过程处理。二氧化氯发生器是二氧化氯广泛应用的主要方式，评价二氧化氯发生器的好坏，主要看发生器的二氧化氯转化率及有害副产物氯气发生量的多少。只有高转化率、发生气体中二氧化氯含量高、不发生或很少发生氯气不形成有害有机物、无需SO42-/HSO4-处理的发生器才是当前二氧化氯研究开发的方向。目前发达国家的小型化学法二氧化氯发生器均采用亚氯酸钠为原料发生，这类发生器的二氧化氯转化率高、纯度高、很少发生有害副产物氯气及其他有害物质。

1.亚氯酸钠发生二氧化氯实验

1.1 实验材料

亚氯酸钠溶液：取亚氯酸钠结晶（江苏响水县科斯达化工有限公司产，有效含量82%）400克加水至1000毫升，用ZBG12015—89中规定方法测NaClO2浓度（mol/L）。

24%盐酸溶液：取36%盐酸溶液（分析纯）稀释至24%浓度。

实验用水：非离子纯净水。

0.1mg电子分析天平

负压真空反应装量

微量滴定管：分度值为0.02ml

1.3 实验操作：

用100 ml移液管精确吸取亚氯酸钠溶液100 ml，吸取24%盐酸溶液100 ml，分别通过加液器加入三颈反应瓶内，常温下反应时间4分钟，反应压力-0.02Mpa，反应结束后立即加凉水定容至1250ml，按碘量法测定残留液亚氯酸钠含量。

反高原料

反应液

反应时间

（min）

残留液

转化率

（%）浓度

（mol/L）

投加量

（ml）

M

浓度

（mol/L）

加水定

容量

（ml）

M，

NaClO2 3.65 100 0.365 4 0.05144 1250 0.0643 82.38

24%盐酸溶液等量投加

ClO2产量为16.01克 Cl2产量为0.69克 ClO2有效转化率为63.32% Cl2/ClO2为4.31% ClO2转化率=(M -M＇)/M×100%

1) 实验结果表示，氯酸钠发生二氧化氯实际有效转化率不高，于55°C实验室模拟实验转化率为36.99%，HT908—300发生器实际运行中于运行20分钟、40分钟、60分钟三时段取样检测结果平均值0.9339克/分，平均转化率为35.57%。二者结果近似，实验设计基本反映了发生器实际运行状况。

2) 提高反应温度可增加氯酸钠的二氧化氯转化率，55°C、75°C、90°C二氧化氯平均转化率分别为36.99%、43.37%、49.52%，均处低下水平，因此采用提高反应温度来增氯酸钠的二氧化氯转化率，其实际意义不大。

3) 本实验采用不同浓度盐酸参与反应，18%盐酸ClO2转化率为29.5%，31盐酸ClO2转化率为36.99，证明反应液的酸度对ClO2转化率有较大的影响。

4) 亚氯酸钠于本实验中二氧化氯转化率为82.38%。上海市自来水公司对Rio Linda C 750M型、和F&P公司T70G2000型连续运行结果，其转化率达93%—100%。（详见下文介绍）

5) 从本实验结果及上海市自来水公司实际运行结果，亚氯酸钠二氧化氯发生法的转化率及有害副产物Cl2发生及其他有害副产物等方面均明显优于氯酸钠二氧化氯发生法。

6) 亚氯酸钠原料成本为氯酸钠原料成本的3—4倍，但亚氯酸钠法的二氧化氯转化率为氯酸钠转化率约2倍，实际运行中。氯酸钠运行成本略低于亚氯酸钠法。（详见下表）

发生方法

NaClO3发生法NaClO2发生法

复合发生纯化发生盐酸反应氯气反应

NaClO3 （5000元/T）

3.267吨

（1.6335万

元）

1.633吨

(0.817万元)

——————

HCl （800元/T）

7.853吨

（0.6282万

元）

3.927吨

（0.314万元）

5.233吨

（0.419万

元）

———

25% NaClO2（5000元/T）———

2.883吨

（1.442万元）

7.209吨

（3.605万

元）

5.676吨

（2.884万

元）

Cl2（2500元/T）—————————

0.566吨

（0.1415万

元）

运行价格

（万元/T，ClO2）

2.2617 2.573 4.024

3.0255

应用范围对Cl2有兼

容作

用的应用领

域

应用范围广泛,但结

构复杂，不易操作

应用范围

广泛

适用于已有

氯

气设施的应

用领域

运行成本均稳定后转化率进行测算，（氯酸钠法为48.3%，亚氯酸钠+盐酸法为74.4%，亚氯酸钠+氯气法为93%）