一种高纯度二氧化氯的制备与控制分解方法技术

本发明专利技术公开了一种高纯度二氧化氯的制备与控制分解方法，它包括如下操作步骤：1)组装二氧化氯发生装置；2)将分析纯甲醇和过氧化氢中的一种或两种溶液置于烧杯中；3)将氯酸钠溶液加入到步骤2)溶液中，混合均匀后加至发生装置的反应器分液漏斗中；4)将硫酸溶液加至另一分液漏斗中；5)将过硼酸钠或过碳酸钠溶液倒入三个吸收瓶，另一吸收瓶内装有氢氧化钠溶液。通过将氯酸钠、甲醇、过氧化氢配制成的混合溶液在水浴加热条件下与硫酸溶液反应，然后通过二氧化氯发生装置得到高纯度二氧化氯溶液，通过吸收装置吸收ClO2的同时，能够起到抑制二氧化氯分解的作用。本发明专利技术方法具有二氧化氯制备成本低、纯度高、无污染、安全可靠等特点，提高了原料的利用率和产品纯度。

Preparation, control and decomposition method of high-purity chlorine dioxide

The invention discloses a preparation method of decomposition and control of high purity chlorine dioxide, which comprises the following steps: 1) assembly of chlorine dioxide generator; 2) will analyze one or two kinds of pure methanol and hydrogen peroxide solution in a beaker of; 3) sodium chlorate solution into step 2) solution. After mixing to reactor device separating funnel; 4) will add sulfuric acid solution to another separating funnel; 5) the sodium perborate or percarbonate solution into three absorption bottle, another absorption bottle is filled with sodium hydroxide solution. The mixed solution of sodium chlorate, methanol, hydrogen peroxide into the preparation reaction with sulfuric acid solution heated in water bath, and then through the chlorine dioxide generator to obtain high purity chlorine dioxide solution, through the absorption device to absorb the ClO2 at the same time, to inhibit two chlorine oxidation decomposition effect. The method of the invention has the advantages of low preparation cost, high purity, no pollution, safety, reliability, etc., and the utilization ratio of the raw material and the purity of the product are improved.

