[发明专利]亚氯酸和二氧化氯的制备方法

说明书

本申请为分案申请，其母案申请的申请日为2002年7月29日，申请号为02817001.6，发明名称为“亚氯酸和二氧化氯的制备方法”。

发明领域

本发明涉及一种由亚氯酸盐水溶液或氯酸盐水溶液或者这两种溶液的组合产生亚氯酸的方法。本发明还涉及利用亚氯酸催化产生二氧化氯的方法，所述方法在由亚氯酸盐/氯酸盐溶液制备亚氯酸之后或者与之同时进行。

发明背景

通过如下反应用酸对亚氯酸盐水溶液或稳定的二氧化氯水溶液(稳定的亚氯酸盐溶液)进行酸化而产生亚氯酸是公知的：

Na⁺ClO₂^-+H⁺→H⁺ClO₂^-+Na⁺    (1)

另外公知的是随着时间的变化，亚氯酸通过如下反应慢慢分解为二氧化氯：

5HClO₂→4ClO₂+HCl+2H₂O      (2)

在低酸和高亚氯酸根浓度下反应(2)占主导地位，使得反应很难控制，特别是在高碱性水源中时。另外，这种分解是很慢的。当亚氯酸根浓度高于20,000mg/L时，在pH＜0.5时反应速率为5分钟。但当相同亚氯酸盐溶液的pH值增加至＞1.0时，60分钟后反应还没有完成。

另外公知的是在氧化环境中，如在氯或阳极的存在下，可以通过如下反应由亚氯酸制备二氧化氯：

HClO₂-e^-→ClO₂+H⁺           (3)

另外已知的是通过如下两步反应由氯酸盐的酸化产生亚氯酸：

Na⁺ClO₃^-+H⁺→H⁺ClO₃^-+Na⁺    (4)

HClO₃+HCl→HClO₂+HOCl       (5)

在该反应中，次氯酸即氯在水中的离子化形式也在反应(5)中产生。通过如下机理中的一种产生二氧化氯：

HClO₃+HClO₂→2ClO₂+H₂O                  (6)

+

HOCl+HCl→Cl₂+H₂O                       (7)

或

2HClO₂+HOCl+HCl→2ClO₂+2HCl+H₂O         (8)

但由氯酸盐生产二氧化氯很难控制。在实践中，需要过量酸度来开始反应，但如果酸度过高，下列副反应占主要地位，只产生很少或者不产生二氧化氯。

ClO₃^-+6H⁺+6e^-→Cl^-+3H₂O                 (9)

在实践中，应用下列还原反应由氯酸盐产生二氧化氯。必须应用高浓度的所有前体来开始反应，但当反应没有完成时，不希望的副产品或未反应的前体物质会污染二氧化氯溶液。另外，为了产生二氧化氯，必须存在氯离子，不管它是由氯酸根分解产生的还是加入的氯离子本身。由氯酸根产生二氧化氯的全部反应如下：

2ClO₃^-+SO₂→2ClO₂+SO₄^2-                 (10)

4ClO₃^-+CH₃OH+4H⁺→4ClO₂+HCOOH+3H₂O      (11)

ClO₃^-+Cl^-+2H⁺→ClO₂+Cl₂+H₂O             (12)