多级负压发生器制备复合二氧化氯消毒剂的试验研究

摘要

二氧化氯具有很强的反应活性和氧化能力，在水处理中具有优良的消毒效果和氧化能力，不但在饮用水消毒中几乎不形成氯仿(CHCl3)等有机卤代物，而且杀灭细菌、病毒、藻类和浮游动物等的效果好于液氯，目前已被公认为高效、低毒、广谱的新型灭菌消毒剂。但由于二氧化氯很不稳定，无论气态还是液态，均容易发生爆炸，其储存运输也比较困难，因而，二氧化氯一般都采用现场制取，就地使用。近年来，ClO2制备方法越来越受到人们的关注，目前，化学法是饮用水净化中应用最广的ClO2制备方法，包括氯酸盐法、亚氯酸盐法等，虽然亚氯酸盐和盐酸反应生成的ClO2纯度高（可达95％以上），但亚氯酸盐的价格远比氯酸盐高，因此目前用的较多的还是氯酸盐法，该法分为氧化法和酸分解法两种，虽氧化法能制得纯度达99.8％的二氧化氯，但此方法设备复杂、运行维护困难、推广应用受到限制，而使酸分解法得到重视。
　　本课题是在实验室条件下，以氯酸钠(NaClO3)和盐酸(HCl)为原料，从温度、反应物浓度等是化学反应的主要影响因素着手，以单级复合二氧化氯反应器为基础，对普通多级复合二氧化氯发生器进行试验，确定此类装置不符合现有的饮用水要求。进而设计更为科学和合理的多级负压复合二氧化氯发生器，并对其进行性能测试。
　　在普通多级复合二氧化氯发生装置的实验过程中，进行单因素和验证试验两个阶段，用五步碘量法进行测试得出此类装置的最佳性能参数为:NaClO3质量分数为27％，水浴温度为75℃，气体强度为90ml·min-1，HCl质量分数为24％，物质的量配比(NaClO3∶HCl)为4∶13，反应时间（废液排放时间）45min。在此条件下ClO2的收率达到55％左右，纯度达到近65％，氯酸钠耗率为2.58，和中华人民共和国国家标准(GB/T20621-2006)《化学法复合二氧化氯发生器》为约束条件氯酸钠的消耗率≤0.7相比较，此多级复合ClO2发生器不能应用于实际。
　　在用五步碘量法进行测试的过程中，发现了现有方法的不足，对其进行了改良、完善，随着二氧化氯消毒剂的应用越来越广，此改良具有实践指导意义，更有利于ClO2的推广应用。
　　以此多级复合二氧化氯发生器为基础，设计更科学、合理的多级负压复合ClO2发生装置，并对其进行单因素、正交、验证三个试验阶段实验研究，用五步碘量法作为测试方法。以二氧化氯的纯度、反应物氯酸钠的转化率作为主要的性能参数，研究适合多级二氧化氯发生器的最佳反应条件。实验结果表明:此装置的最佳性能参数为:NaClO3质量分数为27％，水浴温度为75℃，负压强度为40mL·min-1，HCl质量分数为25％，物质的量配比(NaClO3∶HCl)为4∶13，反应时间（废液排放时间）35min。在三级吸收装置的情况下，二氧化氯的纯度、氯酸钠的转化率均达到最大。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 常见的水消毒方法

1．1．1 几种常见的消毒方法的分析

1．1．2 几种常见的消毒方法的比较

1．2 ClO2的性质

1．2．1 ClO2的物理性质

1．2．2 ClO2的化学性质

1．2．3 ClO2的氧化性质

1．2．4 ClO2的生化性质

1．3 ClO2的应用

1．3．1 饮用水中的应用

1．3．2 工业循环冷却水中的应用

1．3．3 预氧化剂用于饮用水厂杀藻类

1．3．4 除臭方面的应用

1．3．5 在处理印染废水中的应用

1．3．6 其他方面的应用

1．4 常见的ClO2的制备方法及其发展现状

1．4．1 常见的ClO2制备方法

1．4．2 国内外化学法二氧化氯发生器的现状

1．5 课题研究的目的和意义

1．6 课题研究的内容

第二章 试验条件及方法

2．1 试验设计思路

2．2 试验反应原理

2．3 实验条件

2．3．1 实验装置

2．3．2 反应物来源

2．3．2 实验用水

2．4 试验中主要的几个计算

2．5 主要的实验仪器和药品

2．5．1 主要实验器材

2．5．2 主要实验药品

2．6 测试方法

第三章 二氧化氯测定方法

3．1 五步碘量法的理论基础

3．2 改良五步碘量法的测定

3．2．1 测定步骤

3．2．2 计算过程

3．3 改良五步碘量法改良要点及其分析

3．3．1 缓冲溶液调节

3．3．2 酸调节

3．3．3 碘化钾用量要求

3．3．4 溴化钾的加入

3．4 结论

第四章 普通多级复合ClO2发生器性能测试

4．1 多级复合ClO2发生器性能衡量标准和定义

4．2 多级复合ClO2发生器的性能研究

4．2．1 单因素试验性能分析

4．2．2 验证试验

4．3 小结

第五章 多级负压复合ClO2发生器的设计及其性能研究

5．1．多级负压复合ClO2发生器的设计思路

5．1．1 多级负压复合ClO2发生器的建立

5．1．2 本试验研究阶段中的衡量标准及其定义

5．2 多级负压复合ClO2发生器的性能研究

5．2．1 单因素试验

5．2．2 正交试验

5．2．1 验证实验

5．3 小结

第六章 结论

6．1 主要结论

6．2 主要建议

参考文献

作者简介

致谢