二氧化氯的制備及應(yīng)用探究

左松

摘要：針對(duì)二氧化氯的制備及應(yīng)用分別展開(kāi)討論，分析電化學(xué)法、化學(xué)法兩種制備方法，分別闡述不同方法在制備中的優(yōu)缺點(diǎn)、原理。討論二氧化氯在漂白劑、消毒殺菌劑、水處理劑三個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，明確二氧化氯在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，以期能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化氯的有效應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：二氧化氯;電化學(xué)法;化學(xué)法;消毒殺菌劑

二氧化氯（C10₂）屬于強(qiáng)氧化劑，具有化學(xué)活性，不會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，被廣泛應(yīng)用于紙漿漂白、紡織品漂白和消毒殺菌等領(lǐng)域。因氣體、液體形態(tài)的二氧化氯不穩(wěn)定，且易揮發(fā)和爆炸，增加了儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)碾y度，所以二氧化氯生產(chǎn)與制備始終受到關(guān)注。本文圍繞二氧化氯的制備與應(yīng)用展開(kāi)分析，總結(jié)切實(shí)可行的制備方法，明確今后二氧化氯的應(yīng)用方向。

一、二氧化氯的制備

（一）電化學(xué)法

應(yīng)用電化學(xué)法制備二氧化氯，將不銹鋼作為陽(yáng)極，石墨作為陰極，離子交換膜可以分隔兩極室，電解質(zhì)選擇氯酸鈉或者是氯化鈉。通電之后，陽(yáng)極室便能夠獲得含氯、過(guò)氧化氫等在內(nèi)的二氧化氯氣體，并不會(huì)污染環(huán)境，而且生產(chǎn)成本不高。但是電化學(xué)法制備產(chǎn)品純度不高，而且一次性投資也相對(duì)較大，后期設(shè)備維修困難^[1]。

（二）化學(xué)法

化學(xué)法制備二氧化氯，分為還原法、氧化法兩種。第一，還原法。此方法在制備中運(yùn)用相對(duì)廣泛，制備時(shí)運(yùn)用的還原劑、設(shè)備、工藝等均存在差異，所以也劃分為多元制備方法，如甲醇還原劑法、氯化鈉還原劑法、鹽酸還原劑法等。甲醇還原劑法在硫酸作用下，選擇甲醇作為還原劑，通過(guò)甲醇和氯酸鈉之間產(chǎn)生的反應(yīng)，便可制備得到二氧化氯，具有操作簡(jiǎn)單、持續(xù)性生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，而且產(chǎn)率也大于99%。氯化鈉還原劑法。在硫酸作用下氯化鈉作為還原劑，與氯酸鈉發(fā)生反應(yīng)后制備得到二氧化氯。此方法可以在常溫環(huán)境下應(yīng)用，成本低、收率高，但是實(shí)操過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的氯氣與硫酸鈉，回收難度高。鹽酸還原劑法的原材料使用無(wú)水鹽酸，處于真空、反應(yīng)液沸點(diǎn)溫度條件下形成反應(yīng)。該方法具有純凈氯化鈉晶體的回收作用，但是成本高^[2]。第二，氧化法。使用氧化法制備二氧化氯，一般通過(guò)氯氣、鹽酸和亞氯酸鹽氧化之間產(chǎn)生的反應(yīng)制備，但是亞氯酸鹽的原料需要支出較高成本，所以很少在工業(yè)生產(chǎn)中使用，是實(shí)驗(yàn)室的常用制備方法。

二、二氧化氯的應(yīng)用

（一）漂白劑

二氧化氯作為漂白劑應(yīng)用，主要應(yīng)用到漂白技術(shù)，該技術(shù)具有氧化性，而且廢水色度不高，有害物質(zhì)也比較少。理論層面二氧化氯有效氯含量為263%，對(duì)比之下普通漂白粉有效氯含量最高只有42%，而漂粉精有效氯含量則在60%-75%之間，亞氯酸鈉有效氯的含量是157%。經(jīng)過(guò)以上數(shù)據(jù)對(duì)比，二氧化氯漂白效率更高。

二氧化氯氧化電勢(shì)，是在纖維色素雜質(zhì)氧化電勢(shì)、纖維素氧化電勢(shì)的中間，針對(duì)絲布、紙漿等進(jìn)行漂白期間，以氧化的方法去除所有色素、雜質(zhì)，可以保護(hù)纖維?？梢?jiàn)二氧化氯適合在強(qiáng)度、白度較高的紙漿漂白領(lǐng)域運(yùn)用^[3]。

