二氧化氯的工業(yè)生產(chǎn),即用二氧化硫、氯離子和甲醇為還原劑,在酸性條件下與氯酸鈉反應(yīng)制備二氧化氯。以二氧化硫為還原劑制備二氧化氯,產(chǎn)物中會夾帶二氧化硫氣體,而且反應(yīng)過程中有CL2產(chǎn)生,產(chǎn)品純度不高。以氯離子為還原劑生產(chǎn)二氧化氯時,每得到Imol的二氧化氯同時會產(chǎn)生0.5moI的CL2,需要對產(chǎn)物進行特別處理。以甲醇為還原劑時,會得到還原程度的不同生成甲醛、甲酸、二氧化碳等副產(chǎn)物及未完全反應(yīng)的甲醇。甲醇、甲醛和甲酸都是有毒物質(zhì),它們給二氧化氯的應(yīng)用帶來許多弊端,如用在漂白中會產(chǎn)生氯代有機物,用于飲用水處理會產(chǎn)生三氯甲烷等致癌物質(zhì),不同程度地帶來二次污染。
探身新的二氧化氯的制備方法,使其成本顯著下降,同時使二氧化氯收率和純度均能令人滿意,是加快和促進二氧化氯在我國水處理等領(lǐng)域的大面積推廣和應(yīng)用的基礎(chǔ)。
二氧化氯的制備技術(shù)今后的發(fā)展主要有以下趨勢:
(1)工藝方面在常規(guī)條件下的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中由于受到化學(xué)平衡和其他轉(zhuǎn)化條件的限制,創(chuàng)造新工藝已很困難,同時,綠色化對工藝過程提出了新的要求。傳統(tǒng)工藝制備二氧化氯
的條件通常為真空、高溫、高壓。為此,探索一些非常規(guī)介質(zhì)(如等離子體、離子液體、超臨界C02、超臨界水等)和極端條件(如超臨界/亞臨界、超低溫、微波、超聲、紫外等)下二氧化氯的生產(chǎn)過程,以期突破原有的亞氯酸鹽、氯酸鹽制備二氧化氯的傳統(tǒng)工藝,開辟制備二氧化氯的新工藝,使二氧化氯的應(yīng)用得到迅速推廣,可能形成原創(chuàng)性的產(chǎn)業(yè)化系列成果。
(2)設(shè)備方面對反應(yīng)器和其他相關(guān)設(shè)備進行改造,設(shè)計更合理的單室法反應(yīng)器,將反應(yīng)蒸發(fā)和結(jié)晶一體化。減少投資,減少消耗,減少廢液的排放,簡化流程。例如自氯酸鹽法制備二氧化氯系統(tǒng)問世以來,系統(tǒng)中的酸性芒硝處理問題一直是個難題,已有一些方法可以明顯降低芒硝產(chǎn)量。如勒季組合工藝制備二氧化氯,系統(tǒng)幾乎無芒硝副產(chǎn)品產(chǎn)生,解決了二氧化氯制備的老大難問題。同時在新工藝的基礎(chǔ)上,開發(fā)一些新型的反應(yīng)器,如膜反應(yīng)器、微波等離子體反應(yīng)器、光化學(xué)反應(yīng)器、微反應(yīng)器等。
(3)原料方面尋找更合適更廉價易得的還原劑以降低成本。例如以糖類、秸稈為還原劑
制備二氧化氯的新方法。此法的突出優(yōu)點是成本低(藥劑轉(zhuǎn)化徹底),產(chǎn)品純度和穩(wěn)定性高。
(4)穩(wěn)定性二氧化氯方面選用更好更合適的穩(wěn)定劑。目前在穩(wěn)定劑的選用方面的研究也比較多。發(fā)展趨勢是高濃度,高穩(wěn)定性緩釋和降低成本。
發(fā)達國家應(yīng)用二氧化氯每年以較高的速率遞增。到目前為止美國已有多家水廠應(yīng)用二氧化氯凈化水質(zhì),歐洲亦有數(shù)千家,我國二氧化氯的應(yīng)用市場需求潛力也很大。隨著人們對環(huán)境質(zhì)量和衛(wèi)生的要求不斷提高,作為新型漂白劑、保鮮劑、消毒殺菌劑的二氧化氯必將具有十分廣闊的市場。所以加快新的生產(chǎn)工藝及其應(yīng)用的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義,我國對二氧化氯的研究起步較晚,國內(nèi)企業(yè)小而分散,而且多是引進或仿制國外的技術(shù),而對生產(chǎn)工藝沒有重大改進,因此盡快開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)特色的二氧化氯發(fā)生技術(shù)是目前企業(yè)和科研機構(gòu)面臨的重要問題。
我國科研單位和高等院校應(yīng)進一步重視和加強二氧化氯的制備新工藝的研究,國家和政府應(yīng)對二氧化氯制備技術(shù)的研究開發(fā)給予更多的資助,以期在二氧化氯生產(chǎn)的成本、純度、產(chǎn)率等因素上形成突破,盡快開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)特色的二氧化氯發(fā)生技術(shù),使二氧化氯在國內(nèi)的應(yīng)用得到迅速地推廣。