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常溫下反應壓力對R5法二氧化氯發生器的性能影響研究 侯宏衛 賀啟環摘要　化學法二氧化氯發生器，是用化學方法生產二氧化氯的專用設備，分負壓式和正壓式。本文主要討論瞭反應條件-壓力對R5法二氧化氯發生器的性能影響。通過實驗測試，對在正壓力作用下發生器二氧化氯產量，純度，得率及有效氯含量的變化進行分析比較，結果表明常溫下反應壓力對R5 法二氧化氯發生器性能的影響不明顯。 　　 關鍵詞　R5法 壓力 二氧化氯發生器 Influence of the Pressure to R5 Method Chlorine Dioxide Generator Hou Hongwei He Qihuan　　Abstruct　In this paper, the influence of the R5 chlorine dioxide generator in the pressure of between about 0Mpa and 0.6Mpa was studied. The production, the purgation and the collection of chlorine dioxide and the change of the efficiency chlorine were analysied. The results show that the influence of pressure is similar to the atmosphere pressure. 　　Keywords　R5 pressure chlorine dioxide generator1.引言　　NaClO3+2HCl = ClO2↑+1/2Cl2↑+NaCl+H2O （2.1） 　　根據Le chatelier原理，氣體反應達平衡後增加總壓，使反應向氣體分子數少的方向移動。這是因為氣體分子數正比於總壓力，減少氣體分子數，即是增加總壓的影響。對於反應（2.1），因為除ClO2和Cl2以外的反應物和產物皆為溶液，則增加壓力將使平衡負向移動。　　從化學等溫式來看，△G=-RTlnKP+RTlnJP（其中△G為化學反應式中Gibbs自由能變化，KP為反應平衡時的壓力商，JP為反應任意狀態壓力商，R為摩爾氣體常數，T為反應溫度），原先平衡時JP=KP，增加總壓後KP沒有改變（因為KP隻是溫度的函數），JP卻改變瞭。對於反應(2.1)，增加總壓使JP變大，JP＇> KP反應平衡負向移動[3]。因此從理論上分析，反應壓力增加會使ClO2得率減少。 2.2 R5工藝流程圖　　氯酸鹽槽A中的氯酸鈉溶液由計量泵B打入反應器E，同時鹽酸槽中的工業鹽酸由計量泵D打入反應器E，控制計量泵，使氯酸鹽與鹽酸以一定的比例進料。反應時間控制在30min，溫度在25℃左右。調節壓力閥，控制壓力表在0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6MPa下，測定不同壓力下ClO2溶液儲槽H中ClO2和Cl2含量的變化。整個反應過程為連續式，反應產物與反應液一同排出反應器E，經混合器F與水混合後，進入溶液貯槽H。ClO2溶液貯槽約50L，每隔一定時間在槽中取樣分析。 ３.ClO2分析方法-連續滴定碘量法3.1 分析原理　　連續滴定碘量法是利用不同PH值條件下，ClO2，Cl2，ClO3-和ClO2-與碘離子的氧化還原反應來測定各物質含量的方法。本方法是經改進的ClO2分析方法[ 4]。反應方程式如式（3.1）至式（3.5）所示。式後列出瞭反應相應的PH值條件。　　Cl2+2I-→I2+2Cl- (PH≤7) 　　　　　　　　　　(3.1) 　　2ClO2+2I-→I2+2ClO2- (PH=6.8-7) 　　　　　　（3.2）　　2ClO2+10I-+8H+→5I2+2Cl-+4H2O （PH≤2） 　　(3.3) 　　ClO2-+4I- +4H+→2I2+Cl-+2H2O (PH≤2) 　　　　(3.4)　　ClO3-+6I-+6H+→3I2+Cl-+3H2O （酸度≥6M鹽酸） (3.5)　　2Na2S2O3+I2→2I-+Na2S4O6+2Na　　第一步：加入PH=6.58磷酸鹽緩沖溶液，使試樣的PH值在6.8-7之間，暗處反應1min後，按常規碘量法滴定，記錄所消耗的Na2S2O3體積A（ml）。 　　