亚氯酸和二氧化氯的制备方法技术

由亚氯酸盐前体、氯酸盐前体或这两者的组合通过离子交换而产生亚氯酸。所述离子交换材料通过同时从溶液中脱除不想要的阳离子并向溶液中加入氢离子而有利于产生亚氯酸。通过催化作用由亚氯酸以可控方式产生二氧化氯。可以在亚氯酸产生之后或者在产生亚氯酸的同时产生二氧化氯。对于亚氯酸催化为二氧化氯来说，可以通过离子交换或者以常规的方式产生亚氯酸。所述离子交换材料也可以用于纯化亚氯酸和二氧化氯溶液，从而在亚氯酸和二氧化氯溶液中用想要的离子如稳定离子交换不想要的离子，并调节亚氯酸和二氧化氯溶液的ｐＨ值，而不造成所述溶液的质量降低。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请为分案申请，其母案申请的申请日为2002年7月29日， 申请号为02817001.6，专利技术名称为""， 专利
本专利技术涉及一种由亚氯酸盐水溶液或氯酸盐水溶液或者这两种溶 液的组合产生亚氯酸的方法。本专利技术还涉及利用亚氯酸催化产生二氧 化氯的方法，所述方法在由亚氯酸盐/氯酸盐溶液制备亚氯酸之后或者 与之同时进行。
技术介绍
通过如下反应用酸对亚氯酸盐水溶液或稳定的二氧化氯水溶液 (稳定的亚氯酸盐溶液)进行酸化而产生亚氯酸是公知的 Na+C10r+H+ —H+Cl(V+Na+ (1)另外公知的是随着时间的变化，亚氯酸通过如下反应慢慢分解为二氧化氯5 HC102 —4 C102+HCl+2 H20 (2)在低酸和高亚氯酸根浓度下反应(2)占主导地位，使得反应很难控 制，特别是在高碱性水源中时。另外，这种分解是很慢的。当亚氯酸 根浓度高于20， 000 mg/L时，在pH〈0. 5时反应速率为5分钟。但当 相同亚氯酸盐溶液的pH值增加至> 1. 0时，60分钟后反应还没有完成。另外公知的是在氧化环境中，如在氯或阳极的存在下，可以通过 如下反应由亚氯酸制备二氧化氯HC102 - e、C102 + H+ (3)另外已知的是通过如下两步反应由氯酸盐的酸化产生亚氯酸 Na+C103— + H+ — H+C103_ + Na+ (4) HC103 + HC1 — HC102 + H0C1 (5)在该反应中，次氯酸即氯在水中的离子化形式也在反应(5)中产 生。通过如下机理中的一种产生二氧化氯HC103 + HC102 — 2C102 + H20 (6)+H0C1 + HC1 — Cl2 + H20 (7)或2 HC102 + H0C1 + HC1 — 2C102 + 2HC1 + H20 (8) 但由氯酸盐生产二氧化氯很难控制。在实践中，需要过量酸度来 开始反应，但如果酸度过高，下列副反应占主要地位，只产生很少或 者不产生二氧化氯。C1CV + 6 H+ + 6 e— — CI— + 3H20 (9) 在实践中，应用下列还原反应由氯酸盐产生二氧化氯。必须应用 高浓度的所有前体来开始反应，但当反应没有完成时，不希望的副产 品或未反应的前体物质会污染二氧化氯溶液。另外，为了产生二氧化 氯，必须存在氯离子，不管它是由氯酸根分解产生的还是加入的氯离 子本身。由氯酸根产生二氧化氯的全部反应如下2 Cl(V + S02 — 2 C102 + SO, (10) 4 C103— + CH30H + 4 H+ — 4 C102 + HCOOH + 3H20 (11) Cl(V + CI— + 2 H+ — C102 + Cl2 + H20 (12) 2 Cl(V + H202 + 2 H+ — 2 C102 + 02 + 2H20 (13) 另外已知的是亚氯酸盐和氯酸盐的混合物在氢离子的存在下会由 如下总反应产生二氧化氯2 H+ + Cl(V + C103— — 2 C102 + H20 (14) 该反应还以不同的形式在反应(6)中给出。但是亚氯酸盐至二氧化 氯的反应速率比氯酸盐至二氧化氯的反应速率快100倍。由于不能控制反应化学并且在溶液中反应效率不高致使二氧化氯 在许多用途中的应用受到局限。由于二氧化氯是不稳定的气体，即使 在溶液中也是这样，因此其必须原位产生并且产生后很快应用。大体 积的工业应用如紙浆和纸的漂白、城市污水预处理和消毒、食品处理 消毒、以及冷却塔消毒已经获得成功，这是由于在这些应用中能够安 全地处理浓缩的和侵蚀性的氧化剂和酸。