本發(fā)明涉及二氧化氯溶液在制漿漂白及水處理領(lǐng)域的穩(wěn)定性與可行性研究，具體是一種提高二氧化氯溶液穩(wěn)定性的方法。

背景技術(shù)：

二氧化氯水溶液因在高溫、光照等條件下易揮發(fā)，通常會發(fā)生歧化反應(yīng)生成次氯酸鹽和氯酸鹽，導(dǎo)致二氧化氯的儲存和運輸受到限制。為了防止二氧化氯的分解，一般采用低溫、避光儲藏。然而，較低溫度的二氧化氯不利于紙漿的漂白。因此，如何讓二氧化氯預(yù)熱后再與紙漿混合進行漂白一直是研究者們所關(guān)注的問題。

穩(wěn)定性二氧化氯溶液經(jīng)酸活化后可以用于漂白、殺毒、殺菌等行業(yè)。用PVP、PCTS、EDTA等作為特定的穩(wěn)定劑，得到有機穩(wěn)定性二氧化氯溶液，這種穩(wěn)定性二氧化氯溶液中二氧化氯主要以亞氯酸根離子的形態(tài)存在，而非二氧化氯分子，顯然，制備此類穩(wěn)定性二氧化氯溶液，不但增加成本，其性能和應(yīng)用也會受到一定的限制。

目前，在人們對環(huán)境質(zhì)量要求的迫使下，漸漸地，常規(guī)二氧化氯漂白被高溫二氧化氯漂白取而代之。高溫二氧化氯漂白效率高、漂白漿白度高、不易返黃、漂白廢水污染少，但高溫二氧化氯漂白能耗較高，若將漂白段余熱回收利用可大大減少漂白車間的能耗，降低漂白成本。

采用高溫二氧化氯漂白段余熱預(yù)熱二氧化氯已經(jīng)成為可能，將低溫的二氧化氯溶液預(yù)熱后與漿料混合，可縮小漂白液和漿料之間的溫差，減少混合漿料的升溫時間，減少加熱蒸汽的用量，節(jié)省加熱成本。而二氧化氯直接預(yù)熱會發(fā)生分解。在低溫條件下將二氧化氯用穩(wěn)定劑轉(zhuǎn)化為亞氯酸鹽，亞氯酸鹽在加熱時非常穩(wěn)定，預(yù)熱后含亞氯酸鹽的溶液用鹽酸酸化后釋放二氧化氯，此時的二氧化氯已經(jīng)具有較高的溫度，將預(yù)熱后的二氧化氯與漿料混合后再進行漂白不僅能提高二氧化氯的漂白效率，又能節(jié)省漂白成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種提高二氧化氯溶液穩(wěn)定性的方法。以過磷酸二氫鈉(NaH₂PO₄/H₂O)或過磷酸氫二鈉(Na₂HPO₄/H₂O₂)用作二氧化氯穩(wěn)定劑，利用蒸汽余熱預(yù)熱ClO₂，旨在與漿料混合前將二氧化氯由低溫變?yōu)楦邷?，減少蒸汽的用量、降低漂白成本。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種提高二氧化氯溶液穩(wěn)定性的方法，在2～6℃的二氧化氯溶液中加入NaH₂PO₄/H₂O₂或Na₂HPO₄/H₂O₂穩(wěn)定劑；二氧化氯在穩(wěn)定體系中轉(zhuǎn)化為ClO₂^-，預(yù)熱時ClO₂^-在NaH₂PO₄和Na₂HPO₄構(gòu)成的酸堿緩沖體系中非常穩(wěn)定，預(yù)熱后每升二氧化氯溶液中加入0.14mol的鹽酸溶液酸化，ClO₂^-和H⁺反應(yīng)釋放ClO₂；預(yù)熱后二氧化氯的溫度為40～50℃，用碘量法測定預(yù)熱前后二氧化氯溶液中二氧化氯的濃度；具體操作步驟如下：

