CH649974A5

CH649974A5 - Process for preparing aqueous chlorine dioxide solutions

Info

Publication number: CH649974A5
Application number: CH282783A
Authority: CH
Inventors: Wilfried Lehmann
Original assignee: Wilfried Lehmann
Priority date: 1977-06-23
Filing date: 1978-06-12
Publication date: 1985-06-28
Also published as: CH646669A5

Abstract

In order to prepare aqueous chlorine dioxide solutions, either (A) from 35 to 105 parts by weight of a chlorite are first introduced into from 15 to 45 parts by weight of water, the aqueous solution obtained is acidified by slow addition of from 3 to 9 parts by weight of an inorganic or organic acid and is then set, by admixing with from 0.5 to 2.5 parts by weight of a water-soluble metal hydroxide, to a pH of from 5 to 10, and the aqueous alkaline solution thus obtained is finally admixed, with continuous stirring, with from 0.5 to 1.5 parts by weight of a carbonate, or (B) 70 parts by weight of a 30% by volume sodium chlorite solution are first introduced into 30 parts by weight of water, the aqueous solution thus obtained is acidified to a pH of approximately 4 by slow addition of 6 parts by weight of 10% by volume sulphuric acid, after waiting for a certain, presettable reaction time to elapse is set to a pH of from 7 to 7.2 using from 1 to 1.5 parts by weight of 10% by volume aqueous sodium hydroxide, and finally, in order to stabilise it, is admixed with one part by weight of [lacuna]% by volume of sodium carbonate with constant stirring.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wässrigen Chlordioxid-Lösungen. The invention relates to a method for producing aqueous chlorine dioxide solutions.

Chlordioxid CIO, ist ein ausgezeichnetes Desinfektionsmittel und ist unter Normalbedingungen ein orangegelbes Gas, das dreimal schwerer ist als Luft. In seinem Verhalten zeigt es grosse Ähnlichkeiten mit Chlor. Bei Einatmung der Dämpfe wirken diese stark stechend und reizen die Schleimhäute der Atmungsorgane. Die maximal zulässige Arbeitsplatzkonzentration beträgt 0,3 mg/m3. In der gasförmigen Phase ist Chlordioxid unbeständig und kann sich bei Anreicherung in der Luft über 10 Vol.-% explosionsartig zersetzen. Gasförmiges C102 zersetzt sich ausserdem bei Einwirkung von Sonnenlicht unter Volumenzunahme. Dieses ist auch der Grund, warum Chlordioxid bisher immer direkt beim Verbraucher hergestellt wird, und zwar in Form einer stark verdünnten, wässrigen Lösung, wodurch die Gefahr einer Explosion weitgehend gebannt ist. Chlorine dioxide CIO, is an excellent disinfectant and, under normal conditions, is an orange-yellow gas that is three times heavier than air. In its behavior, it shows great similarities to chlorine. When the vapors are inhaled, they have a strong stabbing effect and irritate the mucous membranes of the respiratory system. The maximum permissible workplace concentration is 0.3 mg / m3. Chlorine dioxide is unstable in the gaseous phase and can explosively decompose when enriched in the air above 10% by volume. Gaseous C102 also decomposes when exposed to sunlight and increases in volume. This is also the reason why chlorine dioxide has always been produced directly by the consumer, in the form of a highly diluted, aqueous solution, which largely eliminates the risk of an explosion.

Die wässrigen Chlordioxid-Lösungen eignen sich relativ gut zur Desinfektion beispielsweise von Badewasser, Trinkwasser, Brauchwasser, Abwässern usw. The aqueous chlorine dioxide solutions are relatively well suited for the disinfection of, for example, bathing water, drinking water, process water, waste water, etc.

Es sind nun zwei Verfahren zur Herstellung von wässrigen Chlordioxid-Lösungen im technischen Massstab bekannt, und zwar There are now two processes known for the production of aqueous chlorine dioxide solutions on an industrial scale, namely

1. Natriumchlorit-Salzsäure-Verfahren und 1. Sodium chlorite hydrochloric acid process and

2. das Natriumchlorit-Chlor-Verfahren. 2. the sodium chlorite-chlorine process.

Beide Verfahren erfordern den Einsatz geschulten Personals und die Herstellung beim Verbraucher, weil die wässrigen Lösungen nicht stabil genug sind und die Tendenz zur Ausgasung zeigen, wodurch die Gefahr von Explosionen bei längerer Lagerung besteht, und weil sich die Lösungen im Laufe der Zeit zersetzen. Die mit den bekannten Verfahren hergestellten wässrigen Lösungen sind also nicht lagerfähig. Both methods require the use of trained personnel and production at the consumer because the aqueous solutions are not stable enough and show a tendency to outgas, which means that there is a risk of explosions if stored for a long time and because the solutions decompose over time. The aqueous solutions produced by the known methods are therefore not storable.

