CN109133010A - 一种涉水次氯酸钠的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涉水次氯酸钠的生产方法，将食品级氢氧化钠溶液、工艺水按比例混合后加入钛材质制造的涉水次氯酸钠反应器内，并通入来自液氯气化装置产生的液氯气化高纯度氯气，通过冷却水，控制涉水次氯酸钠反应器保持在一定的反应温度，当反应达到预定终点时，停止通氯，获得涉水次氯酸钠。本发明的生产过程副反应少，所得产品稳定性好、杂质少，且不含重金属和砷等有害物质，可应用于饮用水消毒处理等涉水领域。

Description

一种涉水次氯酸钠的生产方法

技术领域

本发明属于无机合成领域，涉及一种次氯酸钠的生产方法，特别涉及一种应用于饮用水消毒处理领域的涉水次氯酸钠的生产方法。

背景技术

随着社会发展和人们生活水平的提高，对饮用水水质的要求也越来越高。为保障饮用水的微生物安全性，须对其进行消毒，以杀灭水中的寄生虫卵、病原菌及其它微生物，防止水致传染病的危害。饮用水的化学消毒剂主要包括液氯、次氯酸钠、漂白粉、漂粉精、二氧化氯、臭氧等。在所有消毒剂中，液氯最经济、应用最广泛，1903年液氯开始应用于饮用水的消毒，至今已有100多年的历史，长期以来一直是大部分水厂出水的主要消毒方式。该消毒剂具有操作简单、价格较低等优点。

但液氯作为消毒剂使用时，因氯气在水中的溶解度较低，钢瓶内气压不断变化，存在投加计量不够准确等问题。此外，氯气的极强扩散性对环境有毒害作用；游离氯的高活性与许多有机物容易形成诸如三氯甲烷、四氯化碳、二恶因等一类致癌的氯代有机化合物；氯与水反应产生的盐酸等物质易严重腐蚀金属管道和设备。因此，上述现象均导致了液氯作为消毒剂在使用时，易造成环境的二次污染。

由于液氯属于剧毒危化品，液氯及其钢瓶的运输、储存和使用等环节要求非常严格。在上述环节中，一旦出现疏忽，极易造成氯气泄漏及人身伤亡等重大安全责任事故。近年来，国内不少地方都相继发生过液氯钢瓶***、泄漏事故。尽管制定一整套严密安全的管理制度和相应安全应急处理措施，但仍不能避免氯气泄漏、扩散对生命安全造成的危害，以及对环境造成的污染和破坏。

次氯酸钠作为出厂水的消毒剂，其灭菌原理主要是通过它的水解形成次氯酸，次氯酸再进一步分解形成极强氧化性的新生态氧[O]，不仅可作用于细胞壁、病毒外壳，而且可渗透入病菌内，使菌体和病毒的蛋白质变性，从而杀死病源微生物。

与氯气消毒剂相比，尽管次氯酸钠的成本稍高于氯气，与水反应会生成微量带有气味的氯氨化合物。但次氯酸钠与水的亲和性很好，同时能有效解决氯气、二氧化氯、臭氧等消毒剂所存在的难溶于水而不易准确投加等技术问题，消除了使用液氯、二氧化氯、臭氧等消毒剂时经常存在的跑、泄、漏、毒等安全隐患，具有操作安全、使用方便、易于存储、对环境无毒害、杀菌能力强、持续消毒能力强、不腐蚀金属管道等优点。有研究发现，次氯酸钠和液氯这两种消毒剂对微生物的杀菌效率基本相同，包括浊度、pH等多项指标两者无明显区别，但次氯酸钠消毒出水中三卤甲烷和卤乙酸含量等指标均比液氯消毒低，且嗅味和口感有了很大的改善。因此，采用次氯酸钠替代液氯消毒，具有安全可靠、使用便捷、消毒效果好等特点，是一种较为理想的消毒方式。

