[发明专利]一种用于制备消毒用弱次氯酸水溶液的装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于制备消毒用弱次氯酸水溶液的装置及方法，包括有制备回路区块、再生回路区块、离子交换树脂装置和监测区块，所述离子交换树脂装置装载有基本功能模块，所述基本功能模块包括有外层密封壳体，及设置与外层密封壳体内的离子交换膜卡槽，及安装于离子交换膜卡槽内的、一块以上的、呈间隔设置的离子交换膜，及设置在离子交换膜的间隔内的次氯酸钠溶液通道；该用于制备消毒用弱次氯酸水溶液的装置不会使所制备溶液产生pH值过低的结果以及产生氯气，也使得制备操作更为简便，且可实现工业化连续生产。

技术领域

本发明具体涉及一种用于制备消毒用弱次氯酸水溶液的装置及方法。

背景技术

次氯酸(盐)水溶液作为一种广谱型的杀菌消毒液，已广泛应用于个人、家庭、医疗、农业、畜牧养殖业等各行各业的消毒、清洁、护理等方面。根据次氯酸根所处的状态不同，其溶液的性质也表现出很大的差别。当次氯酸用于灭菌目的时，研究表明非离解的分子次氯酸的状态具有最高的杀菌效果。因此，与其盐溶液相比次，氯酸水溶液的杀菌消毒作用更为明显。通常情况下，通过氯碱化工制备得到的工业产品为次氯酸钠与氯化钠的混合溶液(如反应方程式1所示)。该溶液虽然也具有一定杀菌消毒作用，但其溶液中次氯酸根离子与分子态次氯酸的含量与溶液的pH值紧密相关，而溶液的pH值又受到溶液浓度，残余碱量等因素的严重影响使得杀菌效果产生严重波动。实际上，氯碱化工制备得到的产品本身即为碱性溶液，有效成分基本完全以次氯酸根离子形式存在，即使将次氯酸钠水溶液稀释至通常用作杀菌水的50至100ppm，pH也仅降低至约8.5至9.5，导致其杀菌效果不高。通常认为当次氯酸溶液具有大约从3.5至6.5的pH值时，分子次氯酸的存在比率高，杀菌效果显著提高。作为降低次氯酸钠的水溶液的pH值的方法，电解法和双组分法已被广泛应用。电解法生产次氯酸，如：US 5858201，需要电解槽及相关设备，维护费用昂贵；它还需要经常更换电极材料，产生额外成本。此外，电解法仅能用于制备低浓度弱酸性的次氯酸溶液，一般不超过80mg/L，且杂质较多，难于稳定保存；而且生成的次氯酸溶液的pH较低，一般为2-4，很容易导致氯气生成。

另一方面，双组分化学法主要是通过强碱和氯气的反应来生产次氯酸，如US5322677，以及专利WO 9514636报道采用氯气和次氯酸盐接触法来生产次氯酸。近年来化学法有一定的发展，如有报道使用酸与次氯酸钠溶液混合，从而对混合溶液的pH值进行调节的方法，如中国发明专利CN 1382639和CN 1654347分别报道了以盐酸和次氯酸钠为原料连续化生产的设备，但最重要的次氯酸溶液的稳定性问题没有提及。虽然该方法非常简单，但由于该方法是将次氯酸钠溶液和强酸进行混合，操作本身具有安全隐患；特别地，混合次氯酸钠和盐酸溶液时会产生氯气，极其危险。因此，开发不伴随产生氯气的安全制备方法才能从根本上解决双组分法所存在的缺点。

2NaOH+Cl₂→NaCIO+NaCl+H₂O 反应方程式1

为了将次氯酸钠水溶液转化为氧化性更强的次氯酸溶液同时而不使用强酸，专利JP 5692657 B2和JP 6230079 B1公开了使用离子交换树脂的双组分方法。专利JP 5692657B2报道了替代强酸而使用含矿物离子的质子置换型离子交换树脂产生酸性溶液，得到的酸性溶液进一步与次氯酸钠水溶液混合从而将次氯酸钠溶液转换为次氯酸溶液。然而，在该方法中，得到的酸性溶液与次氯酸钠混合后，次氯酸钠水溶液的pH值降低的同时，也伴随产生氯气的严重副反应，从而给操作带来安全隐患。另外，专利JP 6230079 B1公开了一种制备次氯酸的方法，其目的在于制备不含盐的次氯酸。在该方法中，次氯酸钠溶液先用质子取代的离子交换树脂处理把钠离子置换为质子。然后用阴离子交换树脂处理所得溶液，用氢氧根离子交换型离子树脂置换氯离子。因此，该方法需要使用两种离子交换树脂来处理，给操作带来不便且提高生产成本。