1.濃度為10.77g/L～10.92g/L的二氧化氯水溶液的儲存溫度為2℃～6℃，向1升低溫二氧化氯溶液中加入0.1mol/L NaH₂PO₄/H₂O₂或Na₂HPO₄/H₂O₂穩(wěn)定劑0.02L～0.03L，低溫的二氧化氯溶液在穩(wěn)定劑NaH₂PO₄/H₂O₂或Na₂HPO₄/H₂O₂的存在下用50℃水浴加熱，預(yù)熱后向含有大量Cl₂O₂存在的溶液中加入0.05～0.1mol的鹽酸溶液進行酸化。用碘量法測定預(yù)熱前后二氧化氯溶液中二氧化氯的濃度；所述穩(wěn)定劑的加入量為每升二氧化氯溶液中加入0.1mol/L的NaH₂PO₄/H₂O₂穩(wěn)定劑0.02～0.03L或每升二氧化氯溶液中加入0.1mol/L的Na₂HPO₄/H₂O₂穩(wěn)定劑0.02～0.03L，然后在50℃水浴中加熱，預(yù)熱后向含有大量ClO₂^-的溶液中加入0.14mol的鹽酸溶液進行酸化。用碘量法測定預(yù)熱前后溶液中二氧化氯的濃度。所述穩(wěn)定劑中兩種成分體積比為NaH₂PO₄:H₂O₂＝0.06～0.07:1和Na₂HPO₄:H₂O₂＝0.2～0.3:1。

2.通過對添加該穩(wěn)定劑的二氧化氯溶液進行預(yù)熱，與預(yù)熱前相比，預(yù)熱后二氧化氯由2℃～6℃變?yōu)?6℃～50℃；沒有添加穩(wěn)定劑的二氧化氯濃度由10.77g/L～10.92g/L變?yōu)?.50g/L～1.88g/L；添加穩(wěn)定劑的二氧化氯的濃度由10.77g/L～10.92g/L變?yōu)?.28g/L～9.69g/L；相對于沒有添加穩(wěn)定劑的二氧化氯，預(yù)熱后的濃度增加79.75％～84.55％。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1.這種二氧化氯穩(wěn)定劑綠色環(huán)保、廉價易得。

2.通過添加穩(wěn)定劑，能保證二氧化氯的溫度由2～6℃的低溫升到40～50℃，保證二氧化氯溶液中二氧化氯的濃度基本不變。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述，但是本發(fā)明要求保護的范圍并不限于此。

本發(fā)明一種提高二氧化氯穩(wěn)定性的方法涉及到的主要反應(yīng)有：

2ClO₂+2H₂PO₄^-+H₂O₂→2ClO₂^-+2H₃PO₄+O₂

2ClO₂+2HPO₄^2-+H₂O₂→2ClO₂^-+2H₂PO₄^-+O₂

2ClO₂^-+4H⁺→ClO₂+Cl^-+2H₂O

在2～6℃的二氧化氯溶液中加入NaH₂PO₄/H₂O₂或Na₂HPO₄/H₂O₂穩(wěn)定劑；二氧化氯在穩(wěn)定體系中轉(zhuǎn)化為ClO₂^-，預(yù)熱時ClO₂^-在NaH₂PO₄和Na₂HPO₄構(gòu)成的酸堿緩沖體系中非常穩(wěn)定，預(yù)熱后每升二氧化氯溶液中加入0.14mol的鹽酸溶液酸化，ClO₂^-和H⁺反應(yīng)釋放ClO₂；預(yù)熱后二氧化氯的溫度為40～50℃，用碘量法測定預(yù)熱前后二氧化氯溶液中二氧化氯的濃度。

實施例1

濃度為10.92g/L的二氧化氯水溶液的儲存溫度為2℃，向1升低溫二氧化氯溶液中加入0.1mol/LNaH₂PO₄/H₂O₂穩(wěn)定劑0.02L。然后在50℃水浴中加熱，預(yù)熱后向含有大量ClO₂^-的溶液中加入0.14mol的鹽酸溶液進行酸化。用碘量法測定預(yù)熱前后溶液中二氧化氯的濃度。所述穩(wěn)定劑中兩種成分體積比為NaH₂PO₄:H₂O₂＝0.06:1。

