CN1230517A - 一种新的二氧化氯发生方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种新的二氧化氯发生方法,是利用蔗糖与氯酸钠和硫酸,在适当物料比、反应温度、反应酸度、反应时间等条件下反应发生或生产CIO2;实施CIO2发生的装置是由多级的CIO2反应器、自动投药系统、CIO2投加系统、自动温控系统、自动排液系统和控制器组成。由本发明产生CIO2的突出优点是成本低,易为用户所接受;其次是药剂转化彻底,产品纯度高。本发明提出的连续自动生产CIO2的方法,可在我国水消毒及其它领域中推广应用。

Description

一种新的二氧化氯发生方法和装置
本发明为二氧化氯(ClO2)发生的一种最新方法，定名为HJL法。
饮用水氯消毒已有近百年历史，但近年来对消毒中产生的卤仿等有机卤代物的潜在危害，已引起世界各国的强烈关注和共识，用新型消毒剂替代液氯已势在必行。研究已证明，二氧化氯(ClO2)消毒不仅不产生卤仿等有机卤代物，且可在广泛PH范围内对细菌、病毒、藻类和浮游动物等微生物的消毒效果明显优于液氯；同时ClO2对水中的酚类和Fe2+、Mn2+、S2-、CN-等有机和无机污染物均有很好的去除效果，还有优良的脱色除味性能。ClO2已被列为取代氯消毒的首选药物之一。但是，目前国内外ClO2的发生方法，除其收率和纯度不尽人意外，其成本极其昂贵，导致用户望而却步，这是ClO2不能得到广泛推广应用的要害。
本文发明的目的，在于提出一种新的ClO2发生方法，使其成本显著下降，同时使其发生或生产的ClO2收率、纯度令人满意，加快和促进ClO2在我国水处理等领域的大面积推广应用。
本发明的另一目的在于提供一种用于ClO2发生的设备。
为完成本发明的任务，采用如下技术方案：
本发明的ClO2发生方法中采用蔗糖、氯酸钠或氯酸钾和硫酸反应生成ClO2的反应原理是：
    (1)
又1mol蔗糖水解后生成1mol葡萄糖(醛糖)和1mol果糖(酮糖)，它们在NaClO3和H2SO4存在下，均能被氧化生成ClO2，其反应如下：     (2)
      D-(+)葡萄糖 D-(-)果糖     (3)
本发明的二氧化氯发生方法是采用蔗糖-甘蔗糖或甜菜糖C12H22O11、氯酸钠NaClO3或氯酸钾KClO3和硫酸H2SO4为原料，在适当物料比、反应温度、反应酸度和反应时间等条件下反应发生或生产ClO2。
(1)采用的原料-蔗糖为市售普通食糖，易溶于水，廉价易得；氯酸钠或氯酸钾原料来源易得，但氯酸钠比氯酸钾的市场价格较低；硫酸国内市场来源充足，易得，还可用盐酸HCl，但有Cl2产生，影响产品纯度。
(2)在本发明的ClO2发生方法中，蔗糖为还原剂，NaClO3为氧化剂、H2SO4提供强酸度，并按物料平衡投加稍过量的H2SO4溶液，在50℃-70℃、不断搅拌和减压下，反应20-40min生成ClO2。
按设计，实施ClO2发生的装置是由多级的ClO2反应器(一体多级串联ClO2反应器或多体多级串联ClO2反应器)、自动投药系统、ClO2投加系统、自动温控系统和自动排液系统以及控制器组成。
下面结合附图(见附图)给出本发明的最佳实施例。
(1)，如图所示，所述的ClO2反应器
Figure A9810096200051
(二级)中设有微孔布气器⑤和呈喇叭状的气液分离器 及溢流堰⑨，顶部和测面的输气管⑥与水射器⑦相通，反应器设有安全阀⑬；在第一级ClO2反应器 上侧部设有NaClO3混合溶液投加管③和H2SO4投加管④。一级反应器
Figure A9810096200054
中的溢流堰⑨内的溢流管⑩与下一级ClO2反应器 串通，使各级ClO2反应器
Figure A9810096200056
相互串联。
(2)所述的投药系统是在NaClO3混合溶液投加管③和H2SO4投加管④上分别装有计量泵①和②。
(3)所述的温控系统是指在ClO2反应器 外侧装有加热器
Figure A9810096200062
(内设过热保护装置)、风泵 和温度传感器⑥。
(4)所述的ClO2控制系统是指在消毒池 中设有ClO2检测器⑧。所述的排液系统是指第二级ClO2反应器
Figure A9810096200065
中溢流堰⑨通过排液管与自动排液系统
Figure A9810096200066
相通。
(5)所述的控制器 是与消毒池
Figure A9810096200068
中的ClO2检测器⑧以及计量泵①和②连通，用来控制与调节ClO2发生量和反应药剂投加量；所述的控制器
Figure A9810096200069
还与温度传感器、加热器
Figure A98100962000610
和风泵 以及排液系统
Figure A98100962000612
连通，用来控制反应温度和自动排液。
实施本发明，NaClO3、蔗糖和H2SO4由投加系统按物料平衡稍过量的物料投入ClO2反应器
Figure A98100962000613
内，由加热器
Figure A98100962000614
提供反应温度50℃-70℃，在微孔布气器⑤吹出的均匀气泡强烈搅动和吹脱下，反应生成的ClO2气体在气液分离器 内及时和反应液分离，并经输气管⑥和水射器⑦与高压水混合，溶于水中的ClO2溶液进入消毒池 内；反应后的废液则由下一级(二级)ClO2反应器
Figure A98100962000617
中溢流堰⑨流入排液管经自动排液系统
Figure A98100962000618
自动排放。
在消毒池⑧内，ClO2检测器⑧随时检测水中ClO2的含量，其检测信号迅速反馈给控制器
Figure A98100962000619
，并随时调节计量泵①、②的投药量，保证消毒水中所需的ClO2含量。
本发明最突出特点是ClO2生产成本低，每生产1吨ClO2仅需1.8万元，由于ClO2的优良特性，使ClO2在饮用水中投加量仅为液氯的1/6～1/8左右，ClO2处理1吨水的药剂费只比液氯多或不到0.01元。本发明的另一特点是结构设计合理、操作安全方便，运行稳定可靠，可使ClO2的收率和纯度分别达到88％和98％以上。
本发明在国内首次实现了ClO2最低成本生产和自动控制运行，可满足各类水消毒以及其它领域中的现场实际应用。

