專利名稱：次氯酸消毒水的制備方法
技術領域：
本發明涉及電解生產含氯消毒劑的方法，更具體的說是涉及電解生產次氯酸消毒液的方法。
背景技術：
含氯消毒劑是農業、食品工業和環境保護中最常用的有效殺菌產品之一，其有效成分為次氯酸或次氯酸鹽類。據美國環境保護機構(EPA)研究報道，次氯酸在相同條件下的殺菌能力是次氯酸鹽類的數十至上百倍。為了發揮次氯酸鹽的最大殺菌效率，人們盡可能地在酸性環境中使用這類產品，甚至在使用前先用鹽酸等酸類產品把次氯酸鹽調至酸性，這樣操作不但增加了成本，而且在實際使用中很不方便。
利用普通的食鹽，通過電解的方法生成次氯酸消毒液是近年來國際社會研究的熱點之一。目前，電解法生產次氯酸消毒液多采用隔膜式電解裝置，在陽極側形成次氯酸和鹽酸，在陰極側形成氫氧化鈉溶液。理論上氯氣溶于水生成等摩爾的鹽酸和次氯酸，氯離子僅有50％生成需要的次氯酸。值得指出的是在陽極側生成的氯在不同酸度下會以氯氣、次氯酸分子或次氯酸鹽共三種形態存在于溶液中，在pH值為4～6時溶液中主要以次氯酸形式存在，在pH值為2時溶液中次氯酸形態的氯降到80％以下，在pH值為1時僅有30％，此時生成的氯大部分以氣態形式存在，當氣態氯在水中的濃度超過其飽和濃度時便會從溶液中大量析出。用普通的隔膜式電解方法生產消毒液，在生成高濃度氯濃度的同時也會生成高濃度的鹽酸，因而通常會有氯氣外逸的現象，而且外逸現象隨酸度提高而迅速加劇。此外，次氯酸消毒液的高酸度也使其在許多場合的應用受到了限制，生產設備也易受酸腐蝕。
消毒液在實際使用時，有效氯濃度一般在10～100ppm。為了達到有效消毒濃度，同時防止因過高酸度引起氯氣析出，一般是將消毒液電解終點控制到pH值2～2.7。在達到這一電解程度時，生成的有效氯含量一般為60ppm左右，此時已有氯氣析出，呈現明顯氯味。預使有效氯保持次氯酸形態，則要求電解消毒液pH值達到4～6。如果僅使用普通隔膜式電解裝置，當電解到pH4～6時，消毒液中的有效氯濃度很低，遠達不到實際消毒需要濃度；要使有效氯達到消毒需要濃度，則電解消毒液的pH值遠低于pH4～6。總之，僅以現有的普通隔膜方式直接電解生產消毒液，很難同時達到有效氯10～100ppm和pH4～6的效果。
考慮到電解效率和盡量減少氯氣外溢等問題，目前一般電解方法采用的鹽溶液濃度通常為0.1％～0.2％，殘留鹽量過高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有電解法生產次氯酸消毒液存在的次氯酸含量低、消毒液酸性強，殘留鹽量過高的缺點，提供了二種電解生產次氯酸消毒液的方法，該兩種方法增強了電解法生產次氯酸消毒液的實用性。
本發明的技術方案一種次氯酸消毒水的制備方法，包括下列步驟a.在無隔膜方式下電解NaCl溶液，使電解后生成液中NaCl與NaClO的摩爾比＞1∶1；b.將步驟a制得的電解生產液在離子隔膜電解槽的陽極側繼續電解，在陽極側電解時生成的HCl用于中和步驟a生成的NaClO形成HClO。
本發明的另一種技術方案為一種次氯酸消毒水的制備方法，包括下列步驟a.在無隔膜方式下電解NaCl溶液，使NaCl最大程度地轉化為NaClO；b.在隔膜方式下電解NaCl溶液，在陽極側生成HClO和HCl；c.將步驟a的電解生成液和步驟b的陽極側電解生成液按比例混合，使步驟b生成的HCl中和步驟a生成的NaClO形成HClO。
上述兩種方案都是基于步驟b生成的HCl用于中和步驟a生成的NaClO形成HClO而完成的。
本發明的有益效果是氯化鈉水溶液的電解反應通常如下
在直流電場中的電極反應為陽極陰極在兩個電極之間存在離子交換隔膜的情況下，陽極側生成的氯發生如下反應陰極側由于氫離子的消耗，氫氧根逐漸富集，形成NaOH溶液。
在兩個電極之間無離子交換隔膜時，生成物發生二次反應
技術方案一步驟a采用無隔膜電解該步驟的理想電解度為生成液中NaCl與NaClO的摩爾比略大于1∶1，然后進入步驟b。步驟b將上述電解液在離子隔膜電解槽陽極側繼續電解，直到溶液pH值達到4～6，陽極側的電解反應為(1)、(2)、(3)。
根據步驟b中陽極側的電解反應式，中和1摩爾NaClO需要1摩爾HCl，生成1摩爾HCl需要電解2摩爾NaCl，所以完全中步驟b中的NaClO，并使電解生成液呈酸性，則電解的NaCl摩爾數需要達到NaClO的2倍以上。由于HCl中和NaClO會生成等摩爾的NaCl，所以步驟a的電解生成液中NaCl的摩爾數需大于NaClO的摩爾數，或NaCl摩爾數∶NaClO摩爾數＞1∶1。考慮到NaCl過多會增加最終電解消毒液中鹽的殘留量，步驟a的電解生成液中NaCl與NaClO較為理想的摩爾比例是略大于1∶1。實際應用中為了提高步驟a的電解效率，需要適當提高該生成液中NaCl與NaClO的摩爾比，但鹽殘留量也會相應的增加，因此，最終摩爾比應兼顧電流效率和鹽殘留而確定。技術方案一的總反應式為。