某些消费和医疗用途也已经获得成功。亚氯酸盐基牙膏、漱口液、以及皮肤消毒凝胶应用口中的pH值或者弱酸活化剂来轻微酸化亚氯 酸盐，从而形成一些亚氯酸。然后亚氯酸通过反应(2)慢慢分解为二氧 化氯。在US 6,200,557 Bl中也描述了在针对处理HIV而设计的主题方 案中，在pH值为6-7. 4的条件下，磷酸盐的化学加入将会延迟二氧化 氯从溶液中消失。在该主题应用中这一点是特别有利的，从而增加了 二氧化氯在皮肤表面上的接触时间，进而可以更好地治疗HIV:但是在所有现有技术的方法中，控制反应仍是一个主要的障碍。 另外，不希望将未反应的前体组分和反应的副产品带入产品溶液中。 另外，在许多例子中，由于溶液中过量酸的存在，使得产品的pH值太 低，以至于其在某些用途中不能应用。 专利技术概述按照本专利技术已经发现，可以按可控方式由亚氯酸盐水溶液或氯酸 盐水溶液或这两者的組合通过离子交换而产生亚氯酸。另外进一步发 现，通过应用至少一种催化材料可以由亚氯酸产生二氧化氯。亚氯酸 向二氧化氯的转化可以按照本专利技术通过离子交换反应进行，或者通过 常规的酸化进行。按照本专利技术，优选的催化剂包括翁、钯、二氧化锰、 碳和离子交换材料。亚氯酸可以在第一个步骤中单独产生，并随后在第二个步骤中被 催化形成二氧化氯，或者可以在所必须的催化剂的存在下在相同的反 应环境下同时产生亚氯酸和二氧化氯。所述方法可以按连续方式或间 歇方式进行，并且反应必须在水溶液中或者在含水的湿润环境中进行， 即在水或水蒸汽的存在下进行。在本专利技术的一种优选实施方案中，通过亚氯酸盐或氯酸盐或者两 者组合的盐阳离子/氢离子交换产生亚氯酸，然后在湿润环境中亚氯酸 被催化随后或同时形成二氧化氯。另外，按照本专利技术已经发现，由亚 氯酸盐或氯酸盐或两者组合的化学酸化所产生的亚氯酸也可以在湿润 环境中被催化随后或同时形成二氧化氯。另外，按照本专利技术已经发现，附加的前体可以与亚氯酸盐溶液或 氯酸盐溶液一起应用以增强亚氯酸在湿润环境中的催化作用，从而随 后或同时形成二氧化氯。这类前体包括高锰酸根离子、氯离子、酸式 亚硫酸钠、过氧化物和醇，但不局限于此。另外，按照本专利技术还发现，阴离子交换材料是优选的亚氯酸根和/ 或氯酸根离子源，其在湿润的酸性环境中与相对的阴离子交换以形成 亚氯酸，并且在湿润环境中进一步被催化，从而随后或同时形成二氧 化氯。通过离子交换，通过盐阳离子/氲离子的交换可以由亚氯酸盐和 /或氯酸盐产生亚氯酸溶液。另外，通过离子交换也可以脱除亚氯酸和 /或二氧化氯溶液中所含的其它离子污染物，并且通过离子交换也可以 向亚氯酸和/或二氧化氯溶液中加入离子稳定剂。另外，通过离子交换也可以调节亚氯酸和/或二氧化氯溶液的pH值。因此，本专利技术的一个目的是在至少一种催化材料的存在下在水溶 液或者含水的湿润环境中以连续或间歇方法由亚氯酸产生二氧化氯。本专利技术的另一个目的是在水溶液或者含水的湿润环境中以连续或 间歇方法产生除了氢离子外通常不含阳离子的亚氯酸溶液。本专利技术的另一个目的是在至少一种催化材料的存在下在水溶液或 者含水的湿润环境中以连续或间歇方法同时产生亚氯酸和二氧化氯.本专利技术的更进一步的目的是在水溶液或者含水的湿润环境中以连 续或间歇方法利用阴离子交换材料来提供亚氯酸根离子和/或氯酸根 离子，从而产生亚氯酸。本专利技术的更进一步目的是通过离子交换以连续或间歇方法纯化所 得到的亚氯酸和/或二氧化氯溶液，从而脱除任何离子污染物。本专利技术的另一个目的是通过离子交换以连续或间歇方法调节亚氯 酸溶液和/或二氧化氯溶液的pH值。在这里描述的本专利技术的最后一个目的是通过离子交换以连续或间 歇方法向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由亚氯酸制备二氧化氯的方法，所述方法包括在湿润环境中使亚氯酸与催化材料接触足够时间，从而形成二氧化氯。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：理查德桑普森，阿利森桑普森，
申请(专利权)人：理查德桑普森，阿利森桑普森，
类型：发明
国别省市：US[美国]