在20世纪70年代初，美国就开始将次氯酸钠作为液氯的替代品，广泛应用于饮用水消毒。近年来，国内随着***部门对液氯使用和储运过程中的安全问题的重视，以及水厂出于降低自身操作难度和管理难度等方面的需求，次氯酸钠作为一种安全的涉水领域用的新型消毒剂，已逐步代替液氯成为饮用水常用的消毒剂。

次氯酸钠作为一种用途较广泛的化工产品，是氯碱行业或其他氯化产品生产行业常见的一种副产品，主要产生于含氯尾气的处理装置，该产品的质量参差不齐。在次氯酸钠作为副产品的常规生产过程中，原料主要采用事故碱、事故氯、尾氯、氯水、工业水、氯化反应尾气等，生产设备采用钢衬塑或钢衬胶或全塑(如采用聚氯乙烯)设备。

次氯酸钠的常规生产工艺中存在的主要问题有：在生产过程中，设备钢衬层中的塑化剂易迁移到次氯酸钠产品中；设备衬塑层出现破损后，易发生金属层腐蚀、损坏，导致次氯酸钠溶液外观变红甚至暗红色等“红料”现象而影响使用的情况；反应过程中副反应多，产品稳定性差，结晶现象严重。采用副产原料或非食品级原料，导致成品次氯酸钠溶液中常含有一定量的杂质(包括铁离子、重金属、砷等)，仅能满足工业级要求，不符合涉水领域的使用要求。

因此，自来水厂均希望能得到专用于饮用水消毒领域的涉水次氯酸钠，以满足自来水生产领域传统液氯消毒剂替代的需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种涉水次氯酸钠的生产方法，用于减少次氯酸钠中的杂质，获得符合涉水领域使用要求的涉水次氯酸钠。

为了实现上述目的，本发明采取下述技术方案来实现：

一种涉水次氯酸钠的生产方法，包括：

步骤a：将质量分数为30～32％的食品级氢氧化钠溶液、工艺水按重量比为0.2～3.5：1混合后加入涉水次氯酸钠反应器内；

步骤b：向涉水次氯酸钠反应器内通入氯气；

步骤c：调节涉水次氯酸钠反应器内反应温度，控制涉水次氯酸钠反应器内的温度保持在25～50℃；

步骤d：检测反应转化率，当反应达到预定终点时，停止通氯，获得涉水次氯酸钠。

进一步地，所述步骤a中的工艺水采用高纯水，高纯水的pH值为6.8～7.0、总硬度在0.1mg/L以下、电导率小于5μs/cm。

进一步地，所述步骤a中的食品级氢氧化钠溶液为食品级离子膜法氢氧化钠溶液。

进一步地，所述食品级离子膜法氢氧化钠溶液和工艺水的重量比为0.9～2.5：1。

进一步地，所述步骤b中的氯气纯度为99.8％以上，所述氯气来自液氯气化装置产生的液氯气化的氯气。

进一步地，所述氯气用量为氢氧化钠重量的65～89％。

进一步地，所述氯气用量为氢氧化钠重量的75～85％。

进一步地，所述步骤c中的反应温度控制在35～45℃。

进一步地，所述涉水次氯酸钠反应器的材质采用钛材。

进一步地，所述步骤d中通过pH计检测反应转化率，采用在线pH计检测反应器内物料的pH值，当pH值达到12～13时，停止通氯，获得涉水次氯酸钠。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明克服了次氯酸钠现有生产技术中存在的采用副产装置进行生产、原料杂质多、反应设备易产生次生杂质、产品杂质多而不能用于涉水领域等缺陷，提供了一种涉水次氯酸钠新的生产方法。

本发明采用高纯度及食品级原料，并利用专用设备进行独立、专门生产；生产过程副反应少，所得产品稳定性好、杂质少，且不含重金属和砷等有害物质，可应用于饮用水消毒处理等涉水领域。

为使本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，作详细说明如下。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

食品级氢氧化钠溶液符合国家标准GB1886.20-2016《食品安全国家标准：食品添加剂氢氧化钠》，食品级离子膜法氢氧化钠溶液是采用离子膜法生产的食品级氢氧化钠溶液。