第二步：繼續做第一步試樣，加酸，使試樣的PH≤2,暗處反應5min後，滴定，記錄所消耗的Na2S2O3體積為B（ml）。 　　第三步：另取一試樣，加丙二酸掩蔽氯氣後，在加酸酸化，使PH≤2，暗處反應5min後，滴定，記錄所消耗的Na2S2O3體積為C（ml）。 　　第四步：再取一試樣，加5%KBr後，用濃硫酸酸化，使H+≥6M，暗處反應10min後，立即加入1克KI顆粒，混勻，迅速傾入盛有25ml飽和Na2HPO4溶液碘量瓶中，滴定，記錄所消耗的Na2S2O3體積為D（ml）。同時作空白試樣，記錄所消耗的Na2S2O3體積為E（ml）。　　CClO2=(A+B-C)×M×35.45×1000÷V （3.7）　　CCl2=[5（C-B）]×M×13.49×1000÷V （3.8）　　A,B,C,D,E：各次滴定所消耗的Na2S2O3標準溶液的體積（ml） 　　M：Na2S2O3溶液的濃度（mol/l）　　ClO2含量： CClO2 mg/l 　　Cl2 含量： CCl2 mg/l 　　ClO2純度： P1=CClO2/(CClO2+CCl2)　　ClO2得率： P2=(儲槽中ClO2的摩爾量)/(單位時間投入反應器中氯酸鈉的摩爾量)0.3 0.4 0.5 0.6 CClO2mg/l 109 110 112 111112 109 110 P1ClO2% 60.5 60 57.552.3 51.8 P3mg/l 358 362.3 376.6 382 369.6 362.7 372.34.1 壓力對ClO2含量的影響 　　由圖2可知，壓力在0～0.6MPa之間變化時，ClO2含量在109～112mg/l之間變化，平均值為110.4mg/l。由圖可知ClO2含量在很小范圍內變化，即壓力對ClO2含量影響不明顯。4.2 壓力對ClO2純度的影響 　　R5法工藝中ClO2的理論純度為：66.6%，本實驗中測定瞭不同壓力下ClO2的純度，作ClO2純度～P壓力圖，如圖3所示。4.3 壓力對ClO2得率的影響　　由圖4可知，在實驗壓力范圍內，ClO2的得率在50%~53%之間變化，平均變化值為52%。ClO2得率變化不大，故壓力影響較小。 4.4 壓力對總有效氯的影響　　壓力對有效氯含量影響如圖5所示。 　　總有效氯代表瞭發生器的總的產氧化劑能力。在純度達到最佳值時，有效氯隨著ClO2含量變化幅度很小，故有效氯含量也基本變化不大。 4.5結果與討論 　　從實驗結果可知，壓力在0～0.6Mpa之間變化時，ClO2含量、純度、得率及總有效氯在很小范圍內變化。究其原因，實際工藝中連續反應生成的ClO2和Cl2 在密閉反應器中均溶於液相，以溶液狀態存在。反應實際上是均相反應，並無氣相生成，反應前後體積沒有發生變化。所以壓力的變化不會對反應平衡有明顯影響。　　從理論上分析的R5反應工藝在反應條件-壓力影響下應有較明顯的波動。而實際的實驗結果表明壓力對反應器性能影響不明顯。因為，實際反應器中反應基本上是均相過程。故本實驗表明，在0~0.6MPa應用壓力下，壓力對ClO2含量、純度、得率及總有效氯影響不大。 參考文獻　　[2]黃仕華 二氧化氯-一種值得開發的強氧化劑 化工時刊 1992（6），2-7　　[4]徐瑞群 二氧化氯分析方法研究與二氧化氯消毒劑測試 南京理工大學碩士論文 1999 轉自：首屆（2001年）上海二氧化氯及水處理技術國際研討會 Tags:禮品,souvenir,贈品,文具,紀念品,環保,環保袋批發,禮品訂造,筆,餐具,帆布袋,canvas bag,獎座,毛巾,水樽,袋,recycle bag,環保袋,tote bag,shopping bag,bag,傘,gift,gifts,premium,cup,stationery,folder,pen,USB,禮品,souvenir,贈品,文具,紀念品,環保,環保袋批發,禮品訂造,筆,餐具,帆布袋,canvas bag,獎座,毛巾,水樽,,網頁設計,seo,,Web Design