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试论氯酸钠技术

来源:www.daxuelw.org  发布时间:2017-07-27  

氯酸钠是一种重要的无机化工产品,其分子式为NaClO3,分子量106.44。通常我们见到的是白色或微黄色晶体,在介稳状态呈晶体或斜方晶体。 下面是编辑老师为大家准备的氯酸钠技术

相对密度2.490,熔点255℃,味咸而凉,易溶于水,微溶于乙醇、液氨、甘油。有潮解性。加热到300℃以上就可分解放出氧气。在酸性溶液中有强氧化作用,在中性或弱碱性溶液中氧化能力非常低,与硫、磷及有机物混合或受撞击易引起燃烧和爆炸。

氯酸钠应用及发展

氯酸钠是一种重要的无机化工产品,在世界范围内的应用市场广泛。国际上氯酸钠92%用作纸浆处理和饮用水处理的原料:北美氯酸钠98%用于纸浆和造纸业,其余2%用于制备氯酸盐、矿业等。欧洲氯酸钠84%用于造纸业,7.8%用于制造其他氯酸盐、亚氯酸盐,4.2%用于制造除草剂,其余4%用于铀矿及其他。日本氯酸钠73%用于造纸业,6%用于氧化剂及其他氯酸盐的制备,5%用于除草剂,16%用于纺织及和其他行业。目前全世界氯酸钠的产销量约为300万吨,生产厂家主要集中在北美(加拿大、美国)和北欧(苏格兰、瑞典)。其中北美产量约为170万吨/年,北欧产量约为72万吨/年,日本产量约为8万吨/年。加拿大和美国的生产能力超过190万吨/年,瑞典、法国的氯酸钠产量也在20万吨/年以上,而我国却不足20万吨(包括用于生产氯酸钾所消耗的氯酸钠)。美国是氯酸钠消耗大国,虽连续扩建新装置仍需从加拿大、瑞典等国进口,以满足纸浆漂白、饮用水处理等方面的需求。在欧洲的芬兰、瑞典、法国等国家,纸浆和纸制品生产商用二氧化氯作漂白剂的发展迅速。在日本其需求量也在连年上升,是氯酸钠的长期进口国。

国外纸浆厂之所以采用二氧化氯漂白的主要原因:一是环保工作的需要,采用传统的方法用氯气漂白纸浆会产生强致癌物,还易与水中的腐殖质形成氯代烃,与水中酚类形成有怪味的氯酚,与水中的氨形成对鱼和人类均有害的氯胺,且氯气长期使用可引起水中某些微生物的抗药性,污染地下水源,不利于环保。目前欧洲和北美都已立法禁止造纸业使用氯漂白;二是二氧化氯与其它用于漂白的氧化剂相比,其漂白性能好,它的氧化电位适中,能有效地处理附着在纤维上的色素和污物而不影响其纤维强度,而且纸浆织物的白度可由原来氯漂的75°提高到85°。用二氧化氯漂白纸浆,生产的纸品在潮湿空气中不随时间延长而发黄变色,保证了纸品质量,价值也比较高。到目前为止,还未发现一种在成本及纸浆白度与强度方面超过二氧化氯的替代品。因此,制浆领域采用氯气漂白纸浆的方法将很快被二氧化氯漂白法所取代。

氯酸钠在水处理方面主要是应用氯酸钠衍生的二氧化氯。在城市饮用水和污水处理中,国际上通常采用3种消毒方式,即液氯消毒、二氧化氯消毒和臭氧消毒,中国基本上是采用液氯消毒。采用液氯消毒,在杀菌的同时,又带来游离氯对各种有机物的氯化作用,在水体当中产生三氯甲烷、二恶英、氯酚等致辞癌物,危害人类的健康。

近几年国家有关部门在对饮用水质的调查中发现,各地的饮用水中有各种不同属性的有机物300多种,其中三氯甲烷含量最为突出,一些地方的饮用水中三氯甲烷含量310μg/L。二氧化氯与液氯消毒相比,两者的消毒体系非常相似,但二氧化氯消毒不会与水中的有机物产生三氯甲烷,不会产生氯化胺,却能破坏酚、硫化物、氧化物和其他许多有机物;与臭氧消毒相比,二氧化氯消毒投资少,产率高,在水中的滞留时间长,能够有效地杀除和控制各种细菌,同时也不会与水中的溴化物、次溴酸物反应,产生对人体有害的物质。由此可见,二氧化氯不仅是一种比液氯更有效的杀菌剂和杀病毒剂,且其氧化能力仅次于臭氧(投资低于臭氧),消毒过程中几乎不形成三氯甲烷和挥发性有机氯,同时生成的总有机氯也要比液氯少得多,其取代液氯已成为时代的必然。目前,二氧化氯在欧美国家得到了普遍应用,而中国则刚刚起步,许多科研院所和自来水公司都已纷纷开展研究,并取得了一定的成绩。

氯酸钠技术简介

氯酸钠的生产方法主要有化学法和电解法。

化学法:化学法是以石灰为原料,将石灰制成石灰乳,然后氯化。在析出了氯化钙结晶后的氯酸钙溶液中,加入硫酸钠或碳酸钠进行复分解反应,生成氯酸钠溶液和硫酸钠产品。由于化学法生产氯酸钠有工艺流程长、设备多、占地面积大、操作环境差、生产成本高等原因,目前国内外氯酸钠生产均不采用这一方法。

电解法是以原盐或精制盐为原料,原盐需先制成饱和的粗卤水,然后加入纯碱、烧碱和氯化钡,除去粗盐水中的钙、镁及硫酸根离子,并过滤得一级精制盐水。一级精制盐水再经离子交换处理或膜处理得到二级精制盐水,然后在二次精制盐水中加入重铬酸钠、盐酸,调节PH值后送入无隔膜的电解槽中进行电解。电解得到的氯酸钠溶液,经过脱次氯酸钠、结晶、分离、干燥得到结晶氯酸钠成品,现在所有厂家都采用的是电解法工艺生产氯酸钠,其工艺过程大体包括盐水工序、电解工序、结晶干燥工序等,现分述

(一)盐水工序

北美、欧洲国家氯酸钠生产所用氯化钠均为精制氯化钠,其钙镁含量极低,盐水精制工序常采用二级净化处理(采用膜过滤、离子交换处理等技术,进一步除去卤水中的杂质离子)。因精盐中杂质含量少,故而盐水精制工序生产线短,排渣量少,减少了对环境的污染。国外氯酸钠生产厂家都非常注重盐水的净化处理,因为盐水的质量好坏直接影响电耗和洗槽周期。

国内氯酸钠原料采用矿盐、卤水、海水,原料杂质较多,精制生产线长。由于原料精制设备简陋,精盐水钙、镁含量高,故而造成槽电压升得快,洗槽周期短,一般在三个月洗一次,进行盐水的二次精制可使卤水含钙镁量降低,还可降低电耗、延长洗槽周期,提高生产效率。

(二)电解工序

电解工序是生产氯酸钠的最主要工序。电解槽是氯酸钠生产的关键设备。二十世纪六、七十年代钛基涂钌金属阳极开始应用于氯碱电解槽。经过近几十年来的发展该项技术已成为相对完善的技术。值得一提的是某一公司开发了一个反应器带成百个电解槽的装置。该技术巧妙地解决了电化学腐蚀问题,使装置结构和操作简化,电流效率又高。国外单线生产能力一般在三万至五万吨/年,电流密度一般在2500-3000A /m2,电流效率在94%-95%。

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