工艺水采用高纯水。高纯水是指将水中的导电介质几乎全部去除，又将水中不离解的胶体物质、气体和有机物均去除至很低程度的水。这是化学纯度很高的水，去除了其他杂质和细菌，杂质含量非常少。高纯水的pH值为6.8～7.0、总硬度在0.1mg/L以下、电导率小于5μs/cm。

实施例一:

将质量分数为30～32％的食品级离子膜法氢氧化钠溶液、工艺水按1.0：1(重量比)的比例混合后加入涉水次氯酸钠反应器内，涉水次氯酸钠反应器的材质采用钛材；并通入来自液氯气化装置产生的高纯度液氯气化氯气，氯气通入量控制在氢氧化钠重量的79％。调节反应器内冷盘管内的冷却水通量，控制涉水次氯酸钠反应器保持在45℃。采用在线pH计检测反应器内物料的pH值达到12～13时，停止通氯，获得涉水次氯酸钠。

经分析，其有效氯含量为11.7％、游离碱含量(以NaOH计)为0.6％、铁含量为0.0001％、重金属含量(以Pb计)未检出、砷含量未检出。

实施例二:

将质量分数为30～32％的食品级离子膜法氢氧化钠溶液、工艺水按0.9：1(重量比)的比例混合后加入涉水次氯酸钠反应器内，涉水次氯酸钠反应器的材质采用钛材；并通入来自液氯气化装置产生的高纯度液氯气化氯气，氯气通入量控制在氢氧化钠重量的75％。调节反应器内冷盘管内的冷却水通量，控制涉水次氯酸钠反应器保持在45℃。采用在线pH计检测反应器内物料的pH值达到12～13时，停止通氯，获得涉水次氯酸钠。

经分析，其有效氯含量为10.3％、、游离碱含量(以NaOH计)为0.4％、铁含量为0.0001％、重金属含量(以Pb计)未检出、砷含量未检出。

实施例三:

将质量分数为30～32％的食品级离子膜法氢氧化钠溶液、工艺水按1.9：1(重量比)的比例混合后加入涉水次氯酸钠反应器内，涉水次氯酸钠反应器的材质采用钛材；并通入来自液氯气化装置产生的高纯度液氯气化氯气，氯气通入量控制在氢氧化钠重量的85％。调节反应器内冷盘管内的冷却水通量，控制涉水次氯酸钠反应器保持在40℃。采用在线pH计检测反应器内物料的pH值达到12～13时，停止通氯，获得涉水次氯酸钠。

经分析，其有效氯含量为13.8％、、游离碱含量(以NaOH计)为0.8％、铁含量为0.0001％、重金属含量(以Pb计)未检出、砷含量未检出。

比较例:

将质量分数为30～32％的工业级氢氧化钠溶液、工业水按0.9：1(重量比)的比例混合后加入涉水次氯酸钠反应器内，涉水次氯酸钠反应器的材质采用钛材；并通入氯化反应的含氯尾气，氯气通入量控制在氢氧化钠重量的75％。调节反应器内冷盘管内的冷却水通量，控制次氯酸钠反应器保持在45℃。采用在线pH计检测反应器内物料的pH值达到12～13时，停止通氯，获得涉水次氯酸钠。

经分析，其有效氯含量为10.2％、、游离碱含量(以NaOH计)为0.4％、铁含量为0.005％、重金属含量(以Pb计)为0.001％、砷含量为0.0001％。

通过比较上述实施例和比较例(次氯酸钠的常规生产方法)的分析检测数据，可以发现，采用本发明所提出的次氯酸钠新的生产方法，可以较明显地降低次氯酸钠产品中的铁含量、重金属含量等杂质含量，使其达到涉水领域使用的要求。

本发明采用的原料和装备，有别于常规的次氯酸钠生产，其主要体现在如下几方面：

1、原料品质不同。

在次氯酸钠的常规生产中，次氯酸钠属于副产品，其生产所用的原料一般也采用副产原料，如：事故碱、事故氯、尾氯、氯水、工业水、氯化反应尾气等，原料品质不高，杂质较多，且部分原料中含有重金属或其他副产有机物等，特别是氯化反应尾气中，常含有少量氯化反应相关的有机物杂质等，不适于涉水领域；

