CN114984735A - 一种氢氧化钠溶液吸收氯气处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氢氧化钠溶液吸收氯气处理方法，包括(a)氯气吸收：将电解氯化钠生产金属钠过程中产生废氯气通入氢氧化钠溶液中进行反应；(b)次氯酸分解：将(a)氯气吸收中得到的吸收氯气后的溶液光照进行次氯酸分解；(c)次氯酸钠消解：向(b)次氯酸分解中得到的分解次氯酸后的溶液中加入双氧水，消解溶液中剩余的次氯酸钠。本发明创造性的首先控制氯气与碱液反应的环节，尽量减少次氯酸根的生成量，其次通过自然光的光照分解次酸根，最后加入双氧水分解剩余的次氯酸根，双氧水的加入不会增加溶液中的全盐量和氯根含量。

Description

一种氢氧化钠溶液吸收氯气处理方法
技术领域：
本发明涉及氯碱相关领域，尤其涉及一种氢氧化钠溶液吸收氯气处理方法。
背景技术：
电解氯化钠生产金属钠过程中会产生废氯气，使用氢氧化钠溶液吸收处理。吸收废氯气后的氢氧化钠溶液常规处理方法为：控制溶液中有效氯含量(如在氢氧化钠溶液吸收氯气过程中，对溶液进行每日2次有效氯含量检测，如有效氯达到10％以上且游离碱降至3％以下则视为反应合格，停止通氯)，有效氯含量合格的溶液制作下游产品如消毒液等，当市场行情下行时需自行处理。常规的处理方式是：
(1)首先检测其pH值，如pH值为碱性则加入盐酸或废氯水，如pH值为酸性，则加入氢氧化钠溶液，将pH至控制在6-9之间；
(2)向溶液中加入硫酸亚铁将溶液中次氯酸根消解，硫酸亚铁与次氯酸钠反应原理如下：
6FeSO4+3NaClO+3H2O＝2Fe2(SO4)3+2Fe(OH)3↓+3NaCl
(3)向溶液中加入聚丙烯乙酰胺(絮凝剂)，絮凝溶液中的悬浮物；
(4)将上清液使用潜水泵将上清液输送至污水储存池，使用反渗透废水稀释到达排放标准后排放；
此方法存在的问题是：从反应式中可以看出消解次氯酸钠需要大量的硫酸亚铁，但硫酸亚铁为固体形态，存在添加不便、溶解不充分、反应不彻底等弊端，该方法处理次氯酸钠含量较低的溶液(比如废氯水与氢氧化钠溶液反应，或者其他含氯物质与氢氧化钠溶液产生的溶液，这些溶液中并不像废氯气与氢氧化钠溶液反应产生的溶液中含有大量的次氯酸钠，而是少量的)具有优势，但是电解氯化钠生产金属钠过程中，利用氢氧化钠吸收废氯气后的溶液中次氯酸钠含量较高，利用添加硫酸亚铁的方式处理时无法达到有效处理的目的。
经检索，专利号为ZL201610303103.4的中国专利公开了一种氯化钠电解工业尾气回收处理工艺，具体是将利用氢氧化钠吸收氯气后的吸收液输送到分解塔内，在氧化铜和二氧化锰催化剂的催化作用下将吸收液中的次氯酸钠分解成氧气和氯化钠；专利号为ZL201220303841.6的中国专利公开了紫外光照消除水中余氯的装置，具体公开了采用紫外照射消除水中余氯的工艺，但是紫外线照射方式必须使用专门设备，成本高，且处理量越大需要的投入越大；公开号为CN109336136A的中国专利申请公开了分解次氯酸钠的方法，具体公开了向次氯酸钠溶液中加入盐酸调节pH到1～2进行反应，氯气送电解氯气总管、反应后的溶液送脱氯塔进一步脱氯；专利号为ZL200810304226.5的中国专利公开了含氯废气的综合回收方法，具体是向次氯酸钠溶液中加入盐酸调节pH到1～2，溶液通过抽真空方式分离出含氯水蒸气，后冷却分离后得到氯气和冷凝氯水，分离出含氯水蒸气后的溶液加氢氧化钠调节pH到中性得到氯化钠；以上两种盐酸处理方式需要加入盐酸，存在成本上的投入，同时溶液中全盐量增加。
由以上检索结果可知，目前针对次氯酸钠溶液方面的处理主要集中在使用二氧化锰等催化剂、紫外线光照、加入盐酸等分解次氯酸钠，但是针对氢氧化钠吸收氯气过程进行控制以减少次氯酸钠产生、以及吸收液使用过氧化氢处理目前未有相关报道。
发明内容：
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种氢氧化钠溶液吸收氯气处理方法。
本发明由如下技术方案实施：一种氢氧化钠溶液吸收氯气处理方法，包括
(a)氯气吸收：将电解氯化钠生产金属钠过程中产生废氯气通入氢氧化钠溶液中进行反应，反应如下：
Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O [1]
待氢氧化钠消耗完时，氯气继续和水反应，发生如下反应：