Nachteile beim 1. Verfahren sind ferner, dass die beim Verbraucher benötigte Anlage erhöhte Ansprüche an das Bedienungspersonal stellt, dass beim Verfahren mit verdünnten Lösungen die Gefahr der Verwechslung der Ausgangslösungen besteht, bei weichem Badewasser eine pH-Wert-Regulierung erforderlich ist und die Anlagekosten bei Grossbädern durch die Verwendung von Tankanlagen für die Ausgangschemikalien relativ hoch sind. Disadvantages of the first method are furthermore that the system required by the consumer places higher demands on the operating personnel, that there is a risk of confusing the starting solutions when using dilute solutions, pH adjustment is necessary in the case of soft bath water and the system costs Large bathrooms are relatively high due to the use of tank systems for the basic chemicals.

Die Nachteile beim 2. Verfahren sind ferner, dass das bei diesem Verfahren zwangsläufig vorhandene überschüssige Chlor mit dem aus der Zersetzung von Harn entstehenden Ammonium Chloramin bildet, welches zu den bekannten Nachteilen wie Augenbrennen und Schleimhautreizungen führt, die Beeinträchtigung der Hallenluft durch das überschüssige Chlor, das als Folge des Mischoxidationsmit-tels «Chlordioxid und Chlor» sowie des im Beckenwasser sich bildenden Chloramins die analytische Überwachung wesentlich erschwert, die Unfallgefahr mit Chlor und die relativ hohen Anlagekosten. The disadvantages of the second method are also that the excess chlorine which is inevitably present in this method forms chloramine with the ammonium formed from the decomposition of urine, which leads to the known disadvantages such as burning eyes and irritation of the mucous membrane, the impairment of indoor air by the excess chlorine, that as a result of the mixed oxidizing agent "chlorine dioxide and chlorine" and the chloramine formed in the pool water make analytical monitoring considerably more difficult, the risk of accidents with chlorine and the relatively high system costs.

Ferner ist allgemein nachteilig die Gefahr bei der Handhabung der sauren Lösungen, die relativ lange Reaktionszeit sowie die geringe erreichbare Konzentration an Chlordioxid in der wässrigen Lösung. Es können höchstens bis zu 9% ige wässrige Lösungen hergestellt werden. Another disadvantage is generally the danger when handling the acidic solutions, the relatively long reaction time and the low achievable concentration of chlorine dioxide in the aqueous solution. A maximum of 9% aqueous solutions can be prepared.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, durch die die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden sind und insbesondere stabile, lagerfähige, ungefährliche und relativ hoch konzentrierte Chlordioxid-Lösungen chlorfrei herstellbar sind. The object of the present invention is therefore to provide methods of the type mentioned at the outset by which the disadvantages of the known methods are avoided and in particular stable, storable, harmless and relatively highly concentrated chlorine dioxide solutions can be prepared without chlorine.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegebenen Verfahrensmerkmale vorgesehen. To achieve this object, the method features specified in the characterizing part of claim 1 are provided in the invention.

Durch das Verfahren gemäss Anspruch 1 erhält man chlorfreie Chlordioxid-Lösungen, so dass eine Geruchsund Geschmackbeeinflussung der mit Chlordioxid-Lösungen nach der vorliegenden Erfindung behandelten Wässer sicher vermieden ist und darüber hinaus auch eine Chloraminbil-dung sicher verhindert wird. Dies ist besonders vorteilhaft be der Verwendung der erfindungemässen Chlordioxid-Lösungen bei Trink- und Badewasser. Der natürliche Geruch und Geschmack des Trinkwassers wird praktisch nicht mehr beeinflusst, und beim Badewasser besteht zusätzlich keine Gefahr einer Schleimhautreizung oder eines Augenbrennens durch Chloraminbildung. Von besonderem Vorteil ist, dass die wässrige Chlordioxid-Lösung allein durch das Natriumkarbonat (Soda) stabil bleibt, so dass auf zusätzliche Stabilisatoren, wie Peroxide, verzichtet werden kann. The process according to claim 1 gives chlorine-free chlorine dioxide solutions, so that an odor and taste influence on the water treated with chlorine dioxide solutions according to the present invention is reliably avoided and, moreover, chloramine formation is also reliably prevented. This is particularly advantageous when using the chlorine dioxide solutions according to the invention in drinking and bathing water. The natural smell and taste of drinking water is practically no longer influenced, and bath water also has no risk of irritation of the mucous membrane or burning eyes due to the formation of chloramine. It is particularly advantageous that the aqueous chlorine dioxide solution remains stable solely through the sodium carbonate (soda), so that additional stabilizers, such as peroxides, can be dispensed with.

