次氯酸钠溶液的生产方法.doc

次氯酸钠溶液的生产方法次氯酸钠溶液的生产方法杨峰(福建师大化学系)摘要本文介绍了次氯酸钠洛液的各种生产方法.详细介绍了苛性碱氯化法生产有效氯为l5%的浓次氯酸钠溶液以及分析方法,并茼单介绍萁对生产设备和材料的要求.次氯酸钠溶液多年采用作消毒剂和防腐剂近年来,随着纺织工业和洗涤剂I.,Jk的飞速发展,次氯酸钠溶液大量用作漂白剂,此外,还用于氯化和有机物的氧化,羊毛的防缩水及小规模供水的净化.次氯酸钠溶液的主要生产方法有四种:1,漂白粉与碳酸钠的复分解反应:CaOCl:十Na2CO3=CaCO3+NaC1+NaOCI(1)由于漂白粉中还含有Ca(OH).,为了除去钙离子,需多加进5o%的纯碱,同时产生大量苛性碱:Ca(OH)2+Na2CO3=CaCOsI+2NaOH(2)用这一方法生产次氯酸钠溶液需在水中溶解大量的漂白粉和纯碱,且生成大量碳酸钙沉淀,还会形成高浓度的苛性碱,因此生产浓的次氯酸钠溶液是不适用的.如果苛性碱不影响使用,用逸一方法可以生产有效氯为2.53的溶液.2,盐溶液的电解t盐溶液电解产生的氯和苛性碱在内部混合重新反应形成次氯酸钠和氯化钠溶液.总反应式如下:2NaCI十H2O皇量NaOCI十NacI+Ht(3)述一方法需要很高电流密度(14000A一一20O0A/米)通过盐溶液,且只能生产有效氯2%左右的次氯酸钠溶液.283,纯碱溶液的氯化:.这一反应分为两步t2N2CO.+Cl=+H2O=2NaHCO3+NaOCI+NaCI(4)2NaHCO8+Clt=NaOCI+NaCI+2CO:t+H2O(5)总反应式为,Na:CO.+CIj=NaCl+NaOC1+CO2t(6)反应(5)对生产是不利的,因为释放出的cO:气体会从溶液中将未反应的氯萃取出来.因此用这一方法就必须在碳酸氢钠开始参加反应前停止进行,这时溶液中含等量的NaCt,NaOC1和NaHCOs.若用达一方法生产有效氯10%的NaOCI溶液,就必须从30%Na:CO溶液开始,逸已超过了室温下纯碱的饱和浓度,因此用速一方法也不能生产高浓度的NaoCI溶液.4,苛性碱溶液的氯化:这是唯一可生产NaOC1浓溶液的大规模工业方法.反应方程式为2NaOH十CI2=NaCl十NaOCI十H:O(7)用这一方法可生产有效氯为15%的NaoCI溶液.下面主要介绍用苛性碱溶液氯化生产NaOCI浓溶液的方法.一,生产过程为了使次氯酸根离子较为稳定,溶液中必须有一定量的碱存在.在某些应用中苛性碱不会产生不良影晌,因此溶液中可保留一定量的苛性碱.但如果次氯酸钠溶液是用于纺织品漂自,这些游离苛性碱会损伤纤维,还会降低氧化反应的速率.因此产品中应没有苛性碱存在.但中性次氯酸钠溶液很不稳定,因此为了保持溶液的碱性,可使溶液中含一定量的碳酸钠和碳酸氢钠盼混合物,形成缓冲溶液,使pH值保持在1O左右.这一缓冲溶液是在氯化过程中形成的.在苛性碱溶液中加入一定量的纯碱(一般为0.5%),由于苛性碱碱性强,浓度大,因此首先与氯反应.当所有苛性碱反应完后,一部分纯碱与氯按式(2)进行反应,形成NaHCO.,当溶液中含等量的Na2CO$和NaHCO.时,停止反应,这样就能使PH值保持在适当范围.从式(7)可以看出,反应产生了一部分水,因此要生产有效氯为15的溶液,必颁从2O%的苛性碱溶液开始.而且,在生产过程中为了降低溶液温度需要加冰冷却,这样也会稀释溶液,因此苛性碱浓度应稍高些.具体生产过程如下:足量的苛性碱溶液和水加入反应器中,得到2122%浓度的NaOH溶液,溶液用压缩空气混合均匀.当混合完全后,加入最终体积0.5的纯碱,继续搅拌直到溶解.