[发明专利]一种电氧化制备二氧化氯溶液的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种制备高纯度二氧化氯溶液的电化学方法。具体包括利用电解亚氯酸钠和含氧酸盐混合溶液、经饱和亚氯酸钠溶液纯化、再经超纯水溶液吸收后获得高纯度二氧化氯溶液的方法。

【背景技术】

二氧化氯是一种强氧化剂，是国内外公认的广谱、高效、快速、安全、无毒的杀菌消毒剂，可以杀灭一切微生物，包括细菌繁殖体、细菌芽孢、真菌和病毒等，具有杀菌消毒效果好、用量少、作用快、适用pH范围广、持续时间长、与无机物和有机物反应具有很强的选择性等优点，广泛应用于饮用水、工业水处理、食品保鲜、空气消毒、纸浆漂白、石油解堵等领域。由于二氧化氯没有致畸性和致癌性，世界卫生组织(WHO)已将其列为A1级高效安全的消毒杀菌剂。

众所周知，二氧化氯性质不稳定，安全性较差，易挥发，易分解，易爆炸，必须现制现用。目前，国内外所使用的二氧化氯大多由化学法制备。化学制备过程不仅不易控制，而且二氧化氯的稳定化成本高，因此应用受到限制。化学法制备二氧化氯的上述缺点，为电化学法提供了良机。电化学方法的优点是不消耗或很少消耗化学试剂及其它物质，基本上以电为驱动力，强度大，效率高，见效快，不会带来二次污染，适于常温作业，可根据需要，采用不同的操作条件，随开随停，不浪费物质、能源和时间，自动化程度较高。

专利CN1619015A，利用三极室隔膜电解槽，首先电解食盐水制备生成二氧化氯所需的中间产物氯酸钠等氯化物，并汇集到兼做反应室的阳极室中，在电场能作用下，通过高效化学反应生成二氧化氯。这种方法是按电解法和化学法两个阶段运行方式制备二氧化氯的。专利CN1867518A设计了一种新型的无隔膜电解槽，通过电解亚氯酸钠水溶液制备二氧化氯，但制备方法报道较少。CN101319332A提出了一种电解氯化钠制备包括二氧化氯的组分氧化剂的方法和设备。

上述技术存在电解过程复杂、生成的二氧化氯纯度低、效率低等缺点。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是，克服现有生产工艺中二氧化氯纯度和效率低等问题，提出了一种高效制备高纯度二氧化氯的方法。该方法设备简单，操作方便，电解效率高，并且可即用即开，适合于现场操作和自动化管理，环境污染小，适用于规模化生产。

为解决上述问题，本发明所采用的方案是，改变以往金属阳极电极和隔膜材料，通过电解亚氯酸钠和含氧酸盐的阳极液，高效制备高纯二氧化氯。由此方法制备的二氧化氯可满足净化生活用水、工业用水及其他物质的消毒和净化需要。其过程包括电解-纯化-吸收三部分。具体的，首先将电解液输送到电解槽中，在常温常压下进行电解；其次用惰性气体或氮气将电解产生的二氧化氯和可能的氯气带出，通入到含有一定量饱和亚氯酸钠溶液的纯化瓶中，以除去杂质氯气(可参考专利CN1405082A)；最后用含有一定量纯水的吸收瓶进行吸收，得到不含杂质的、高纯度的二氧化氯水溶液。

本发明所采用的具体的技术方案如下。

一种电氧化制备二氧化氯溶液的方法，有电解、纯化和吸收的过程；

所述的电解，是在以钛基氧化物为阳极、以金属为阴极、以阴离子交换膜为隔膜的H型电解槽中，在0.65～0.9V恒电压或105～130mA/cm²恒电流下进行的；在电解槽中加入的阳极液，是摩尔浓度为0.2～1.1mol/L的NaClO₂和摩尔浓度为0.2～1.0mol/L的含氧酸盐混合溶液，加入的阴极液，是质量浓度为10％的NaOH溶液；所述钛基氧化物阳极，是钛基二氧化铅、钛基二氧化锰或钛基二氧化锡；所述的金属阴极是镍、铁、钛、锌或不锈钢电极；所述的含氧酸盐，是硫酸盐或磷酸盐。

所述的纯化，将电解产生的二氧化氯和氯气用惰性气体或氮气带出，通入到饱和亚氯酸钠溶液中，以除去氯气；

所述的吸收，是用纯水吸收二氧化氯得到二氧化氯溶液。

在吸收二氧化氯之后，可以再用氢氧化钠溶液吸收被惰性气体或氮气带出的二氧化氯。

所述的在电解槽中加入的阳极液，优先使用摩尔浓度为0.8mol/L的NaClO₂和摩尔浓度0.5mol/L的含氧酸盐混合溶液；所述的恒电压，优先使用0.75～0.85V。

所述钛基氧化物阳极，优先使用钛基二氧化铅；所述的金属阴极，优先使用镍电极；所述的含氧酸盐，优先使用硫酸钠、硫酸钾、磷酸钠或磷酸钾。