Weitere vorteilhafte Merkmale des erfindungsgemässen Verfahrens nach Anspruch 1 sind in den Ansprüchen 2 bis 8 gekennzeichnet. Further advantageous features of the inventive method according to claim 1 are characterized in claims 2 to 8.

Beispiel example

In etwa 30 Gewichtsteile Wasser werden etwa 70 Gewichtsteile einer 30%igen Natriumchloritlösung gegeben; danach wird die so erhaltene wässrige Lösung mit etwa 6 About 30 parts by weight of a 30% sodium chlorite solution are added to about 30 parts by weight of water; then the resulting aqueous solution is about 6

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

649974 649974

Gewichtsteilen einer 10% igen Schwefelsäure langsam angesäuert, wobei sich ein pH-Wert von etwa 4 einstellt. Diese saure wässrige Lösung wird nach einer Reaktionszeit von etwa 5 Minuten, in der das Chlordioxid gebildet wird, mit etwa 1 bis 1,5 Gewichtsteilen einer 10%igen Natronlauge auf einen pH-Wert von etwa 7,0 bis 7,2 eingestellt und danach unter ständigem Rühren zur Stabilisierung mit 1 Gewichtsteil einer 98% igen Sodalösung versetzt. Parts by weight of a 10% sulfuric acid slowly acidified, with a pH of about 4 being established. After a reaction time of about 5 minutes in which the chlorine dioxide is formed, this acidic aqueous solution is adjusted to a pH of about 7.0 to 7.2 with about 1 to 1.5 parts by weight of a 10% sodium hydroxide solution and then 1 part by weight of a 98% sodium carbonate solution was added with constant stirring for stabilization.

Die durch dieses Verfahren gewonnene wässrige Lösung weist einen Gehalt an Chlordioxid von etwa 10 bis 11 % und einen pH-Wert von etwa 8 auf. Die Reaktionszeit ist kleiner als 15 Minuten. The aqueous solution obtained by this process has a chlorine dioxide content of about 10 to 11% and a pH of about 8. The response time is less than 15 minutes.

5 Alle nicht besonders bezeichneten Prozentangaben beziehen sich auf das Volumen. 5 All percentages that are not specifically indicated refer to the volume.

Claims

649974

2nd

PATENT CLAIMS

1. A process for the preparation of aqueous chlorine dioxide solutions, characterized in that either

(A) first add 35 to 105 parts by weight of a chlorite to 15 to 45 parts by weight of water, acidify the aqueous solution obtained by slowly adding 3 to 9 parts by weight of an inorganic or organic acid and then add 0.5 to 2.5 Adjust parts by weight of a water-soluble metal hydroxide to a pH value of 5 to 10 and finally add 0.5 to 1.5 parts by weight of a carbonate to the aqueous alkaline solution thus obtained, with constant stirring, or

(B) first, in 30 parts by weight of water, 70 parts by weight of a 30 vol% sodium chlorite solution, the aqueous solution thus obtained by slowly adding

6 parts by weight of 10 vol% sulfuric acid acidified to a pH of about 4, after waiting for a certain predetermined reaction time with 1 to 1.5 parts by weight of 10 vol% sodium hydroxide solution to a pH of 7 to 7.2 and finally for the purpose Stabilization with 1 part by weight of 98 vol% sodium carbonate with constant stirring.

2. The method according to claim 1, characterized in that in case (A) the chlorite, the metal hydroxide and the carbonate are used in the form of aqueous solutions.

3. The method according to claim 1, characterized in that in case (A) the metal hydroxide is an alkali hydroxide.

4. The method according to claim 1, characterized in that also in case (A) the chlorite is sodium chlorite, the alkali hydroxide is sodium hydroxide and the carbonate is sodium carbonate.

5. The method according to claim 1, characterized in that also in case (A) the acid is sulfuric acid.

6. The method according to claim 3 or 4, characterized in that in case (A) a 30 vol% sodium chlorite solution, 10 vol% sodium hydroxide solution and 90 vol% sodium carbonate are used.

7. The method according to claim 5, characterized in that also in case (A) the sulfuric acid is 10 vol%.

8. The method according to claim 1, characterized in that the reaction time in case (B) is about 5 minutes.