CN115771902B - 一种利用氯气和强碱制盐水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用氯气和强碱制盐水的方法，该方法通过加入镍化合物在氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中，然后通入氯气，产生的次氯酸钠立即大部分分解为氯化钠，然后保温一段时间，继续分解剩余次氯酸钠，最后得到盐水。本发明公开的利用氯气和强碱制盐水的方法属于氯气的无害化处理过程，可以解决氯碱生产企业或用氯企业在生产过程中产生的各种质量分数的废氯的处理问题。
Description
技术领域
本发明属于盐水制备技术领域，具体涉及到一种利用氯气和强碱制盐水的方法。
背景技术
随着我国化工行业的迅速发展，氯碱工业也得到了发展。但是，氯碱生产技术、设备仍然比较落后，无法适应新的发展形势。尤其是废氯气处理技术不成熟，严重影响了我国的生态环境保护。为了推进氯碱工业的可持续发展、缓解废氯气对生态环境的污染，应继续加大对废氯气处理方法的研究力度，从而为氯碱企业治理废氯气提供可靠的参考。废氯气是指以氯气为主的混合气体，属于有毒物质，不仅会破坏生态环境，还会威胁到人们的身体健康。例如，车内空气中的氯气质量分数不能超过1mg/m3，如果超过这一标准，就会造成人体中毒。
现有技术中处理废氯气的方法，如氯碱工业是指通过电解氯化钠溶液来制取氢氧化钠溶液、氯气、氢气并以其为原料的工业，在生产中难免会出现废氯气。若是不能及时处理这些废氯气，直接将其排放到空气中，就会造成大气污染。当其质量分数积累到一定值时，有可能引发爆炸事故。而碱液吸收方法是指用氢氧化钠溶液吸收氯气，使其发生反应，生成稳定的次氯酸钠、氯化钠、水等物质。其中，次氯酸钠可作漂白剂。需要注意的是，该反应属于放热反应，会产生大量的热。所以，要采取合适的方法及时转移热量，并控制反应温度，以免氯发生分解，导致废氯气吸收效果受到影响。另外，还需控制废氯气的通氯量。因为通氯量过大会导致生产的次氯酸钠再次发生分解，生成氯气。因此生产过程不容易控制，有发生危险的风险，同时大部分需加入盐酸或者亚硫酸钠处理完有效氯后排放，处理成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用氯气和强碱制盐水的方法，可以降低废氯的处理成本，起到循环使用的效果。
为达上述目的，本发明提供了一种利用氯气和强碱制盐水的方法，包括以下步骤：
首先配置强碱溶液，加入镍基化合物并通入氯气加热进行反应，反应过程中当pH值低于10.0后，即刻停止通入氯气，保温分解后，即刻制得氯化物盐水。
进一步地，强碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，强碱溶液的质量分数为1-18％。
进一步地，强碱溶液的质量分数为10-17％。
进一步地，镍基化合物为氢氧化镍、氯化镍和羟基氧化镍中一种或几种，所述镍基氧化物的加入量为强碱溶液质量的0.1‰～5‰。
进一步地，氯气的纯度为1-100％，当氯气纯度不是100％时，杂质气体应为氮气、氧气等不与氯气和氢氧化钠(钾)反应的气体。
进一步地，保温分解的时间为5-120min。
进一步地，反应和保温分解的温度为50-90℃。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、本发明的镍基化合物为催化剂，其催化分解率可以达到99％以上，并且镍基化合物在反应溶液中的存在状态为固体，其在反应后可以过滤出来反复使用，符合环保的理论。
2、本发明的原料成本低，催化剂能重复使用，镍基催化剂过滤后为纯洁盐水，可直接应用氯碱工业等生产，绿色环保。
具体实施方式
现有技术中的氯气处理，并生成盐水的工艺主要有两种：
1、氯气与氢氧化钠(钾)反应后生成次氯酸钠，然后升温，加入盐酸，保温并反应一定时间，分解掉大部分次氯酸钠，仍然残留少量游离氯。
2、氯气与氢氧化钠(钾)反应后生成次氯酸钠，然后加入亚硫酸钠，反应生成氯化钠和硫酸钠混合溶液。
上述两种处理氯气的方法的成本均比较高，特别是第2种成本更高，且生成的氯化钠和硫酸钠混合溶液不能直接使用。