本发明的有益之处在于：涉水次氯酸钠生产过程所采用的原料，均为正品原料。氢氧化钠溶液采用食品级离子膜法氢氧化钠溶液、工艺水采用高纯水、氯气采用液氯气化装置所获得的高纯度氯气，各原料均具有纯度高、不含重金属和砷、不含有机物杂质等特点，完全符合涉水领域的使用要求。

2、生产装备不同。

次氯酸钠的常规生产过程中，一般为事故氯处理装置或氯化反应尾气处理装置等进行副产，且常采用钢衬塑或全塑的反应器，在氯气和氢氧化钠溶液的反应过程中，塑料衬层内的塑化剂在局部高温及强氧化性的影响下，易发生衬塑层老化和增塑剂迁移现象。塑化剂随着反应过程进入次氯酸钠中，从而对次氯酸钠的品质产生不利影响，导致所产次氯酸钠产品不适用于涉水领域。若钢衬塑层出现破损，则易出现次氯酸钠溶液外观变红甚至暗红色等“红料”现象而影响使用的情况。

本发明的有益之处在于：涉水次氯酸钠生产过程采用专用设备进行专门生产，装置所用反应器的材质采用钛材，无衬塑层。该方法杜绝了塑化剂对涉水次氯酸钠品质的不利影响，完全符合涉水领域的使用要求；同时，也避免了常规钢衬塑设备因衬塑层破损导致的“红料”等影响使用的情况。另外，采用钛材制作的反应器，其换热效果优于钢衬塑反应器和全塑反应器，更有利于次氯酸钠生产过程中的反应热及时通过反应器的金属外壁向外散发，便于反应温度的控制，从而有利于减少副反应、提高次氯酸钠的稳定性和产品收率。

本发明虽然已经以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种涉水次氯酸钠的生产方法，其特征在于：包括:

步骤a：将质量分数为30～32％的食品级氢氧化钠溶液、工艺水按重量比为0.2～3.5：1混合后加入涉水次氯酸钠反应器内；

步骤b：向涉水次氯酸钠反应器内通入氯气；

步骤c：调节涉水次氯酸钠反应器内反应温度，控制涉水次氯酸钠反应器内的温度保持在25～50℃；

步骤d：检测反应转化率，当反应达到预定终点时，停止通氯，获得涉水次氯酸钠。

2.根据权利要求1所述的涉水次氯酸钠的生产方法，其特征在于，所述步骤a中的工艺水采用高纯水。

3.根据权利要求1所述的涉水次氯酸钠的生产方法，其特征在于，所述步骤a中的食品级氢氧化钠溶液为食品级离子膜法氢氧化钠溶液。

4.根据权利要求3所述的涉水次氯酸钠的生产方法，其特征在于，所述食品级离子膜法氢氧化钠溶液和工艺水的重量比为0.9～2.5：1。

5.根据权利要求1所述的涉水次氯酸钠的生产方法，其特征在于，所述步骤b中的氯气纯度为99.8％以上，所述氯气来自液氯气化装置产生的液氯气化的氯气。

6.根据权利要求1或5所述的涉水次氯酸钠的生产方法，其特征在于，所述氯气用量为氢氧化钠重量的65～89％。

7.根据权利要求6所述的涉水次氯酸钠的生产方法，其特征在于，所述氯气用量为氢氧化钠重量的75～85％。

8.根据权利要求1所述的涉水次氯酸钠的生产方法，其特征在于，所述步骤c中的反应温度控制在35～45℃。

9.根据权利要求1所述的涉水次氯酸钠的生产方法，其特征在于，所述涉水次氯酸钠反应器的材质采用钛材。

10.根据权利要求1所述的涉水次氯酸钠的生产方法，其特征在于，所述步骤d中通过pH计检测反应转化率，采用在线pH计检测反应器内物料的pH值，当pH值达到12～13时，停止通氯，获得涉水次氯酸钠。