專利名稱：：一種復合二氧化氯生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于復合二氧化氯制備
技術領域：
，具體涉及一種復合二氧化氯生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)方法。
背景技術：
：消毒是水處理過程的一個關鍵步驟，它的主要作用是殺滅水中的病原細菌和其它對人體健康有害的微生物，水處理中常見的消毒劑主要包括4種Cl2、RNH2C1、03和C102。有關專家對水處理中常用的4種消毒劑進行了比較，指出殺菌能力為03〉C102〉C12>RNH2C1;消毒持久性順序為RNH2C1〉C102>C12>03;對環(huán)境危害性為C12〉RNH2C1>C102>03;成本費用為03>C102〉RNH2C1>C12。因此，二氧化氯是4種常用殺菌消毒劑中綜合性能最好的，其安全性被世界衛(wèi)生組織列為Al級，是一種公認的氯系消毒劑最理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。二氧化氯的制備方法按其所用的原料和工藝特點，大致可將其分為氯酸鹽還原法、亞氯酸鹽氧化法和電解法。氯酸鹽還原法是目前工業(yè)上主要采用的方法，根據(jù)所用的還原劑、工藝條件和后處理的不同，該法又主要可分為以下多種方法①以氯化鈉為還原劑的方法2NaC103+2NaCl+2H2S04一2C102+Cl2+2Na2S04+2H20②以鹽酸為還原劑的方法NaC103+2HC1—C102+1/2C12+H20+NaCl該方法最大的缺點是在二氧化氯產(chǎn)生的同時還有約占二氧化氯產(chǎn)量一半的氯氣產(chǎn)生，由于氯氣的大量存在，從嚴格上講，巳經(jīng)失去了投加二氧化氯的最基本的意義，即降低水中三氯甲烷的含量；由于氯酸鈉的轉化率在實際運行中通常不足50%，這使得在投加量較高時，大量未反應的氯酸鈉進入配水系統(tǒng)中，這不但是原料浪費的問題，而且使水中剩余的C103—的濃度較高，造成二次污染；并且，氯酸鈉是炸藥和火柴的原料，它的管理儲存不僅要滿足化學危險品的要求，還要滿足炸藥原料的管理要求。亞氯酸鈉氧化法被稱為高純二氧化氯發(fā)生方法，該方法又分為以下幾種①氯氣氧化法2NaC102+Cl2—2C102+2NaCl②自氧化法5NaC102+4HCl—4C102+5NaCl+2H20③次氯酸鹽氧化法2NaC102十NaOCl+2HC1—2C102+3NaCl+H20不管哪一種方法，從反應方程式可見亞氯酸鈉反應轉化成二氧化氯，無氯氣的產(chǎn)生，從而較大程度地節(jié)約亞氯酸鈉原料的用量。尤其是以亞氯酸鈉和氯氣為原料的二氧化氯發(fā)生器的最大理論轉化率可達100%，但氯氣容易發(fā)生爆炸，儲存運輸也比較困難。隔膜電解食鹽方法制取二氧化氯是80年代后期開發(fā)出來的新工藝，它以食鹽水為電解質，電解槽由不銹鋼圓筒和塑料圓筒組成。不銹鋼內(nèi)壁與塑料筒之間的部分為陰極室，不銹鋼圓筒為陰極。塑料筒體內(nèi)部為陽極室，陽極室內(nèi)有陽極和中性電極，中性電極選用高密度石墨。陽極室與陰極室由離子隔膜隔開。