【技术实现步骤摘要】
一种高纯度二氧化氯的制备与控制分解方法
本专利技术属于高纯度二氧化氯制备与控制分解
，具体涉及一种利用组合还原法制备高纯度二氧化氯及分解控制技术。
技术介绍
二氧化氯，被世界卫生组织列为第四代A1级、广谱、安全、效果良好的杀菌剂、消毒剂。广泛应用于各个领域，如用于医院中的消毒剂、制浆造纸中的漂白剂、食品行业中的保鲜剂、清洁剂等。在纸浆漂白、水处理等应用中，二氧化氯具有高效氧化性、可减少产生有害有机氯副产物等优势，正日益受到人们的关注。近年来，国家加大了生态环境的保护力度，对工业水污染物排放标准愈来愈高要求，意味着造纸企业面临更为严峻的环保压力。以ClO2为主要漂白剂的无元素氯ECF漂白技术作为目前国际上公认的较清洁生产方法，是未来漂白技术作为目前国际上公认的较清洁生产方法，是未来发展的必然趋势，将在国内获得广泛应用。而ClO2的制备技术则是实现ECF漂白的关键。二氧化氯的水溶液易挥发，通常会发生歧化反应生成次氯酸盐和氯酸盐，从而加强其稳定性。另外，在实际应用过程中，发现二氧化氯溶液中仍含有少量的氯气和甲醇。二氧化氯的生产技术水平决定了其品质的好坏，浓度和纯度是衡量产品质量的主要标准。其中，二氧化氯浓度的维持时间指就是溶液稳定性问题，制备出的二氧化氯溶液浓度高固然是一个重要的基础，而一定的浓度未能维持足够长的时间，那么一个短暂的浓度仍然没多大意义，因此二氧化氯溶液稳定性一直是研究者们关注的课题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高纯度二氧化氯的制备与控制分解方法，以克服传统技术存在二氧化氯的生产率低、纯度不高、原料反应效率差，而且二氧化氯稳定性差易分解，保质期短，对环境污染大的问题。本专利技术以如下技术方案解决上述技术问题：本专利技术一种高纯度二氧化氯的制备与控制分解方法，包括如下操作步骤：步骤一：组装二氧化氯发生装置，二氧化氯发生装置由具有两个分液漏斗的反应器和四个串联的吸收瓶构成，反应器与吸收瓶之间由真空管路连接，真空管路的末端连接真空泵，反应器置于热水浴中；步骤二：将分析纯甲醇和浓度为30％的过氧化氢溶液中的一种或两种溶液置于烧杯中；步骤三：将氯酸钠溶液加入到步骤二的溶液中，氯酸钠溶液与步骤二的溶液按体积比为1：0.3～1，混合均匀后加至反应器的分液漏斗中；步骤四：将浓度为2-8mol/L的硫酸溶液加至反应器的另一分液漏斗中；步骤五：取相同体积、浓度为6g-10g/L的过硼酸钠或过碳酸钠溶液倒入前三个吸收瓶内，将前三个吸收瓶分别置于1℃、3℃、5℃的冰水浴中，最后一个吸收瓶内装有过量的氢氧化钠溶液；步骤六：启动真空泵，维持负压至0.01～0.1MPa，向反应器内通空气，将反应器的水浴控制在30～90℃，同时开启两个分液漏斗的阀门，让两个分液漏斗内的溶液快速加入到反应器中，反应时间10～120min；步骤七：反应完成后，停止水浴加热，调节反应系统为常压后关闭真空泵，即制得高纯度二氧化氯溶液；步骤八：将步骤七制备的二氧化氯溶液，置于棕色试剂瓶中，控制溶液的PH≤5.5，然后移入温度≤5℃、湿度为60％RH的恒温恒湿箱中保存，以控制其分解。本专利技术所述的甲醇与过氧化氢的体积比为5:0或4:1或3:2或1:1或2:3或1:4或0:5。本专利技术所述步骤二中，当加入过氧化氢溶液时，需添加用于稳定过氧化氢的稳定剂硅酸钠或乙二胺四乙酸，稳定剂的用量为过氧化氢溶液重量的1％-5％。本专利技术所述步骤三中，所述氯酸钠溶液浓度为2-8mol/L。本专利技术所述步骤五中所加的过硼酸钠或过碳酸钠溶液为吸收瓶体积的四分之三。本专利技术所述步骤四加入的硫酸溶液为过量的硫酸溶液，使反应能充分进行。本专利技术方法具有以下有益效果：1)本专利技术方法采用了取长补短、优势互补的做法，将甲醇、过氧化氢两种还原剂发挥到最佳，加快二氧化氯的生成速率，反应收集的二氧化氯溶液中副产物氯气也很大程度上得到降低。2)本专利技术通过加入稳定剂，抑制二氧化氯的分解，提高溶液的稳定性，延长溶液保质期，确保产品的高纯度、高浓度。3)本专利技术通过在封闭负压的条件中发生反应，提高实验数据准确度，实验过程安全。4)本专利技术在反应系统中，氯酸钠、过氧化氢和甲醇混合后与硫酸反应，有助于反应物混合均匀；硅酸钠或乙二胺四乙酸的加入，能够稳定过氧化氢。5)本专利技术采用过硼酸钠或过碳酸钠溶液做为吸收液，可吸收ClO2气体，获得高浓度二氧化氯溶液，还可抑制二氧化氯的自身分解。6)本专利技术将多级吸收装置置于不同温度的冰水浴中，可充分吸收ClO2气体，避免产生的二氧化氯因吸收不充分而排到真空泵中。7)本专利技术方法不需要增添新的还原剂种类，工艺流程相当及操作条件基本一样的情况下就可实现。附图说明图1是本专利技术方法采用的二氧化氯发生装置的结构示意图。图中：1—反应器，2—吸收瓶一，3—吸收瓶二，4—吸收瓶三，5—吸收瓶四；6—反应器输出端口，7—分液漏斗一，8—分液漏斗二。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述。如图1所示，本专利技术方法采用的二氧化氯发生装置由反应器1和四个串联的吸收瓶构成，反应器具有分液漏斗一7和分液漏斗二8，反应器的输出端口6与吸收瓶一2、吸收瓶二3、吸收瓶三4、吸收瓶四5通过真空管路依次相连接，真空管路连接真空泵，反应器1置于热水浴中，吸收瓶一2、吸收瓶二3和吸收瓶三4置于冰水浴中，且吸收瓶四5内装有过量的氢氧化钠溶液。以下是本专利技术方法的具体实施例，实例中采用的甲醇为分析纯甲醇，过氧化氢溶液为质量浓度为30％的过氧化氢质量溶液。实施例1本实例采用的主料按体积比例添加，包括以下原料：还原溶液为甲醇，氯酸钠溶液浓度为2mol/L，还原溶液：氯酸钠溶液＝0.3：1，硫酸溶液的浓度为2mol/L，过硼酸钠吸收液浓度为6g/L，反应温度30℃，反应时间10min，真空度0.01MPa，冰水浴温度为1℃、3℃、5℃。制备步骤如下：步骤一：组装图1所示的二氧化氯发生装置；步骤二：量取100ml的甲醇溶液，置于烧杯中；步骤三：配制浓度为2mol/L的氯酸钠溶液，并量取333.3ml此溶液加入步骤二的烧杯中，混合均匀，加至分液漏斗二8中；步骤四：配制浓度为2mol/L的硫酸溶液，量取200ml此溶液加至另一分液漏斗一7中；步骤五：配制浓度为6g/L的过硼酸钠吸收液，然后将该溶液倒入三个吸收瓶内，加至吸收瓶四分之三体积处，并将吸收瓶一2、吸收瓶二3和吸收瓶三4依次置于温度为1℃、3℃、5℃的冰水浴中；步骤六：设置实验温度为30℃，启动真空泵，维持0.01MPa的负压，向反应器内通空气，同时开启两个分液漏斗的阀门，让氯酸钠、甲醇溶液及硫酸溶液快速加入到反应器中，反应10min；步骤七：实验完成后，停止水浴加热，调节反应系统为常压后关闭真空泵，吸收瓶内即为制备的高纯度二氧化氯溶液；步骤八：将步骤七制备的二氧化氯溶液，置于棕色试剂瓶中，控制溶液的PH≤5.5，然后移入温度≤5℃、湿度为60％RH的恒温恒湿箱中，保存。实施例2本实例采用的主料按体积比例添加，包括以下原料：混合还原溶液中的甲醇:过氧化氢溶液＝1：1，乙二胺四乙酸用量为3％(对过氧化氢质量分数)，氯酸钠溶液浓度为5mol/L，混合还原溶液：氯酸钠溶液＝0.6：1，硫酸溶液的浓度为5mol/L，过碳酸钠溶液浓度为8g/L，反应温度60本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯度二氧化氯的制备与控制分解方法，其特征在于，它包括如下操作步骤：步骤一：组装二氧化氯发生装置，二氧化氯发生装置由具有两个分液漏斗的反应器和四个串联的吸收瓶构成，反应器与吸收瓶之间由真空管路连接，真空管路的末端连接真空泵，反应器置于热水浴中；步骤二：将分析纯甲醇和浓度为30％的过氧化氢溶液中的一种或两种溶液置于烧杯中；步骤三：将氯酸钠溶液加入到步骤二的溶液中，氯酸钠溶液与步骤二的溶液按体积比为1：0.3～1，混合均匀后加至反应器的分液漏斗中；步骤四：将浓度为2‑8mol/L的硫酸溶液加至反应器的另一分液漏斗中；步骤五：取相同体积、浓度为6g‑10g/L的过硼酸钠或过碳酸钠溶液倒入前三个吸收瓶内，将前三个吸收瓶分别置于1℃、3℃、5℃的冰水浴中，最后一个吸收瓶内装有过量的氢氧化钠溶液；步骤六：启动真空泵，维持负压至0.01～0.1MPa，向反应器内通空气，将反应器的水浴控制在30～90℃，同时开启两个分液漏斗的阀门，让两个分液漏斗内的溶液快速加入到反应器中，反应时间10～120min；步骤七：反应完成后，停止水浴加热，调节反应系统为常压后关闭真空泵，即制得高纯度二氧化氯溶液；步骤八：将步骤七制备的二氧化氯溶液，置于棕色试剂瓶中，控制溶液的PH≤5.5，然后移入温度≤5℃、湿度为60％RH的恒温恒湿箱中保存，以控制其分解。...

