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二氧化氯的制备方法？拜托了各位谢谢

2025-04-01 11:47:40

推荐回答（3个）

回答1：

目前，氧化法主要集中在以NaClO2为原料发生ClO2。其方法主要有酸化法、Cl2氧化法、过硫酸根离子（S2O82—）氧化法、电化学法和有机物或过渡金属（如Fe3+）氧化法等，其中大多数发生技术使用的是氧化过程。在这种过程中以氯氧化法居多。（1）氯氧化法[21]。该法是用氧化剂Cl2或HClO氧化NaClO2或在酸性介质中使NaClO2自身发生氧化还原反应生成ClO2。国外水厂多数采用此法发生ClO2，其反应式： Cl2+2NaClO2→2ClO2↑+2NaCl 或2NaClO2+HClO+HCl→2ClO2↑+2NaCl+H2O 氯氧化法的特点是一次性投资少，操作简便，容易控制，制取的ClO2纯度高，副产物少。但它的反应速度慢、耗酸量大、成本较高，对设备条件要求苛刻，一般只适于实验室和小规模生产。NaClO2昂贵，决定了ClO2的生产成本较高，一般是氯酸盐法的3倍左右。 20世纪70年代初期，奥林自来水公司根据其前身纽约尼亚加拉瀑布市马蒂逊（Mathieson）碱厂的前期工作进行了实验室研究和现场试验，而且完备了以亚氯酸钠为原料制备ClO2的方法。（2）酸化法发生ClO2[22]。NaClO2在酸性条件下，ClO2—以可测量的速率稳定地分解成ClO2、ClO3—和Cl—，反应议程式： 5NaClO2+4HCl→4ClO2↑+5NaCl+2H2O 目前，酸化法主要采用盐酸或硫酸/NaClO2体系发生ClO2。这种发生器技术是让酸（盐酸或硫酸）与亚氯酸钠NaClO2溶液在空气（或氯气）流下反应并吹出，由水射器将生成的ClO2送至消毒系统。该法工艺简单，操作方便。但该法的缺点是反应速率慢，酸量大，产生的废酸多，副产一定量的Cl2，影响ClO2的纯度，给ClO2的应用带来了麻烦。南京华浦公司通过加入催化剂以增加其产率，其ClO2占有效氯的比例比国内其他同类发生器高出30%。另有人用苯、四氯化碳有机溶剂提取ClO2，提取率比传统方法高15%。也有人用NaClO2与强酸性及还原性有机酸制取ClO2，在90~95℃下反应30min，产率>90%，产品质量分数为98%~99%。（3）过硫酸盐氧化法。采用过硫酸钠/NaClO2体系发生ClO2。过硫酸钠（又称过二硫酸钠）Na2S2O8，与亚氯酸钠溶液反应生成ClO2： 2NaClO2+Na2S2O8→2ClO2↑+2Na2SO4 目前，德国基罗化学公司（Kyro Chem）用过硫酸钠和亚氯酸钠为原料已开发和生产出液体的和固体片剂及粉状产品，该产品是制备ClO2的革新产品。其中用片剂和粉剂现场配制或发生ClO2操作容易，片剂只要溶于水即可。由于片剂等效比率，所以无需测定剂量。在实际处理过程中，只要用一定数量的片剂溶于一定体积的水中，便可获得一定浓度的ClO2溶液，用于消毒系统中。 2.3 电解法电解法是以氯酸钠或氯化钠为原料，采用隔膜电解技术制取ClO2，所用的电解液可以是食盐溶液、亚氯酸盐溶液和氯酸盐溶液。电解过程中，在阴极制得烧碱溶液和氢气，阳极获得ClO2、氯气、过氧化氢及臭氧的混合物。美国虎克公司和Tetravalent公司分别获得该项技术专利。电解法制取ClO2设备复杂，生产成本高，产气量不稳定，故障率高，耗电量大，影响了该法的推广和应用。国内有四川雅安中竹纸业有限责任公司用联合电解法生产ClO2[23-26]。 3 稳定性ClO2产品的制备由于ClO2的稳定性差，受光和受热极易分辨，一般情况下现配使用，大大限制了ClO2的应用。20世纪70年代初，美国开发成功了稳定性ClO2，销售遍及欧美和亚洲。80年代末，该产品进入我国。稳定性ClO2是在ClO2在基础上经过特殊加工而制成的化合物或混合物。稳定性ClO2无色、无味、无腐蚀性、不挥发、不分解、性质稳定，便于储存和运输，使用安全，是一种选择性较强的氧化剂。其工艺流程：原料混合→酸化→ClO2吸收→成品→储存使用。目前市场上常见的稳定性ClO2产品有液态和固态两种。液态稳定ClO2是用硫酸钠或过碳酸钠、硼酸盐、过硼酸盐等惰性溶液为吸收剂直接吸收，可制得含ClO2质量分数>2%的稳定性ClO2。用作固态稳定性ClO2产品的吸附剂，要具有较高的吸附能力、较大的比表面和较小的粒径，常用的该类吸附剂有硅胶、硅酸钙、硅藻土、滑石粉、分子筛、活性炭等。吸附剂的pH最好在8.5~9.0，以避免吸附的溶液过早分解，释放出ClO2[27~29]。 4 ClO2发生技术的发展趋势发展ClO2新的发生方法，使其成本显著下降，同时使ClO2收率、纯度令人满意，是加快和促进ClO2在我国水处理等领域的大面积推广应用的基础。ClO2的制备技术发展有三种趋势：（1）降低成本，对反应器进行改造，设计更合理的单室法反应器，将反应、蒸发和结晶一体化。（2）减少投资，减少硫酸消耗，减少废液的排放，简化流程。自氯酸盐法制备ClO2系统问世以来，系统中的酸性芒硝处理问题一直是个难题。已有一些方法可以明显降低芒硝产量，如勒季组合工艺，制备ClO2系统几乎无芒硝产量，解决了ClO2制备的老大难问题。单室法（SVP）是SVP-GLS工艺是在SVP—HP的基础上，将工艺中产生的芒硝电解为硫酸和烧碱，硫酸可循环回发生器继续重复使用。（3）使用廉价易得的还原剂以降低成本。以糖类为还原剂发生ClO2的新方法（HJL法），利用蔗糖与氯酸钠和硫酸，在适当条件下发生ClO2。此法的突出优点是成本低、药剂转化彻底、产品纯度高。稳定性ClO2目前的研究多集中在稳定剂的选用方面，发展趋势是高浓度、高稳定性、缓释和降低成本。发达国家应用ClO2以每年7%的速率递增。到目前为止美国已有400多家水厂应用ClO2，欧洲有数千家。我国ClO2的市场需求潜力也很大。随着人们对环境质量和卫生保健的要求不断提高，作为新型漂白剂、保鲜剂、消毒杀菌剂的ClO2必将具有十分广阔的市场，所以加快ClO2生产工艺及其应用的研究具有非常重要的现实意义。我国对ClO2的研究起步较晚，国内ClO2企业小而分散，多是引进或仿制国外技术，而对生产工艺没有重大改进，因此，尽快开发出具有自主知识产权特色的ClO2发生技术是目前企业和科研机构面临的重要问题。