目前采用該方法制取的二氧化氯純度較低，一般在30%以下，同時混有Cl2、H202、03等，且氯氣的含量較高，從理論上說產(chǎn)品用于消毒實踐中，不可避免會有氯化消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明在電解食鹽水產(chǎn)生氯氣、次氯酸鈉的基礎上，提供一種復合二氧化氯生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明提出的復合二氧化氯生產(chǎn)裝置，由無隔膜平板電極反應器1、原料液槽、計量泵、電源8、吸收液槽10和產(chǎn)品液槽11組成；其中，無隔膜平板電極反應器1下部分別設有第一進料口12、第二進料口13、內(nèi)循環(huán)進口14，頂部設有出氣口17、上部一側分別設有出液口16和內(nèi)循環(huán)出口15，陰極組6與陽極組7分別位于無隔膜平板電極反應器1內(nèi)，陰極組6和陽極組7分別接電源8兩極，第一原料液槽2通過第一計量泵4連接無隔膜平板電極反應器1;第二原料液槽3通過第二計量泵5連接無隔膜平板電極反應器1，第三計量泵9兩端分別連接內(nèi)循環(huán)進口14和內(nèi)循環(huán)出口15，吸收液槽10通過出氣口17連接無隔膜平板電極反應器1;產(chǎn)品液槽11通過出液口16連接無隔膜平板電極反應器1。本發(fā)明中，陰極組6由多個陰極排列而成，陽極組7由多個陽極排列而成，其中，陰極與陽極間隔排列，陰極與陽極的數(shù)量視具體情況而定，陰極與陽極的數(shù)量相等。本發(fā)明中，陰極采用不銹鋼或鈦板，陽極采用析氯平板電極。本發(fā)明提出的復合二氧化氯生產(chǎn)方法，具體步驟為(1)配制NaCl與NaC102的質量比為1.5-3.0的混合原料液;(2)配制HC1原料液，控制HC1的質量濃度為2.0~3.6g/L;G)將步驟(l)和步驟(2)所得的原料液分別置于第一原料液槽2和第二原料液槽3內(nèi)，調節(jié)第一計量泵4、第二計量泵5等流速，將兩原料液分別泵入無隔膜平板電極反應器1內(nèi)，控制反應時間為5-10min;(4)當無隔膜平板電極反應器l內(nèi)充滿反應液，啟動電源8開關，調節(jié)陽極組7的電流密度為208.3~625A.m、同時啟動第三計量泵9，調節(jié)其流速為步驟(3)所得混合液流速的1~5倍；(5)出氣口17通入吸收液槽10，通過堿液吸收溢出的氯氣；(，6)出液口16通入產(chǎn)品液槽11，即得所需產(chǎn)品。本發(fā)明在一個反應器內(nèi)同時實現(xiàn)電解食鹽水產(chǎn)生氯氣和次氯酸鈉，然后與亞氯酸鈉發(fā)生化學反應，產(chǎn)生以二氧化氯為主、氯氣(溶于水后為CICO為輔的新型復合消毒劑，從而克服了氯氣儲存運輸困難并容易發(fā)生爆炸的缺點，也克服了單獨應用液氯或二氧化氯消毒的缺點。首先，原料的價格比純二氧化氯消毒低了許多，大大降低了成本；其次，復合消毒劑中二氧化氯占到80%以上，由于二氧化氯比氯氣活潑，在水中的擴散速度比氯快，所以二氧化氯可優(yōu)先與水中的有機物發(fā)生氧化分解反應，抑制了處理后水中三鹵甲垸、鹵乙酸等致癌副產(chǎn)物的生成，而復合消毒劑中約10%的氯氣(C10—)又可維持管網(wǎng)中的余氯，抑制水中微生物的繁殖再生；另外，隨著二氧化氯投加量的降低，亞氯酸鹽的含量也相應降低，使消毒更加安全可靠。本發(fā)明方法制備工藝簡便、生產(chǎn)效率高、成本低，便于規(guī)模化生產(chǎn)。圖1為本發(fā)明生產(chǎn)工藝裝置結構示意圖。圖中標號1為無隔膜平板電極反應器，2為第一原料液槽，3為第二原料液槽，4為第一計量泵，5為第二計量泵，6為陰極組，7為陽極組；8為電源，9為第三計量泵，10為吸收液槽，ll為產(chǎn)品液槽，12為第一進料口，13為第二進料口，14為內(nèi)循環(huán)進口，15為內(nèi)循環(huán)出口，16為出液口，17為出氣口。具體實施例方式下面通過實施例結合附圖進一步說明本發(fā)明。