Claims (8)

1．一种新的二氧化氯发生方法，其特征在于它应用了蔗糖为原料，与氯酸钠或氯酸钾和硫酸或盐酸反应生成ClO2。
2．如权利要求1所述的一种二氧化氯发生方法，其特征在于蔗糖包括甘蔗糖和甜菜糖。
3．如权利要求1所述的一种二氧化氯发生方法，其特征在于反应原料按物料平衡投加稍过量的硫酸。
4．如权利要求1所述的一种ClO2发生方法，其特征在于蔗糖、NaClO3和H2SO4溶液在50-70℃下反应生成ClO2。
5．如权利要求1所述的一种ClO2发生方法，其特征在于蔗糖、NaClO3和H2SO4溶液的反应必须在不断搅拌和减压下，反应20-40min生成ClO2；
6．实施ClO2发生的装置是由一体多级串联的ClO2反应器
Figure A9810096200021
、也可为多体多级串联ClO2反应器、自动投药系统、ClO2投加系统、自动温控系统、自动排液系统和控制器组成。其进一步特征在于所述的ClO2反应器①采用二级或多级串联形式，每一级内部均设有微孔布气器⑤、呈喇叭状的气液分离器
Figure A9810096200022
及溢流堰⑨，且在第一级ClO2反应器 上侧部设有氯酸钠混合溶液投加管③和硫酸投加管④，第一级ClO2反应器
Figure A9810096200024
隘流堰⑨内的溢流管⑩与下一级反应器串通；第二级反应器①中溢流堰⑨通过排液管与自动排液系统
Figure A9810096200025
相通。
7．如权利要求6所述的实施ClO2发生的装置，其特征在于所述的投药系统是原料投加管③、④上分别设有计量泵①和②，且计量泵①和②受控制器
Figure A9810096200031
控制；另一特征在于所述的ClO2投加系统是置于消毒池 内的ClO2检测器⑧的检测信号反馈给控制器
Figure A9810096200033
，自动控制计量泵①、②，以按消毒水所需的ClO2的量来调节和控制药剂的投加量。
8．如权利要求6所述的实施ClO2发生的装置，其特征在于所述的温控系统是置于反应器
Figure A9810096200034
内的温度传感器的温度信号反馈给控制器 ，并通过加热器
Figure A9810096200036
和风泵 自动控制所需温度。
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