CN115318345A - 一种次氯酸的制造装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种次氯酸的制造装置及其应用。次氯酸的制造装置瓶盖组件，管道组件和瓶身组件；所述瓶盖组件包括外出口、内入口和上过滤格栅；所述管道组件包括管道和下过滤格栅；所述瓶身组件包括填充物和瓶体；所述管道组件伸入瓶身中，管道组件上部与瓶盖组件固接，瓶盖组件与瓶口旋紧，构成次氯酸制造装置。其中，填充物为PAA/β‑CD/淀粉交联微球，次氯酸盐通过与PAA/β‑CD/淀粉交联微球的充分接触进行离子置换，得到所需次氯酸；所述PAA/β‑CD/淀粉交联微球首先由糊化淀粉固载β‑CD，提高环糊精的吸附能力；再将糊化淀粉固载β‑CD与丙烯酸一同乳化聚合而得到。本发明提供的装置能解决现有技术中制备次氯酸工艺上的缺陷，具有广阔的应用前景。

Description

一种次氯酸的制造装置及其应用

技术领域

本发明涉及弱酸制备技术领域，特别涉及一种次氯酸的制造装置及其应用。

背景技术

众所周知，次氯酸是一种氧化性极强，且极其不稳定的酸，具有杀菌、漂白的作用。被广泛应用于各种不同的领域的杀菌工作中。

在碱性条件下，次氯酸通常会以次氯酸盐的形式存在，其漂白性、氧化性相对酸性条件下的次氯酸均会减弱；而在强酸性条件下，次氯酸又易与强酸发生可逆反应，生成氯气和水，不仅次氯酸浓度会降低，还产生了氯气，具有极大的安全问题。

对于此，为了得到酸性更强的次氯酸，且避免氯气的产生，行业内也提出了使用离子交换树脂进行制备次氯酸的方法。然而目前使用的离子交换树脂制备次氯酸，会存在交换步骤繁琐、树脂再生效果不理想等问题，不同程度上增加了生产成本。

发明内容

发明目的：如上所述，本发明的目的是提供一种不使用酸且不产生实质上有毒的氯气的、用于生产弱酸性次氯酸的装置及应用。

本发明的技术方案：

一种次氯酸的制造装置，包括，

瓶盖组件，所述瓶盖组件包括外出口、内入口和上过滤格栅；

管道组件，所述管道组件包括管道和下过滤格栅；

瓶身组件；所述瓶身组件包括填充物和瓶体；

所述管道组件伸入瓶身中，管道组件上部与瓶盖组件固接，瓶盖组件与瓶口旋紧，构成次氯酸制造装置。

在一些实施方案中，所述填充物为聚丙烯酸/β-环糊精/淀粉交联微球。

在一些实施方案中，所述填充物的体积大于上过滤格栅和下过滤格栅的栅条间的空隙宽度，防止填充物聚丙烯酸/β-环糊精/淀粉交联微球流失，也避免制备得到的次氯酸水溶液中含有杂质。

在一些实施方案中，所述填充物占瓶体体积的80～90％。

在一些实施方案中，所述填充物的制备方法为将糊化淀粉固载的β-环糊精与丙烯酸进行乳液聚合得到。所述填充物的制备方法，还包括，

(1)将可溶性淀粉加入水中制备成淀粉分散液，水浴加热搅拌后，干燥得到糊化淀粉；

(2)将糊化淀粉、β-环糊精、有机酸、磷酸的酸式盐与水混合后加热溶解，烘干得到淀粉固载的β-环糊精；

(3)向反应器中加入含有乳化剂的油相，再加入含有丙烯酸单体、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、淀粉固载的β-环糊精和缓冲剂的水相，搅拌均匀后加入引发剂，升温进行乳液聚合；

(4)将步骤(3)的反应液破乳，得到聚丙烯酸/β-环糊精/淀粉交联微球。

在一些实施方案中，所述糊化淀粉与β-环糊精的质量比为0.05～0.2：1；所述丙烯酸单体、N，N-亚甲基双丙烯酰胺和淀粉固载的β-环糊精的质量比为100：0.5～1：50～120。

在一些实施方案中，所述乳化剂为OP-10和Tween 60的混合物；优选的，OP-10和Tween 60的质量比为1：1。

在一些实施方案中，所述乳液聚合反应温度为250～350℃，反应时间为1.5～3h。

在另一方面，本发明还提供所述的次氯酸的制造装置在制备次氯酸水溶液上的应用，包括：将次氯酸盐溶液从内入口通入，次氯酸盐通过管道和下过滤格栅，进入瓶体，与填充物进行离子交换，离子交换后的液体注满瓶体后，通过上过滤格栅，从外出口流出，得到次氯酸水溶液。