【技术特征摘要】
1.一种高纯度二氧化氯的制备与控制分解方法，其特征在于，它包括如下操作步骤：步骤一：组装二氧化氯发生装置，二氧化氯发生装置由具有两个分液漏斗的反应器和四个串联的吸收瓶构成，反应器与吸收瓶之间由真空管路连接，真空管路的末端连接真空泵，反应器置于热水浴中；步骤二：将分析纯甲醇和浓度为30％的过氧化氢溶液中的一种或两种溶液置于烧杯中；步骤三：将氯酸钠溶液加入到步骤二的溶液中，氯酸钠溶液与步骤二的溶液按体积比为1：0.3～1，混合均匀后加至反应器的分液漏斗中；步骤四：将浓度为2-8mol/L的硫酸溶液加至反应器的另一分液漏斗中；步骤五：取相同体积、浓度为6g-10g/L的过硼酸钠或过碳酸钠溶液倒入前三个吸收瓶内，将前三个吸收瓶分别置于1℃、3℃、5℃的冰水浴中，最后一个吸收瓶内装有过量的氢氧化钠溶液；步骤六：启动真空泵，维持负压至0.01～0.1MPa，向反应器内通空气，将反应器的水浴控制在30～90℃，同时开启两个分液漏斗的阀门，让两个分液漏斗内的溶液快速加入到反应器中，反应时间10～120min；步骤七：反应完成后，停止水浴加热，调节反应系...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄丽婕，陈杰，徐铭梓，张晓晓，王双飞，黄崇杏，柴坤刚，刘明，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45