由于步驟a可以采用高濃度的鹽溶液，生成高濃度的NaClO，步驟b在生成HCl中和NaClO的同時，又生成HClO，因此，電解消毒液中的HClO濃度很高，每摩爾有效氯中殘留的鹽量相對于普通方法大為降低。由于本發明制備的是高濃度消毒水，在實際應用時需要大量稀釋，在最終使用的消毒水中鹽的殘留量很低，幾乎可忽略。此外，由于本方案可以使用較高濃度的鹽水進行電解，電解液的離子強度持較高，只需采用低電壓便可實現高效電解，達到節能效果。
技術方案二步驟a采用無隔膜方式電解NaCl溶液，該步驟應使NaCl最大程度地轉換成NaClO。步驟b對NaCl稀溶液采用隔膜方式電解，在陽極側生成HClO和HCl。步驟c將步驟a、步驟b陽極側生成液按比例混合，使步驟a生成液中的NaClO被步驟b生成液中的HCl中和，形成HClO和NaCl。技術方案二通過分步電解與混合，電解消毒液同樣能夠達到控制酸度、節能和減少鹽殘留的效果，并使有效氯主要保持為HClO形態。綜上所述，本發明有效克服了現有電解法生產次氯酸消毒液存在的次氯酸含量低、消毒液酸性強，殘留鹽量過高的缺點，在使用安全性和節約成本方面有明顯的優勢。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明進一步詳細描述技術方案一，一種次氯酸消毒水的制備方法，包括下列步驟a.在無隔膜方式下電解NaCl溶液，使電解后生成液中NaCl與NaClO的摩爾比＞1∶1；b.將步驟a制得的電解生產液在離子隔膜電解槽陽極側繼續電解，生成的HCl用于中和步驟a生成的NaClO形成HClO。
實施例1第一步，對0.5％的NaCl進行無隔膜電解，生成液的有效氯為1210ppm，酸度為pH8.6。
第二步，對以上電解生成液進行離子隔膜電解，其酸度隨電解而不斷下降，當pH達到4.64時，電解生成液中有效氯為1702ppm。
實施例2第一步，對1.0％的NaCl進行無隔膜電解，生成液的有效氯為2162ppm，酸度為pH8.9。
第二步，對以上電解生成液進行離子隔膜電解，其酸度隨電解而不斷下降，當pH達到4.82時，電解生成液中有效氯為3193ppm。
技術方案二，一種次氯酸消毒水的制備方法，包括下列步驟a.在無隔膜方式下電解NaCl溶液，使NaCl最大程度地轉化為NaClO；b.在離子隔膜方式下電解NaCl溶液，在陽極側生成HClO和HCl；c.將步驟a、步驟b陽極側電解生成液按比例混合，使步驟b生成的HCl中和步驟a生成的NaClO形成HClO。
實施例3第一步，對0.5％的NaCl進行無隔膜電解，生成液的有效氯為1205ppm，酸度為pH8.6。
第二步，對0.1％NaC進行離子隔膜電解，當pH達到2.24時，電解生成液中有效氯為62ppm。
第三步，按第一步電解生成液∶第二步生成液＝1∶9.2的比例混合，得到酸度為pH5.01，有效氯為167ppm的消毒液。
以上所述內容僅為本發明構思下的基本說明，而依據本發明的技術方案所作的任何等效變換，均應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種次氯酸消毒水的制備方法，其特征在于下列步驟a.在無隔膜方式下電解NaCl溶液，使電解生成液中NaCl與NaClO的摩爾比＞1∶1；b.將步驟a制得的電解生成液在離子隔膜電解槽的陽極側繼續電解，電解后生成的HCl中和上一步驟生成的NaClO形成HClO。
2.一種次氯酸消毒水的制備方法，其特征在于下列步驟a.在無隔膜方式下電解NaCl溶液，使NaCl最大程度地轉化為NaClO；b.在離子隔膜方式下電解NaCl溶液，在陽極側生成HClO和HCl；c.將步驟a和步驟b陽極側的電解生成液按比例混合形成HClO。
全文摘要
本發明公開了二種次氯酸消毒水的制備方法，技術方案一的步驟為a.在無隔膜方式下電解NaCl溶液，使電解后生成液中NaCl與NaClO的摩爾比＞1∶1；b.將步驟a制得的電解生產液在離子隔膜電解槽陽極側繼續電解，電解后生成的HCl用于中和步驟a生成的NaClO形成HClO。技術方案二的步驟為a.在無隔膜方式下電解NaCl溶液，使NaCl最大程度地轉化為NaClO；b.在離子隔膜方式下電解NaCl溶液，在陽極側生成HClO和HCl；c.將步驟a、步驟b陽極側電解生成液按比例混合，使步驟b生成的HCl中和步驟a生成的NaClO形成HClO。上述兩種方法都能夠制備出次氯酸含量高、酸性適當、鹽殘留量低的消毒液。
文檔編號C25B1/00GK1680627SQ20051002376
公開日2005年10月12日 申請日期2005年2月2日 優先權日2005年2月2日
發明者鄭國生, 周家春 申請人:華東理工大學