回答2：

二氧化氯的制备方法主要是化学法。具体有以下两种方式。
1、亚氯酸盐法：
一般用氯（Cl2）或盐酸（HCl）与亚氯酸钠（NaClO2）制取，反应式如下：
Cl2+2NaClO2→2ClO2+2NaCl （3）
5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O （4）
<1>、依据（3）式制取ClO2时，理论上1mol氯和2mol亚氯酸钠反应可生成2mol二氧化氯。但实际应用时，为了加快反应速度，氯投加量往往超过化学计量的理论值，这样，产品中就会含有部分自由氯Cl2 。作为污染水的消毒剂，多余的自由氯存在就有可能产生THMs 。若自由氯过多，ClO2还可能被氧化成ClO-3而降低杀菌能力。另外，该法的氯气还需用加氯机投加，运行复杂，占地面积大。
<2>、依据（4）式制取ClO2时，要注意两种反应物（NaClO2和HCl）的浓度控制，浓度过高，化合时会发生爆炸。这种制取方法不存在自由氯，不会产生THMs 。有些厂家已利用此法研制开发出了高纯二氧化氯发生器。
2、氯酸钠-甲醇法（R8法）：
在酸性条件下用甲醇还原氯酸钠产生二氧化氯，气体经冷却后以水吸收制的二氧化氯溶液。反应式如下：
30NaClO3+20H2SO4+7CH3OH→30ClO2+23H2O +10Na3H(SO4)2+6HCOOH+CO2 （5）
用该法制取二氧化氯时，关键是甲醇要较长时间的连续滴加，并使二氧化氯溶液在吸收塔中不断循环吸收，从而提高二氧化氯转化率。

回答3：

1、氧化法：该法是用氧化剂Cl2或HClO氧化NaClO2或在酸性介质中使NaClO2自身发生氧化还原反应生成ClO2。国外水厂多数采用此法发生ClO2，其反应式：Cl2+2NaClO2→2ClO2↑+2NaCl或 2NaClO2+HClO+HCl→2ClO2↑+2NaCl+H2O氯氧化法的特点是一次性投资少，操作简便，容易控制，制取的ClO2纯度高，副产物少。但它的反应速度慢、耗酸量大、成本较高，对设备条件要求苛刻，一般只适于实验室和小规模生产。NaClO2昂贵，决定了ClO2的生产成本较高，一般是氯酸盐法的3倍左右。

（1）酸化法发生ClO2。NaClO2在酸性条件下，ClO2—以可测量的速率稳定地分解成ClO2、ClO3—和Cl—，反应议程式：5NaClO2+4HCl→4ClO2↑+5NaCl+2H2O目前，酸化法主要采用盐酸或硫酸/NaClO2体系发生ClO2。这种发生器技术是让酸（盐酸或硫酸）与亚氯酸钠NaClO2溶液在空气（或氯气）流下反应并吹出，由水射器将生成的ClO2送至消毒系统。该法工艺简单，操作方便。但该法的缺点是反应速率慢，酸量大，产生的废酸多，副产一定量的Cl2，影响ClO2的纯度，给ClO2的应用带来了麻烦。

（2）过硫酸盐氧化法。采用过硫酸钠/NaClO2体系发生ClO2。过硫酸钠（又称过二硫酸钠）Na2S2O8，与亚氯酸钠溶液反应生成ClO2：2NaClO2+Na2S2O8→2ClO2↑+2Na2SO4用片剂和粉剂现场配制或发生ClO2操作容易，片剂只要溶于水即可。由于片剂等效比率，所以无需测定剂量。在实际处理过程中，只要用一定数量的片剂溶于一定体积的水中，便可获得一定浓度的ClO2溶液，用于消毒系统中。

2、电解法：电解法是以氯酸钠或氯化钠为原料，采用隔膜电解技术制取ClO2，所用的电解液可以是食盐溶液、亚氯酸盐溶液和氯酸盐溶液。电解过程中，在阴极制得烧碱溶液和氢气，阳极获得ClO2、氯气、过氧化氢及臭氧的混合物。

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