傳統(tǒng)形式的漂白劑，氯氣、次氯酸氧化電勢(shì)往往大于纖維素氧化電勢(shì)，當(dāng)時(shí)間延長(zhǎng)后纖維也會(huì)隨之氧化，降低纖維質(zhì)量，經(jīng)過(guò)漂白處理后，紙漿強(qiáng)度、白度不符合高檔紙張質(zhì)量要求，甚至?xí)新确印⒙劝芬活惾菀讓?dǎo)致畸形、癌癥的強(qiáng)污染物存在，并且自然界水生生物帶來(lái)影響，威脅到生態(tài)環(huán)境。為此，二氧化氯漂白技術(shù)極大地緩解了有毒氯化有機(jī)物潛在危害，加強(qiáng)紙張質(zhì)量與環(huán)保性。

（二）消毒殺菌劑

二氧化氯是常見(jiàn)的消毒殺菌劑，具有良好的保鮮除臭效果，而且穩(wěn)定性二氧化氯也是公認(rèn)的A1級(jí)高效安全消毒劑。通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，二氧化氯可以有效消滅大腸桿菌、傷寒桿菌和結(jié)核桿菌等。特別是穩(wěn)定性二氧化氯，將次氯酸分子、初生態(tài)氧加以釋放，可以發(fā)揮出強(qiáng)氧化作用，氧化分解病菌、病毒蛋白質(zhì)所包含的氨基酸，如果空氣、水中含有無(wú)機(jī)物與有機(jī)物，也具有良好的消毒殺菌作用，但是高等動(dòng)物細(xì)胞、植物纖維一般不會(huì)受其影響，二氧化氯消毒殺菌處理之后得到的反應(yīng)物，基本可以達(dá)到無(wú)毒狀態(tài)。根據(jù)一直以來(lái)的實(shí)踐應(yīng)用，二氧化氯是應(yīng)用效果最為理想的一種化學(xué)消毒殺菌劑，將廣泛應(yīng)用于餐飲、醫(yī)療、保鮮等各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。

（三）水處理劑

在消毒飲用水，以及脫色、除臭處理中，二氧化氯的應(yīng)用也非常廣泛。除了飲用水領(lǐng)域，二氧化氯還在工業(yè)循環(huán)冷卻水的殺菌滅藻、工業(yè)廢水與生活污水包含有害物質(zhì)降解與凈化中得到運(yùn)用。以往水處理劑主要采用液氯、氯氣處理方法，這兩種方法處理的自來(lái)水，將會(huì)有三氯甲烷、氯酚等導(dǎo)致畸形畸、癌癥的物質(zhì)產(chǎn)生，但是二氧化氯與水內(nèi)有機(jī)物不會(huì)形成取代反應(yīng)，從而抑制了有毒物質(zhì)的形成。

很多歐美國(guó)家運(yùn)用二氧化氯代替氯氣，作為水處理劑。對(duì)比不同的消毒方案，發(fā)現(xiàn)二氧化氯在自來(lái)水形成有毒物質(zhì)的控制上效果最為理想。不僅是歐洲國(guó)家將二氧化氯作為水處理劑，我國(guó)自來(lái)水處理行業(yè)，也廣泛實(shí)現(xiàn)了二氧化氯水處理。特別是工業(yè)廢水、生活污水的處理，因?yàn)槎趸戎饕纬裳趸磻?yīng)，在二氧化氯氧化處理后的有機(jī)物，便會(huì)降解成羧基為核心的產(chǎn)物，并形成無(wú)氯化有機(jī)物。廢水內(nèi)含有的酚類物質(zhì)、稠環(huán)化合物，同樣可以采用二氧化氯進(jìn)行氧化處理，形成無(wú)毒醌式支鏈化合物。除此之外，含氰化物廢水利用二氧化氯，氧化處理后形成氰酸鹽、二氧化碳、氮?dú)?。二氧化氯作為水處理劑，在污水除臭、脫色、去除Fe²⁺， Mn²⁺等領(lǐng)域中也有非?？捎^的應(yīng)用效果。作為工業(yè)循環(huán)冷卻、油田注井、屠宰業(yè)等領(lǐng)域的水處理劑，可以憑借二氧化氯所具備的強(qiáng)氧化性能，將各個(gè)環(huán)境下包含的有毒有害物質(zhì)氧化去除。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，二氧化氯是現(xiàn)階段工業(yè)、醫(yī)療、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等各個(gè)行業(yè)的一種強(qiáng)氧化劑，具有環(huán)保性，可以作為漂白劑、消毒殺菌劑、水處理劑等，采用適合的制備方法，體現(xiàn)出二氧化氯的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，在不斷的實(shí)踐中積累二氧化氯應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為今后制備與應(yīng)用打下基礎(chǔ)，加強(qiáng)二氧化氯制備水平以及實(shí)際應(yīng)用成效。

參考文獻(xiàn)：

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