二氧化氯的制备及应用

二氧化氯的制备及应用

【摘要】简略介绍二氧化氯的制备方法及其在不同领域中的应用，并且对二氧化氯的前景和展望做一简略介绍。

【关键词】二氧化氯（ClO2）稳定性消毒剂应用制备

[12]二氧化氯是汉费莱.戴维（Humphvy Davy）于1811年发现的。二氧化氯ClO2在自然界中是以单体游离基形式存在，常温下是一种黄绿色气体，具有类似氯气的刺激性气味。沸点11℃，凝固点-59℃，密度为3.09g/L。二氧化氯分子量是67.45，常温常压下二氧化氯在水中的溶解度约为氯气的5倍，易溶于水，为2.9g/L，溶解形成黄绿色的溶液。液态或气态的二氧化氯都不稳定，易挥发，易爆炸，不便储存和运输.由于其分子中含有奇数个电子，具有很高的化学活性，是一种较强的氧化剂，其氧化能力为氯气的2．6倍。所以，自20世纪40年代实现工业化生产以来，CIO2在纸浆漂白、消毒杀菌、保鲜除臭、水质净化和废物处理等方面得到了广泛的应用，成为风靡欧、美和13本等发达国家的新一代消毒杀菌剂，具有高效、广谱和快速等优点。本文将介绍简单有关二氧化氯的各种制备方法及在各领域中的应用。

一、二氧化氯的制备

有关二氧化氯的研究一直很活跃，目前仅成型的生产工艺就有10多种，概括起来可分为3大类，及还原法、氧化法和电解法[1-11]。

1）还原法

根据所选用的还原剂的不同，有二氧化硫法，盐酸法、硫酸（氯化物）法、甲醇法等。以氯酸钠为原料制备二氧化氯时,发生的化学反应如下:

马蒂逊法:2NaClO3+SO2+H2SO4══2ClO2+2NaHSO4

R1法:3NaClO3+4SO2+3H2O══2ClO2+Na2SO4+3H2SO4+NaCl

R2法:NaClO3+NaCl+H2SO4══ClO2+½Cl2+Na2SO4+H2O

R3法:NaClO3+NaCl+2H2SO4══ClO2+½Cl2+2NaHSO4+H2O

R5法:NaClO3+2HCl══ClO2+½Cl2+H2O+NaCl

有机酸法:

2NaClO3+H2SO4+H2C2O4══2ClO2+2CO2+Na2SO4+2H2O NaClO3+NO2══NaNO3+ClO2 2NaClO3+Na2SO3+H2SO4══2ClO2+Na2SO4+H2O 甲醇法（R8法）:

2NaClO3+2H2SO4+3CH4OH═=2ClO2+2NaHSO4+HCHO+2H2O 现在加拿大已对R8[12]法进行了改进，研究出了制备二氧化氯的R10法，它可使制取二氧化氯的酸碱消耗量降低20%-50%。2）氧化法

以亚氯酸钠为原料制备二氧化氯，

Hicks法2NaCIO2+CI2══2CO2+2NaCI

CCV法5NaCIO2+4HCI══4CIO2+5NaCI+2H2O

Rapson法10NaCIO2+5H2SO4══8CIO2+4H2O+5Na2SO4+2HCI CO2法5NaCIO2+2H2O+4CO2══4CIO2+4NaHCO3+NaCI

ECF技术NaCIO2+H2O══CIO2+0.5H2+NaOH

过硫酸盐法2NaCIO2+Na2S2O8══2CIO2+2Na2SO4

3）电解法

电解NaCl溶液生产ClO2以食盐为原料，采用隔膜电解工艺，在阳极室注入饱和食盐水，阴极室加入自来水，接通电源后使离子定向迁移，从而在阳极室及中性电极周围产生ClO2、O3、H2O2、Cl2等混合气体。

4）稳定性二氧化氯[14]

由于气体和液体ClO2均不稳定，在空气中体积分数大于10％就可能爆炸，不便贮存和运输，所以，通常将其稳定在水溶液或某些固态物质中，形成含一定质量分数有效ClO2的产品，即稳定性ClO2。将CIO2溶解于含碳酸钠、过碳酸钠和硼酸钠、过硼酸钠等的水溶液中，当质量分数在百分之几(一般为5％～7％)时，可得到稳定性ClO2水溶液。它无色、无味、无腐蚀性、不易燃、不挥发、不分解。

二、应用

1）二氧化氯在日用化工中的应用①用作消毒杀菌剂和洗涤消毒剂及空气清新剂[12]

②纸张漂白剂，饮用水消毒剂及污水处理[13]

③除臭剂和医院和殡仪馆尸体的防腐剂及油脂厂的净化精炼[13] 2）二氧化氯在食品加工行业中的应用

①消毒[13],保鲜[14]

②二氧化氯制备无菌水及在纯生啤酒中的应用[15]

③饮料中的杀菌[16]

④在食用菌种生产中的应用[17].

3)农业生产中的应用

①制麦工艺中的应用[18]

4)水产养殖中的应用[2]

三、前景和展望[9]

二氧化氯作为一种新型的水处理剂和消毒灭菌剂，其综合性能在目前常用的氯系消毒剂中是

最好的。它正在被人们接受和认可，是一种大有前途的消毒剂。但是由于其自身的不稳定性，给它的使用带来了一些不便之处，限制了它的推广应用，因而对稳定性二氧化氯产品的研和开发具有现实意义。而有机稳定性二氧化氯由于种类繁多，性质各异，并且其中部分本身还具有一些特殊的性质，从而为研制适合特殊需求的二氧化氯产品提供了更多的可能性。因此，对二氧化氯络合稳定尤其是使用有机稳定剂的研究将为二氧化氯新产品开发打下良好的基础。

稳定性二氧化氯不仅是一种特性优良的安全消毒剂，而且是种很有发展前途的多功能民用和工业用产品。目前我国与发达国家相比在应用二氧化氯方面差距非常大，美国目前用氯酸钠达100余万t／a，而我国氯酸钠的生产能力仅为l0余万t／a。而且相当数量被用于烟花、爆竹等其他领域，可以说二氧化氯的应用按人均占用量我国与美国相距甚远。由此可以看出，只要能降低二氧化氯生产成本和提高竞争意识与环保意识，其市场潜力是相当巨大的，我国应加大开发稳定性二氧化氯的力度，这样它在人们的生活与生产中将会得到越来越广泛的应用。

四、结束语[12]

稳定性ClO2，在国外已得到十分广泛的应用，发达国家ClO2的需求量每年以5％～7％的增长率递增。我国对ClO2的研究起步较晚，但随着改革开放的深入，人民生活水平日益提高，对环境质量和卫生保健的要求也就越来越高，因此，作为新型杀菌消毒剂的稳定性ClO2在国内有十分广阔的市场前景。所以，在我国加