通過對二氧化氯進行預(yù)熱，與預(yù)熱前相比，預(yù)熱后二氧化氯的溫度由2℃變?yōu)?7℃，沒有添加穩(wěn)定劑的二氧化氯濃度由10.92g/L變?yōu)?.55g/L，添加穩(wěn)定劑的二氧化氯的濃度由10.92g/L變?yōu)?.54g/L；相對于沒有添加穩(wěn)定劑的二氧化氯，預(yù)熱后的濃度增加83.72％。

實施例2

濃度為10.87g/L的二氧化氯水溶液的儲存溫度為6℃，向1升低溫二氧化氯溶液中加入0.1mol/LNaH₂PO₄/H₂O₂穩(wěn)定劑0.03L。然后在50℃水浴中加熱，預(yù)熱后向含有大量ClO₂^-的溶液中加入0.14mol的鹽酸溶液進行酸化。用碘量法測定預(yù)熱前后溶液中二氧化氯的濃度。所述穩(wěn)定劑中兩種成分體積比為NaH₂PO₄:H₂O₂＝0.07:1。

通過對二氧化氯進行預(yù)熱，與預(yù)熱前相比，預(yù)熱后二氧化氯的溫度由6℃變?yōu)?8.5℃，沒有添加穩(wěn)定劑的二氧化氯濃度由10.87g/L變?yōu)?.50g/L，添加穩(wěn)定劑的二氧化氯的濃度由10.87g/L變?yōu)?.69g/L；相對于沒有添加穩(wěn)定劑的二氧化氯，預(yù)熱后的濃度增加84.55％。

實施例3

濃度為10.89g/L的二氧化氯水溶液的儲存溫度為2℃，向1升低溫二氧化氯溶液中加入0.1mol/LNa₂HPO₄/H₂O₂穩(wěn)定劑0.02L。然后在50℃水浴中加熱，預(yù)熱后向含有大量ClO₂^-的溶液中加入0.14mol的鹽酸溶液進行酸化。用碘量法測定預(yù)熱前后二氧化氯溶液中二氧化氯的濃度。所述穩(wěn)定劑中兩種成分體積比為Na₂HPO₄:H₂O₂＝0.2:1。

通過對二氧化氯進行預(yù)熱，與預(yù)熱前相比，預(yù)熱后二氧化氯的溫度由2℃變?yōu)?0℃，沒有添加穩(wěn)定劑的二氧化氯濃度由10.89g/L變?yōu)?.88g/L，添加穩(wěn)定劑的二氧化氯的濃度由10.89g/L變?yōu)?.28g/L；相對于沒有添加穩(wěn)定劑的二氧化氯，預(yù)熱后的濃度增加79.75％。

實施例4

濃度為10.77g/L的二氧化氯水溶液的儲存溫度為6℃，向1升低溫二氧化氯溶液中加入0.1mol/LNa₂HPO₄/H₂O₂穩(wěn)定劑0.03L。然后在50℃水浴中加熱，預(yù)熱后向含有大量ClO₂^-的溶液中加入0.14mol的鹽酸溶液進行酸化。用碘量法測定預(yù)熱前后二氧化氯溶液中二氧化氯的濃度。所述穩(wěn)定劑中兩種成分體積比為Na₂HPO₄:H₂O₂＝0.3:1。

通過對二氧化氯進行預(yù)熱，與預(yù)熱前相比，預(yù)熱后二氧化氯的溫度由6℃變?yōu)?6℃，沒有添加穩(wěn)定劑的二氧化氯濃度由10.77g/L變?yōu)?.82g/L，添加穩(wěn)定劑的二氧化氯的濃度由10.77g/L變?yōu)?.33g/L；相對于沒有添加穩(wěn)定劑的二氧化氯，預(yù)熱后的濃度增加80.45％。