二氧化氯的制取工艺

二氧化氯性质活泼,不易贮存和运输,因此都采用现场制备的方式。通常水厂使用的二氧化氯发生器都采用化学反应的原理进行制备,根据采用原料的不同,可分为氯酸钠工艺和亚氯酸钠工艺。

2.1　氯酸钠工艺

采用氯酸钠和盐酸为原料进行反应,反应式如下:　

ＮａＣｌＯ3+2ＨＣｌ=ＣｌＯ2+1/2Ｃｌ2+ＮａＣｌ+Ｈ2Ｏ

该工艺{zd0}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发生。实验结果表明,二氧化氯的有效转化率一般只有50%左右,并且受到反应温度和盐酸浓度的影响。要提高二氧化氯的转化率,必需保持较高的反应温度(约70℃)和加大盐酸的过剩量,但这同时又会导致副产物氯气产率的提高,使反应产物中氯气的含量增大。

由于氯气的大量存在,严格讲已经失去了二氧化氯投加的最基本的意义,即降低水中三氯甲烷的含量。并且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水中,水中剩余的ＣｌＯ-3的浓度较高,造成二次污染。正是由于以上诸多原因,在国外有关水厂二氧化氯应用的资料中,还未有上述氯酸钠工艺的报道。

2.2　亚氯酸钠工艺

氯酸钠工艺主要有以下两种:

①　亚氯酸钠加盐酸工艺反应原理为:　

5ＮａＣｌＯ2+4ＨＣｌ=4ＣｌＯ2+5ＮａＣｌ+2Ｈ2Ｏ

该工艺具有工艺简单、不需要加温、设备容易操作及维护、产物中二氧化氯纯度高达95%以上等优点。国外的小型二氧化氯发生器常采用此反应原理,如德国的Ｐｒｏｍｉｎｅｎｔ、美国的Ｆ＆Ｐ公司都有相应的产品,我国采用亚氯酸钠产生二氧化氯的发生器也都以此工艺为基础。从水厂的应用实践来看,该工艺主要存在的问题有:ａ 由于其属自氧化还原反应,故理论上有20%的亚氯酸钠被还原成ＮａＣｌ,使其{zg}有效转化率只有80%,造成成本加大。ｂ 由于盐酸的需要量大,以一个5×104ｔ的水厂为例,当二氧化氯的投加量为1ｍｇ/Ｌ时,盐酸(浓度为25%)的消耗量为300ｋｇ/ｄ。因此,中型以上的水厂采用此工艺制取二氧化氯,盐酸的储备需占用较大的空间。一般,采用此工艺的发生器应主要用于5×104ｔ以下规模的水厂。

②　亚氯酸钠加氯气工艺反应式为:

2ＮａＣｌＯ2+Ｃｌ2=2ＣｌＯ2+2ＮａＣｌ

国外水厂中尤其是大型水厂以此工艺为基础的发生器约占70%,而这方面的国产设备应用还未见报道,这主要是由于我国目前二氧化氯的应用仍主要集中在中、小型水厂,尤其是县级左右的小水厂,二氧化氯的需要量一般在300～1000ｇ/ｈ上下。对这部分水厂而言,操作简单、使用安全是选择二氧化氯设备的主要因素,而工艺中所含有的加氯系统无疑会增加系统的复杂程度,加大设备投资和管理难度,因此对中、小型水厂并无优势。

但从二氧化氯在水厂尤其是大、中型水厂进行推广使用的前景来看,作者认为此工艺具有非常大的优势。

首先,从反应式中可以看出,用氯气取代盐酸,提高了亚氯酸钠的有效转化率,降低了运行成本,并且避免了浓盐酸在储存、输送及投加过程中对操作环境的影响,更容易提高设备运行的自动化程度。

其次,该工艺可以根据实际需要单独投加氯气,或单独产生二氧化氯,能{zd0}限度地适应水厂源水水质的变化要求。对一些水厂,尤其是以地表水为水源的水厂,通常水质随季节的变化而变化,当处于丰水期时水质较好,这时采用氯气xx即可达到处理要求;而在枯水期或由于其他原因造成的水质变差时,再使用二氧化氯进行xx,或者二氧化氯和氯气的联合使用,可取得{zj0}的经济和环境效益。

第三,随着我国相关标准和规范的逐步健全,二氧化氯在我国大型水厂的应用必将得到推广。但对已建有氯气xx的水厂来说,就存在着是设备改造还是设备更新的问题。本工艺可以在原有的设备基础上,增加一些简单的设施就可达到灵活使用二者的目的,因此具有很大的实用价值。

第四,采用此工艺生成的二氧化氯的ｐＨ值接近中性,可以较长时间保存而不发生歧化反应,因此可以通过中间储存箱实现一台设备设置多个投加点。

中国最早介入二氧化氯应用、生产的科研机构，广东省高新技术企业，国家标准制定单位之一。

      

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