Cl2+H2O＝HClO+HCl [2]
直到溶液pH值达到7-8时，视为氯气过量，此时停止通入废氯气；
(b)次氯酸分解：将(a)氯气吸收中得到的吸收氯气后的溶液光照进行次氯酸分解，反应如下：
2HClO＝2HCl+O2↑ [3]
NaClO+HCl＝HClO+NaCl [4]
取样化验，待溶液中的有效氯含量达到1m％以下时结束光照；
(c)次氯酸钠消解：向(b)次氯酸分解中得到的分解次氯酸后的溶液中加入双氧水，消解溶液中剩余的次氯酸钠，反应如下：
NaClO+H2O2＝NaCl+H2O+O2 [6]
直至溶液中无气泡产生后，结束双氧水的通入。
经过上述处理后的溶液中主要含有NaCl以及某些微量的其他反应中间产物，经后续水处理后可实现水的回用。
进一步的，在所述(a)氯气吸收中，氢氧化钠溶液通入氯含量小于45vol％的废氯气中；氯气含量过高会导致吸收不彻底，造成氯气外溢，在生产中通过尾气浓度高可以通过合理布液缓解不充分吸收的问题。
进一步的，在所述(a)氯气吸收中，所述氢氧化钠的浓度为18-24m％，氢氧化钠浓度过高会造成冬季时碱液结晶，过低则在过短时间内消耗至中性，为避免结晶，冬季可加装伴热。
本发明通过多次实验最终总结出技术方案如下：
1、在氢氧化钠溶液吸收氯气时使氯气过量，会发生如下反应：
Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O [1]
待NaOH消耗完时，氯气继续和水反应，发生反应式[2]：
Cl2+H2O＝HClO+HCl [2]
2、次氯酸在酸性条件下不稳定，受热或光照分解反应如下：
2HClO＝2HCl+O2↑ [3]
3、盐酸继续和次氯酸钠发生反应，反应式[4]和反应式[5]：
NaClO+HCl＝HClO+NaCl [4]
NaClO+2HCl＝NaCl+H2O+Cl2↑ [5]
最终次氯酸钠和次氯酸全部分解为NaCl和H2O。如果为酸性条件或氯气浓度＞45％时，反应会向着反应式[5]进行，导致氯气溢出，所以溶液变为中性为最佳，会向反应式[4]进行，但操作时需谨慎，要不断检测pH值，pH值减小，通氯量也需减小，防止通氯量过大形成浓HCl造成Cl2产生。
实际处理过程中当氯气过量后，溶液由黄绿色变为浅褐色，NaOH消耗殆尽，溶液PH值在7-8之间，符合污水预处理PH值6-9的要求，反应后有效氯由6.4％自行分解至1％以下左右，反应温度最高51℃，所以几乎没有氯酸钠生成，大多数都生成了氯化钠和水，后续只需要消解1％以下的余氯即可。
在反应后的溶液升温后通过加入硫酸亚铁、亚硫酸钠、双氧水的方式都能分解余氯。但是升温会导致污水的溶解度上升，造成另一项污水指标全盐量超标，而且余氯分解速度较慢，硫酸亚铁和亚硫酸钠通常为袋装固体，使用时易沉淀，工人加入不方便，消解同质量的余氯较双氧水的用量大，因此加入双氧水分解次氯酸钠是最佳选择此方案，双氧水与次氯酸钠反应式如下：
NaClO+H2O2＝NaCl+H2O+O2 [6]
本发明的优点：
1、本发明创造性的首先控制氯气与碱液反应的环节，尽量减少次氯酸根的生成量，其次通过自然光的光照分解次酸根(无需投入，晾晒即可)，最后加入双氧水分解剩余的次氯酸根，双氧水的加入不会增加溶液中的全盐量和氯根含量。
2、该工艺简单易行，设备投入少，处理后的溶液中仅含有氯化钠和微量其他中间产物，可在后续水处理后回用，环境友好，适合推广。
具体实施方式：
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种氢氧化钠溶液吸收氯气处理方法，包括
(a)氯气吸收：将电解氯化钠生产金属钠过程中产生的氯含量小于45vol％废氯气通入浓度为20m％的氢氧化钠溶液中进行反应，反应如下：
Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O [1]
待氢氧化钠消耗完时，氯气继续和水反应，发生如下反应：
Cl2+H2O＝HClO+HCl [2]
直到溶液pH值达到7-8时，视为氯气过量，此时停止通入废氯气；
(b)次氯酸分解：将(a)氯气吸收中得到的吸收氯气后的溶液光照进行次氯酸分解，反应如下：
2HClO＝2HCl+O2↑ [3]
NaClO+HCl＝HClO+NaCl [4]
取样化验，待溶液中的有效氯含量达到1m％以下时结束光照；