有益效果：

本发明提供了一种次氯酸的制造装置及其应用。次氯酸盐溶液从装置的内入口通入，次氯酸盐通过管道和下过滤格栅，进入瓶体，与填充物进行离子交换，离子交换后的液体注满瓶体后，通过上过滤格栅，从外出口流出；次氯酸盐通过与填充物PAA/β-CD/淀粉交联微球的充分接触进行离子置换，得到所需次氯酸；所述PAA/β-CD/淀粉交联微球首先由糊化淀粉固载β-CD，提高环糊精的吸附能力；再将糊化淀粉固载β-CD与丙烯酸一同乳化聚合而得到。所述装置能够与200ppm～15000ppm的次氯酸盐进行离子交换，在不产生氯气的情况下，得到依旧具有漂白性能的、稳定性好的次氯酸。由糊化淀粉固载β-CD与PAA聚合物交联填充，能够进一步提高PAA对次氯酸盐阳离子的吸附和置换效果，通过调节糊化淀粉固载β-CD与PAA的比例调控网络骨架结构，加强在碱液中离子交换的稳定性，能够有效提高次氯酸制造装置的制备效率。本发明提供的装置能够解决现有技术中制备次氯酸工艺上的缺陷，具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明所述的次氯酸的制造装置。

图2为本发明所述的次氯酸的制造装置中，圈A的放大示意图。

图中，100、瓶盖组件；101、外出口；102、内入口；103、上过滤格栅；200、管道组件；201、管道；202、下过滤格栅；300、瓶身组件；301、填充物；302、瓶体。

具体实施方式

以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下，可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。

本发明以下实施例所采用的原料均为市售成品，实施例中所采用β-环糊精(β-Cyclodextrin，β-CD)购自国药集团化学试剂有限公司；可溶性淀粉购自杭州普罗星淀粉有限公司；丙烯酸(AA)购自上海凯茵化工有限公司；N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、OP-10、Tween 60均为化学纯，购自上海麦克林生物化学科技有限公司。

本申请实施例中所用试剂，若无特殊说明，均为普通市售分析纯。

制备淀粉固载β-CD

将可溶性淀粉加入水中制备成6％质量分数的淀粉分散液，置于60℃水浴中加热并300rpm下搅拌1h后，鼓风干燥并过100目筛，得到糊化淀粉样品。准确称取β-CD 5g，柠檬酸5g，NaH₂PO₄ 0.5g，加入0.8g糊化淀粉样品和200ml水，混合加热至溶解。将溶液倒入培养皿，放置鼓风恒温烘箱中140℃下加热3小时。产物用去离子水多次浸泡和洗涤后放入烘箱中60℃下干燥3小时，得最终样品淀粉固载的β-CD。

制备PAA/β-CD/淀粉交联微球

先将丙烯酸单体使用5％质量分数的NaOH和20％质量分数的NaCl混合水溶液洗涤，洗涤时间1min，洗涤结束后用清水冲洗单体至中性。

向250ml的三口烧瓶中加入8g OP-10和Tween 60(质量比1:1)的环己烷混合溶液，升温至300℃，再向其中缓慢加入AA、MBA、糊化淀粉固载的β-CD和丙三醇液(调整pH7.4)混合的去离子水溶液，AA、MBA、糊化淀粉固载的β-CD的质量比为100：100：0.6，油水比1：6。持续搅拌30min，然后向混合溶液中加入6g过硫酸铵(APS)，继续搅拌10min，反应1.5h。

将上述乳液用无水乙醇破乳，取沉淀继续用无水乙醇洗涤3次后用水洗涤，烘干得到PAA/β-CD/淀粉交联微球，以下简称交联微球。

组装次氯酸的制造装置

参阅图1～2，为本发明产品一种次氯酸的制造装置，包括，

瓶盖组件100，所述瓶盖组件100包括外出口101、内入口102和上过滤格栅103；管道组件200，所述管道组件200包括管道201和下过滤格栅202；瓶身组件300；所述瓶身组件300包括填充物301和瓶体302；所述管道组件200伸入瓶身300中，管道组件200上部与瓶盖组件100通过螺纹或其他形式固接，瓶盖组件100与瓶口通过螺旋旋紧，构成次氯酸制造装置。

所述填充物301为上述制备的PAA/β-CD/淀粉交联微球。

所述填充物301的体积大于上过滤格栅103和下过滤格栅202栅条间的空隙宽度。

所述填充物301的制备方法为将糊化淀粉固载的β-环糊精与丙烯酸进行乳液聚合得到。

具体组装方法包括：先将填充物301填充瓶体302底部，将管道组件200组装好后，将管道201上端固接在瓶盖组件100内，再将管道组件200伸入瓶体302，从瓶盖组件100与瓶体302的瓶口间的空隙中，继续填入填充物301，直至将瓶体302内空腔体积填满90％，将瓶盖组件100与瓶口旋紧，组成次氯酸的制造装置。