實施例1:采用的復合二氧化氯生產(chǎn)裝置設有無隔膜平板電極反應器1、原料液槽、計量泵、吸收液槽10、產(chǎn)品液槽11和電源8;無隔膜平板電極及應器1下部設有第一進料口12、第二進料口13、內(nèi)循環(huán)進口14，頂部設有出氣口17，上部一側設有出液口16和內(nèi)循環(huán)出口15，內(nèi)置不銹鋼作為陰極，析氯平板電極作為陽極，4個陰極和4個陽極間隔排列形成陰極組6和陽極組7;第一原料液槽2采用第一計量泵4與無隔膜平板電極反應器l連接；第二原料液槽3采用第二計量泵5與無隔膜平板電極反應器1連接；用于內(nèi)循環(huán)的第三計量泵9兩端分別連接出循環(huán)進口14和內(nèi)循環(huán)出口15;吸收液槽10通過出氣口17與無隔膜平板電極反應器1連接；產(chǎn)品液槽11通過出液口16與無隔膜平板電極反應器l連接；陰極組6和陽極組7分別接電源8的兩極。二氧化氯的生產(chǎn)步驟如下(1)5L水中加入120gNaCl和40gNaC102，配制成NaCl與NaC102的質量比為3.0的混合原料液；(2)5L水中加入30mLHC1，配制成質量濃度為2.0g/L的HC1原料液；G)調節(jié)第一計量泵4和第二計量泵5的流速分別為100mL/min，將步驟(1)和步驟(2)所得的原料液分別送入無隔膜平板電極反應器l，并控制反應液初始pH值為1.6，反應時間為5min;(4)當無隔膜平板電極反應器1內(nèi)充滿反應液，啟動電源8開關，調節(jié)陽極組7電流密度為416.7A.rn—2;同時啟動第三計量泵9，調節(jié)其流速為原料液流速的3倍；(6)出氣口17通入吸收液槽10，溢出的氯氣采用堿液吸收；(7)出液口16通入產(chǎn)品液槽11，即獲得產(chǎn)品復合二氧化氯溶液。二氧化氯溶液的性能指標見表l。實施例2:采用的復合二氧化氯生產(chǎn)裝置設有無隔膜平板電極反應器1、原料液槽、計量泵、吸收液槽10、產(chǎn)品液槽ll.和電源8;無隔膜平板電極反應器1下部設有第一進料口12、第二進料口13、內(nèi)循環(huán)進口14，頂部設有出氣口17，上部一側設有出液口16和內(nèi)循環(huán)出口15，內(nèi)置鈦極作為陰極，析氯平板電極作為陽極，6個陰極和6個陽極間隔排列形成陰極組6和陽極組7;第一原料液槽2采用第一計量泵4與無隔膜平板電極反應器l連接；第二原料液槽3采用第二計量泵5與無隔膜平板電極反應器1連接；用于內(nèi)循環(huán)的第三計量泵9兩端分別連接出循環(huán)進口14和內(nèi)循環(huán)出口15;吸收液槽10通過出氣口17與無隔膜平板電極反應器1連接；產(chǎn)品液槽11通過出液口16與無隔膜平板電極反應器l連接；陰極組6和陽極組7分別接電源8的兩極。二氧化氯的生產(chǎn)步驟如下(1)5L水中加入120gNaCl和80gNaC102，配制成NaCl與NaC102的質量比為1.5的混合原料液；(2)5L水中加入30mLHC1，配制成質量濃度為2.0g/L的HC1原料液；G)調節(jié)第一計量泵4和第二計量泵5的流速分別為50mL/min，將步驟(1)和步驟(2)所得的原料液分別送入無隔膜平板電極反應器1，控制反應時間為10min;(4)當無隔膜平板電極反應器1內(nèi)充滿反應液，啟動電源8開關，調節(jié)陽極組7電流密度分別為208.3A.nf2、625A.m、同時啟動第三計量泵9，調節(jié)其流速為原料液流速的3倍；(5)出氣口17通入吸收液槽10，通過堿液吸收溢出的氯氣；(6)出液口16通入產(chǎn)品液槽11，即獲得產(chǎn)品復合二氧化氯溶液。(二氧化氧的性能見表2。