本发明公开了一种利用氯气和强碱制盐水的方法，包括以下步骤：配置一定质量分数的氢氧化钠(钾)溶液，加入镍基化合物，然后通入氯气，氯气与氢氧化钠(钾)反应生成次氯酸钠，大部分生成的次氯酸钠在镍基化合物的催化下分解为氧气和氯化钠(钾)，控制反应pH最低到10后停止通入氯气，停止通气后继续催化分解一段时间，通氯过程和停气后继续催化分解过程须保温。
本发明中，氯化镍通过如下反应生成羟基氧化镍，2NiCl2+NaClO+4NaOH＝2NiOOH+5NaCl+H2O，
本发明中，羟基氧化镍或氢氧化镍可以使次氯酸钠分解为氯化钠和氧气，加速反应进行。
2NaClO(aq)→2NaCl(aq)+O2(g)。
以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供了一种利用氯气和强碱制盐水的方法，包括以下步骤：
取样配置好的氢氧化钠1000mL，质量分数为10.16％，加入1g氯化镍，置于70℃水浴中，通入72％氯气，在pH为10.25时停止通氯，继续保温反应30min，过滤掉镍基化合物，取滤液测定有效氯未检出。
实施例2
本实施例提供了一种利用氯气和强碱制盐水的方法，包括以下步骤：
取样配置好的氢氧化钠1000mL，质量分数为10.16％，加入实施例1试验后过滤出来的镍基化合物羟基氧化镍，置于70℃水浴中，通入72％氯气，在pH为10.34时停止通氯，继续保温反应30min，取样品测定有效氯未检出。
实施例3
本实施例提供了一种利用氯气和强碱制盐水的方法，包括以下步骤：
取样配置好的氢氧化钠1000mL，质量分数为2％，加入1g氢氧化镍，置于50℃水浴中，通入10％氯气，在pH为10.15时停止通氯，继续保温反应1h，过滤掉镍基化合物，取滤液测定有效氯未检出。
对比例1
本对比例提供了一种利用氯气和强碱制盐水的方法，包括以下步骤：
取样配置好的氢氧化钠1000mL，质量分数为2％，加入1g氢氧化镍，置于50℃水浴中，通入10％氯气，在pH为8.5时停止通氯，继续保温反应1h，过滤掉镍基化合物，取滤液测定有效氯浓度为9ppm。
对比例2
取样配置好的氢氧化钠1000mL，质量分数为2％，加入1g氢氧化镍，置于30℃水浴中，通入10％氯气，在pH为10.15时停止通氯，继续保温反应1h，过滤掉镍基化合物，取滤液测定有效氯的含量为62ppm。
对比例3
取样配置好的氢氧化钠1000mL，质量分数为2％，加入1g氢氧化镍，置于95℃水浴中，通入10％氯气，在pH为10.15时停止通氯，继续保温反应1h，过滤掉镍基化合物，取滤液测定有效氯得到含量为未检出，但是温度高会有氯气溢出，且不经济。
对比例4
取样配置好的氢氧化钠1000mL，质量分数为2％，加入0.001g氢氧化镍，置于50℃水浴中，通入10％氯气，在pH为10.15时停止通氯，继续保温反应1h，过滤掉镍基化合物，取滤液测定有效氯的含量为113ppm。
综上可以看出，本发明提供的利用氯气和强碱制盐水的方法，步骤简单，原材料易得，成本较低。并且在本发明的制盐水的方法中，反应的温度、pH值以及镍基化合物得到使用量均会对反应的结果造成影响，只有在本发明公开的参数范围内，才能达到最佳的制备盐水的效果。
虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
Claims (2)
1.一种利用氯气和强碱制盐水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先配置强碱溶液，加入镍基化合物，在50-90℃水浴条件下通入氯气进行反应，反应过程中当pH值为10.0-10.34时停止通入氯气，继续保温分解5-120min后，制得氯化物盐水；
所述强碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述强碱溶液的质量分数为1-18%；所述镍基化合物为氢氧化镍、氯化镍和羟基氧化镍中一种或几种，所述镍基化合物的加入量为强碱溶液质量的0.1‰~5‰；
所述氯气的纯度为1-100%，当氯气纯度不是100%时，杂质气体应为氮气、氧气等不与氯气和氢氧化钠及氢氧化钾反应的气体。
2.如权利要求1所述的利用氯气和强碱制盐水的方法，其特征在于，所述强碱溶液的质量分数为10-17%。
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