本发明所述产品次氯酸的制造装置的应用包括，将次氯酸盐溶液从内入口102通入，次氯酸盐沿内入口102通过管道201和下过滤格栅202，进入瓶体302，在瓶体302中与填充物301聚丙烯酸/β-环糊精/淀粉交联微球中的羟基进行离子交换，离子交换后钠离子接枝聚丙烯酸/β-环糊精/淀粉交联微球上，氢离子被置换下来，与次氯酸根形成次氯酸溶液；在液体不断注入充满瓶体302后，液面上升，通过上过滤格栅103，从外出口101流出，得到次氯酸水溶液。

具体应用为：使用6升/min的泵将200ppm的次氯酸钠溶液从上述组装的体积为3L的次氯酸制造装置的内入口102通入，持续一分钟，从外出口101得到次氯酸。对所得次氯酸进行如下检测：

检测酸性：使用便携式pH计HM-30P(东亚DKK股份公司)测量次氯酸的pH值。

检测稳定性：将上述不同交联微球制备得到的次氯酸，分别置入40℃环境条件下保存2个月，测试存放后次氯酸的游离有效氯含量。

测试数值如表1所示。

表1

使用6升/min的泵将不同浓度的次氯酸钠溶液多次通入上述次氯酸的制造装置中，得到次氯酸。对所得次氯酸进行pH检测，测试数值如表2、表3所示。

表2

表3

由上述实施例和对比例可以看出，本申请提供的一种次氯酸的制造装置，制备所得的次氯酸的制造装置可以在不产生氯气的情况下，交换浓度自200ppm～15000ppm的次氯酸盐，制备得到弱酸次氯酸，所得次氯酸依旧具有漂白活性，稳定性好。

特别的，由糊化淀粉固载的β-CD给PAA提供了稳定的支撑，双网络的结构设计使得聚合物可以在化学吸附和物理包合的双重作用下，加强在碱液中离子交换的稳定性，能够有效提高次氯酸制造装置的制备效率；本申请所提供的次氯酸的制造装置可以方便有效的减少制备次氯酸的步骤，提高制备效率，降低制备成本。

本发明还可以由其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种次氯酸的制造装置，其特征在于，包括：

瓶盖组件（100），所述瓶盖组件（100）包括外出口（101）、内入口（102）和上过滤格栅（103）；

管道组件（200），所述管道组件（200）包括管道（201）和下过滤格栅（202）；

瓶身组件（300）；所述瓶身组件（300）包括填充物（301）和瓶体（302）；

所述管道组件（200）伸入瓶身（300）中，管道组件（200）上部与瓶盖组件（100）固接，瓶盖组件（100）与瓶口旋紧，构成次氯酸制造装置。

2.根据权利要求1所述的次氯酸的制造装置，其特征在于，所述填充物（301）为聚丙烯酸/β-环糊精/淀粉交联微球。

3.根据权利要求1或2所述的次氯酸的制造装置，其特征在于，所述填充物（301）的粒径大于上过滤格栅（103）和下过滤格栅（202）栅条间的空隙宽度。

4.根据权利要求1或2所述的次氯酸的制造装置，其特征在于，所述填充物（301）占瓶体（302）体积的80~90 %。

5.根据权利要求1~2任一所述的次氯酸的制造装置，其特征在于，所述填充物（301）的制备方法为将糊化淀粉固载的β-环糊精与丙烯酸进行乳液聚合得到。

6.根据权利要求5所述的次氯酸的制造装置，其特征在于，所述填充物（301）的制备方法，还包括，

（1）将可溶性淀粉加入水中制备成淀粉分散液，水浴加热搅拌后，干燥得到糊化淀粉；

（2）将糊化淀粉、β-环糊精、有机酸、磷酸的酸式盐与水混合后加热溶解，烘干得到淀粉固载的β-环糊精；

（3）向反应器中加入含有乳化剂的油相，再加入含有丙烯酸单体、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、淀粉固载的β-环糊精和缓冲剂的水相，搅拌均匀后加入引发剂，升温进行乳液聚合；

（4）将步骤（3）的反应液破乳，得到聚丙烯酸/β-环糊精/淀粉交联微球。

7.根据权利要求6所述的次氯酸的制造装置，其特征在于，所述糊化淀粉与β-环糊精的质量比为0.05~0.2：1；所述丙烯酸单体、N，N-亚甲基双丙烯酰胺和淀粉固载的β-环糊精的质量比为100：0.5~1：50~120。

8.根据权利要求6所述的次氯酸的制造装置，其特征在于，所述乳化剂为OP-10和Tween60的混合物。

9.根据权利要求6所述的次氯酸的制造装置，其特征在于，所述乳液聚合反应温度为250~350℃，反应时间为1.5~3 h。

10.权利要求1~9任意一项所述次氯酸的制造装置在制备次氯酸上的应用，包括：将次氯酸盐溶液从内入口（102）通入，次氯酸盐通过管道（201）和下过滤格栅（202），进入瓶体（302），与填充物（301）进行离子交换，离子交换后的液体注满瓶体（302）后，通过上过滤格栅（103），从外出口（101）流出，得到次氯酸水溶液。

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