(c)次氯酸钠消解：向(b)次氯酸分解中得到的分解次氯酸后的溶液中加入双氧水，消解溶液中剩余的次氯酸钠，反应如下：
NaClO+H2O2＝NaCl+H2O+O2 [6]
直至溶液中无气泡产生后，结束双氧水的通入。
实施例2
一种氢氧化钠溶液吸收氯气处理方法，包括
(a)氯气吸收：将电解氯化钠生产金属钠过程中产生的氯含量小于45vol％废氯气通入浓度为18m％的氢氧化钠溶液中进行反应，反应如下：
Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O [1]
待氢氧化钠消耗完时，氯气继续和水反应，发生如下反应：
Cl2+H2O＝HClO+HCl [2]
直到溶液pH值达到7-8时，视为氯气过量，此时停止通入废氯气；
(b)次氯酸分解：将(a)氯气吸收中得到的吸收氯气后的溶液光照进行次氯酸分解，反应如下：
2HClO＝2HCl+O2↑ [3]
NaClO+HCl＝HClO+NaCl [4]
取样化验，待溶液中的有效氯含量达到1m％以下时结束光照；
(c)次氯酸钠消解：向(b)次氯酸分解中得到的分解次氯酸后的溶液中加入双氧水，消解溶液中剩余的次氯酸钠，反应如下：
NaClO+H2O2＝NaCl+H2O+O2 [6]
直至溶液中无气泡产生后，结束双氧水的通入。
实施例3
一种氢氧化钠溶液吸收氯气处理方法，包括
(a)氯气吸收：将电解氯化钠生产金属钠过程中产生的氯含量小于45vol％废氯气通入浓度为24m％的氢氧化钠溶液中进行反应，反应如下：
Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O [1]
待氢氧化钠消耗完时，氯气继续和水反应，发生如下反应：
Cl2+H2O＝HClO+HCl [2]
直到溶液pH值达到7-8时，视为氯气过量，此时停止通入废氯气；
(b)次氯酸分解：将(a)氯气吸收中得到的吸收氯气后的溶液光照进行次氯酸分解，反应如下：
2HClO＝2HCl+O2↑ [3]
NaClO+HCl＝HClO+NaCl [4]
取样化验，待溶液中的有效氯含量达到1m％以下时结束光照；
(c)次氯酸钠消解：向(b)次氯酸分解中得到的分解次氯酸后的溶液中加入双氧水，消解溶液中剩余的次氯酸钠，反应如下：
NaClO+H2O2＝NaCl+H2O+O2 [6]
直至溶液中无气泡产生后，结束双氧水的通入。
经过实施例1-3处理后的溶液进行检测分析，检测结果列表如下
实施例 c(Cl<sup>-</sup>) c(ClO<sup>-</sup>)
实施例1 15.1221％ 0.0720％
实施例2 13.7903％ 0.0537％
实施例3 17.5823％ 0.0954％
由上表可知，通过控制反应过程降低次氯酸根的产生与使用双氧水消解次氯酸根，可有效降低溶液中的次氯酸根含量，将吸收是氯气基本上均以Cl-的形式存在于溶液中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种氢氧化钠溶液吸收氯气处理方法，其特征在于，包括
(a)氯气吸收：将电解氯化钠生产金属钠过程中产生废氯气通入氢氧化钠溶液中进行反应，反应如下：
Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O [1]
待氢氧化钠消耗完时，氯气继续和水反应，发生如下反应：
Cl2+H2O＝HClO+HCl [2]
直到溶液pH值达到7-8时停止通入废氯气；
(b)次氯酸分解：将(a)氯气吸收中得到的吸收氯气后的溶液光照进行次氯酸分解，反应如下：
2HClO＝2HCl+O2↑ [3]
NaClO+HCl＝HClO+NaCl [4]
取样化验，待溶液中的有效氯含量达到1m％以下时结束光照；
(c)次氯酸钠消解：向(b)次氯酸分解中得到的分解次氯酸后的溶液中加入双氧水，消解溶液中剩余的次氯酸钠，反应如下：
NaClO+H2O2＝NaCl+H2O+O2[6]
直至溶液中无气泡产生后，结束双氧水的通入。
2.根据权利要求1所述的一种氢氧化钠溶液吸收氯气处理方法，其特征在于，在所述(a)氯气吸收中，氢氧化钠溶液通入氯含量小于45vol％的废氯气中。
3.根据权利要求2所述的一种氢氧化钠溶液吸收氯气处理方法，其特征在于，在所述(a)氯气吸收中，所述氢氧化钠的浓度为18-24m％。
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