[發明專利]一種電氧化制備二氧化氯溶液的方法

無效

• 申請號: 201210007975.8
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102534649A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張玉敏;宋文波;王洋
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C25B1/26
• 分類號: C25B1/26;C01B11/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

【技術領域】

本發明涉及一種制備高純度二氧化氯溶液的電化學方法。具體包括利用電解亞氯酸鈉和含氧酸鹽混合溶液、經飽和亞氯酸鈉溶液純化、再經超純水溶液吸收后獲得高純度二氧化氯溶液的方法。

【背景技術】

二氧化氯是一種強氧化劑，是國內外公認的廣譜、高效、快速、安全、無毒的殺菌消毒劑，可以殺滅一切微生物，包括細菌繁殖體、細菌芽孢、真菌和病毒等，具有殺菌消毒效果好、用量少、作用快、適用pH范圍廣、持續時間長、與無機物和有機物反應具有很強的選擇性等優點，廣泛應用于飲用水、工業水處理、食品保鮮、空氣消毒、紙漿漂白、石油解堵等領域。由于二氧化氯沒有致畸性和致癌性，世界衛生組織(WHO)已將其列為A1級高效安全的消毒殺菌劑。

眾所周知，二氧化氯性質不穩定，安全性較差，易揮發，易分解，易爆炸，必須現制現用。目前，國內外所使用的二氧化氯大多由化學法制備。化學制備過程不僅不易控制，而且二氧化氯的穩定化成本高，因此應用受到限制。化學法制備二氧化氯的上述缺點，為電化學法提供了良機。電化學方法的優點是不消耗或很少消耗化學試劑及其它物質，基本上以電為驅動力，強度大，效率高，見效快，不會帶來二次污染，適于常溫作業，可根據需要，采用不同的操作條件，隨開隨停，不浪費物質、能源和時間，自動化程度較高。

專利CN1619015A，利用三極室隔膜電解槽，首先電解食鹽水制備生成二氧化氯所需的中間產物氯酸鈉等氯化物，并匯集到兼做反應室的陽極室中，在電場能作用下，通過高效化學反應生成二氧化氯。這種方法是按電解法和化學法兩個階段運行方式制備二氧化氯的。專利CN1867518A設計了一種新型的無隔膜電解槽，通過電解亞氯酸鈉水溶液制備二氧化氯，但制備方法報道較少。CN101319332A提出了一種電解氯化鈉制備包括二氧化氯的組分氧化劑的方法和設備。

上述技術存在電解過程復雜、生成的二氧化氯純度低、效率低等缺點。

【發明內容】

本發明要解決的技術問題是，克服現有生產工藝中二氧化氯純度和效率低等問題，提出了一種高效制備高純度二氧化氯的方法。該方法設備簡單，操作方便，電解效率高，并且可即用即開，適合于現場操作和自動化管理，環境污染小，適用于規?；a。

為解決上述問題，本發明所采用的方案是，改變以往金屬陽極電極和隔膜材料，通過電解亞氯酸鈉和含氧酸鹽的陽極液，高效制備高純二氧化氯。由此方法制備的二氧化氯可滿足凈化生活用水、工業用水及其他物質的消毒和凈化需要。其過程包括電解-純化-吸收三部分。具體的，首先將電解液輸送到電解槽中，在常溫常壓下進行電解；其次用惰性氣體或氮氣將電解產生的二氧化氯和可能的氯氣帶出，通入到含有一定量飽和亞氯酸鈉溶液的純化瓶中，以除去雜質氯氣(可參考專利CN1405082A)；最后用含有一定量純水的吸收瓶進行吸收，得到不含雜質的、高純度的二氧化氯水溶液。

本發明所采用的具體的技術方案如下。

一種電氧化制備二氧化氯溶液的方法，有電解、純化和吸收的過程；

所述的電解，是在以鈦基氧化物為陽極、以金屬為陰極、以陰離子交換膜為隔膜的H型電解槽中，在0.65～0.9V恒電壓或105～130mA/cm²恒電流下進行的；在電解槽中加入的陽極液，是摩爾濃度為0.2～1.1mol/L的NaClO₂和摩爾濃度為0.2～1.0mol/L的含氧酸鹽混合溶液，加入的陰極液，是質量濃度為10％的NaOH溶液；所述鈦基氧化物陽極，是鈦基二氧化鉛、鈦基二氧化錳或鈦基二氧化錫；所述的金屬陰極是鎳、鐵、鈦、鋅或不銹鋼電極；所述的含氧酸鹽，是硫酸鹽或磷酸鹽。

所述的純化，將電解產生的二氧化氯和氯氣用惰性氣體或氮氣帶出，通入到飽和亞氯酸鈉溶液中，以除去氯氣；

所述的吸收，是用純水吸收二氧化氯得到二氧化氯溶液。

在吸收二氧化氯之后，可以再用氫氧化鈉溶液吸收被惰性氣體或氮氣帶出的二氧化氯。

所述的在電解槽中加入的陽極液，優先使用摩爾濃度為0.8mol/L的NaClO₂和摩爾濃度0.5mol/L的含氧酸鹽混合溶液；所述的恒電壓，優先使用0.75～0.85V。

所述鈦基氧化物陽極，優先使用鈦基二氧化鉛；所述的金屬陰極，優先使用鎳電極；所述的含氧酸鹽，優先使用硫酸鈉、硫酸鉀、磷酸鈉或磷酸鉀。