二氧化氯制備裝置的工作原理因制備方法不同而有差異,主要分為化學(xué)法和電解法兩類(lèi),以下是具體介紹:
一、化學(xué)法二氧化氯制備裝置
通過(guò)含氯化合物間的化學(xué)反應(yīng)生成二氧化氯,常見(jiàn)有兩種方式:二氧化氯制備裝置選購(gòu)
氯酸鈉法(以鹽酸為還原劑):
氯酸鈉在酸性條件下與鹽酸發(fā)生反應(yīng),氯酸鈉中的氯元素被還原,生成二氧化氯、氯氣、氯化鈉和水。反應(yīng)需要加熱來(lái)加快速率,但需控制溫度以防二氧化氯分解或副反應(yīng)增多。此方法生成的氣體中含有二氧化氯和氯氣,二氧化氯純度約 60%~70%,需通過(guò)吸收系統(tǒng)溶解于水后使用。
亞氯酸鈉法(以鹽酸為酸化劑):
亞氯酸鈉與鹽酸反應(yīng),亞氯酸鈉中的氯元素發(fā)生自身氧化還原反應(yīng),生成二氧化氯、氯化鈉等。反應(yīng)在常溫或低溫下進(jìn)行,因反應(yīng)放熱需注意控溫,避免高濃度氣態(tài)二氧化氯爆炸。該方法生成的二氧化氯純度較高,可達(dá) 90% 以上,副產(chǎn)物氯氣較少,但原料成本相對(duì)較高。
二、電解法二氧化氯制備裝置
利用直流電電解含氯鹽溶液(如氯化鈉、氯酸鈉),通過(guò)電極反應(yīng)生成二氧化氯:
陽(yáng)極反應(yīng):
溶液中的氯離子或氯酸根離子在陽(yáng)極失去電子,被氧化為二氧化氯或氯氣。例如,以氯化鈉為原料時(shí),氯離子經(jīng)一系列反應(yīng)可生成二氧化氯;以氯酸鈉為原料時(shí),氯酸根離子與氯離子在酸性條件下反應(yīng)生成二氧化氯和氯氣。
陰極反應(yīng):
水中的氫離子在陰極獲得電子,還原為氫氣。
關(guān)鍵過(guò)程:
通過(guò)離子交換膜分隔電解池的陰陽(yáng)極室,確保離子定向遷移,避免產(chǎn)物混合。陽(yáng)極生成的二氧化氯常與氯氣共存,需分離收集;陰極產(chǎn)生的氫氣需及時(shí)排出,防止與二氧化氯形成爆炸性混合氣體。電解液需循環(huán)補(bǔ)充,維持反應(yīng)效率。該方法原料簡(jiǎn)單(如氯化鈉溶液),但能耗較高,生成的二氧化氯常含雜質(zhì)氣體。
三、安全與應(yīng)用要點(diǎn)
無(wú)論哪種方法,均需注意:
濃度控制:氣態(tài)二氧化氯濃度超過(guò) 10% 易爆炸,需控制在安全范圍(通常<8%)。
防爆措施:裝置需配備泄壓、控溫裝置,避免氣體積聚。
尾氣處理:未反應(yīng)的氯氣和殘留二氧化氯需用堿液吸收,防止污染。
化學(xué)法適用于大規(guī)模場(chǎng)景(如水處理、漂白),電解法更適合中小型現(xiàn)場(chǎng)制備(如飲用水消毒),實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)原料成本、安全性等因素選擇。
氯酸鈉法二氧化氯制備裝置二氧化氯制備裝置選購(gòu)
工作原理:以氯酸鈉為氧化劑,在酸性條件下與還原劑發(fā)生反應(yīng)生成二氧化氯。常用的還原劑有鹽酸、甲醇、二氧化硫等。
裝置組成:通常由供料系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)等組成。供料系統(tǒng)負(fù)責(zé)將氯酸鈉溶液和鹽酸等原料按一定比例輸送到反應(yīng)系統(tǒng);反應(yīng)系統(tǒng)是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所,一般采用耐腐蝕的材質(zhì)如鈦材、聚四氟乙烯等制作,內(nèi)部設(shè)有攪拌裝置和加熱或冷卻裝置,以控制反應(yīng)溫度和促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行;吸收系統(tǒng)用于將反應(yīng)生成的二氧化氯氣體吸收到水中,形成二氧化氯溶液;控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)原料進(jìn)料量、反應(yīng)溫度、壓力等參數(shù)的監(jiān)測(cè)和控制;安全系統(tǒng)則包括安全閥、泄壓閥、液位報(bào)警器等,以確保裝置安全運(yùn)行。