表1復合二氧化氯溶液的組分<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1、一種復合二氧化氯生產(chǎn)裝置，由無隔膜平板電極反應器(1)、原料液槽、計量泵、電源(8)、吸收液槽(10)和產(chǎn)品液槽(11)組成；其特征在于無隔膜平板電極反應器(1)下部分別設有第一進料口(12)、第二進料口(13)、內(nèi)循環(huán)進口(14)，頂部設有出氣口(17)、上部一側分別設有出液口(16)和內(nèi)循環(huán)出口(15)，陰極組(6)與陽極組(7)分別位于無隔膜平板電極反應器(1)內(nèi)，陰極組(6)和陽極組(7)分別接電源(8)兩極，第一原料液槽(2)通過第一計量泵(4)連接無隔膜平板電極反應器(1)；第二原料液槽(3)通過第二計量泵(5)連接無隔膜平板電極反應器(1)，第三計量泵(9)兩端分別連接內(nèi)循環(huán)進口(14)和內(nèi)循環(huán)出口(15)，吸收液槽(10)通過出氣口(17)連接無隔膜平板電極反應器(1)；產(chǎn)品液槽(11)通過出液口(16)連接無隔膜平板電極反應器(1)。2、根據(jù)權利要求1所述的復合二氧化氯生產(chǎn)裝置，其特征在于陰極組(6)由多個陰極排列而成，陽極組(7)由多個陽極排列而成，其中，陰極與陽極間隔排列，陰極與陽極的數(shù)量相等。3、根據(jù)權利要求2所述的復合二氧化氯生產(chǎn)裝置，其特征在于陰極采用不銹鋼或鈦板，陽極采用析氯平板電極。4、一種復合二氧化氯的生產(chǎn)方法，其特征在于具體步驟為①配制NaCl與NaC102的質量比為1.53.0的混合原料液；②配制HC1原料液，控制HC1的濃度為2.0~3.6g/L;③將步驟①和步驟②所得的原料液分別置于第一原料液槽(2)和第二原料液槽(3)內(nèi)，調節(jié)第一計量泵(4)、第二計量泵(5)等流速，將兩原料液分別泵入無隔膜平板電極反應器(l)內(nèi)，控制反應時間為510min;④當無隔膜平板電極反應器(1)內(nèi)充滿反應液，啟動電源(8)開關，調節(jié)陽極組(7)的電流密度為208.3~625A.m-2;同時啟動第三計量泵(9)，調節(jié)其流速為步驟(3)所得混合液流速的15倍；⑤出氣口(17)通入吸收液槽(10)，通過堿液吸收溢出的氯氣；⑥出液口(16)通入產(chǎn)品液槽(l1)，即得所需產(chǎn)品。全文摘要本發(fā)明屬于復合二氧化氯制備
技術領域：
，具體涉及一種復合二氧化氯生產(chǎn)裝置及其生產(chǎn)方法。由無隔膜平板電極反應器、原料液槽、計量泵、電源、吸收液槽和產(chǎn)品液槽組成；陰極組與陽極組位于無隔膜平板電極反應器內(nèi)，原料液槽由計量泵連接無隔膜平板電極反應器；第三計量泵連接內(nèi)循環(huán)進口和內(nèi)循環(huán)出口，吸收液槽連接無隔膜平板電極反應器；產(chǎn)品液槽連接無隔膜平板電極反應器。具體步驟為分別配制NaCl與NaClO₂質量比為1.5～3.0的原料液和HCl原料液，將兩種原料液分別置于原料液槽，調節(jié)計量泵等流速，控制反應時間為5～10min；當無隔膜平板電極反應器內(nèi)充滿反應液，啟動電源開關，調節(jié)陽極組的電流密度為208.3～625A.m^-2；同時啟動第三計量泵，調節(jié)其流速為混合液流速的1～5倍；出液口即可得所需產(chǎn)品。本發(fā)明方法制備工藝簡便、生產(chǎn)效率高、成本低，便于規(guī)?；a(chǎn)。文檔編號C25B1/00GK101314461SQ20081003959公開日2008年12月3日申請日期2008年6月26日優(yōu)先權日2008年6月26日發(fā)明者吳德禮,徐文英,樊金紅,王紅武,馬魯銘申請人:同濟大學