这些溶解和稀释过程会有相当量的热量产生,因此最好在氯化前一天进行,使溶液充分冷却.如果要节约时间,可不加入纯碱,而改用加计算的量的干冰到苛性碱溶液中来冷却.干冰溶化产生的CO:被苛性碱溶液吸收形成了所需的纯碱开始氯化后,通氯速度以不使温升超过每小时4为限.如果批量为5吨,室温为2O时氯化开始到完成,需三个工作日每天还要加入一定量冰块,以控制温度.最终溶液有效氯为15.第二三天的氯化速度可适当加快,因为这时苛性碱已消耗一部分,浓度降低,热效应不如开始时大.如果室温较低,冰可免去,结束时用冷水稀释至所需浓度.但溶液温度不得超过35,因高于此温度肘次氯酸钠开始分解,产生氯化物.二,分析方法次氯酸钠生产过程中必须经常分析检验.开始每23小时检验一次,当浓度超过1O后必须每小时检验一次,然后每半小时一次(必须同时测定有效氯和残余碱),接近结束时经常旗定能看出氯是否确实转化成次氯酸钠.在计算余碱时,为方便起见,可用其相当于有效氯的量来表示,即残余碱反应后相当于多少有效氯.用这一方法可以看出最终所得次氯酸钠溶液的浓度,如果将两次滴定值比较,有效氯的增加应等于碱(以相当的有效氯量表示)的减少,这表示所有的氯都转化成有效氯.所用试剂:0.1NNasOs溶液,每周至少标定一次0.1NH2SO溶液2O醋酸溶液10KI溶液HO:用酚酞为指示剂中和酚酞指示剂甲基橙指示剂10mI待测溶液移入1OOml容量瓶,甩蒸赠水稀释至刻度为溶液A.测定有效氯时,将5131I溶液A加入装有20mlKI溶液的滴定瓶中,摇匀,加入2OmI乙酸溶液.用0.1NNa:SO溶液滴定至棕色消失(终点敏锐,不需加淀粉),记作a.有效氯(w/v)=7.1aN测定碱时,5mI溶液A加入装有5Om1蒸蹭水和10m1H:O的摘定瓶中.摇荡直29到所有泡沫消失,加三滴酚酞,溶液用0.1N酸滴至粉红色,滴定值称I为b.然后加入4滴甲基橙,继续滴定直到甲基橙变色.这一滴定值称为c(包括b为这一阶段的总值),当滴定值b降到3ml以下肘,最好下一次滴定用0.01N的硫酸,直到结束.如果b等于c,则只存在Na0H,如果b大于c的一半,刚存在-NaOH和N2COa;如果b等于c的一半,则仅有Na:COs;如果btb于c的一半,则有NatC0.和NaHCOs如果b为0而c大于0,则仅有NaHCO3l如果b和c都为0,则溶液已呈中性或酸性.从上面数据可以判断哪一种碱存在,并可计算如下:游离苛性碱=b一2(cb)游离纯碱(有苛性碱时)=2(cb)游离纯碱(无苛性碱时)=2b游离碳酸氢钠=c一2b从以上数据可以计算出碱的含量.在氯化期间如果发现有效氯和苛性碱的总值大于所需最终有效氯值,则可用冰或冷水来稀释.如果=者总值小于所需最终浓度,可以慢慢加入浓苛性碱溶液(防止产生大量热),直到达到所需浓度.兰,设备与材料次氯酸钠生产中的主要问题是材料.316不锈钢耐次氯酸钠和苛性碱,但问题还在于管路和反应器中的湿氯气,316不锈:钢不适于湿氯.因此最好使用完垒惰性的材料.玻璃当然是最合适的材料,但不能用于大规模80工厂设备.陶瓷,衬艘的钢材,玻璃纤维板和水泥都适于作为反应器的建筑材料.但用水泥反应器会使产品产生棕红色,因为水泥中含铁j但小心控制最终的pH值,可将铁沉淀出来.反应器中的氯化蛇形管最好用玻璃.也可用硬质PVC(能连续使用6个月)从氯供应罐连接氯化蛇形管的管路和控制阀都可以用钢材.如果反应器中装冷却蛇形管,只有玻璃和塑料为适宜的材质,但它们的传热性能不好.因此最好用加冰的方法.搅拌是用塑料管慢慢通人压缩空气来进行的.展好利用氯气本身的鼓泡来达到