二氧化氯的工業生產,即用二氧化硫、氯離子和甲醇為還原劑,在酸性條件下與氯酸鈉反應制備二氧化氯。以二氧化硫為還原劑制備二氧化氯,產物中會夾帶二氧化硫氣體,而且反應過程中有CL2產生,產品純度不高。以氯離子為還原劑生產二氧化氯時,每得到Imol的二氧化氯同時會產生0.5moI的CL2,需要對產物進行特別處理。以甲醇為還原劑時,會得到還原程度的不同生成甲醛、甲酸、二氧化碳等副產物及未完全反應的甲醇。甲醇、甲醛和甲酸都是有毒物質,它們給二氧化氯的應用帶來許多弊端,如用在漂白中會產生氯代有機物,用于飲用水處理會產生三氯甲烷等致癌物質,不同程度地帶來二次污染。
探身新的二氧化氯的制備方法,使其成本顯著下降,同時使二氧化氯收率和純度均能令人滿意,是加快和促進二氧化氯在我國水處理等領域的大面積推廣和應用的基礎。
二氧化氯的制備技術今后的發展主要有以下趨勢:
(1)工藝方面在常規條件下的物質轉化過程中由于受到化學平衡和其他轉化條件的限制,創造新工藝已很困難,同時,綠色化對工藝過程提出了新的要求。傳統工藝制備二氧化氯
的條件通常為真空、高溫、高壓。為此,探索一些非常規介質(如等離子體、離子液體、超臨界C02、超臨界水等)和極端條件(如超臨界/亞臨界、超低溫、微波、超聲、紫外等)下二氧化氯的生產過程,以期突破原有的亞氯酸鹽、氯酸鹽制備二氧化氯的傳統工藝,開辟制備二氧化氯的新工藝,使二氧化氯的應用得到迅速推廣,可能形成原創性的產業化系列成果。
(2)設備方面對反應器和其他相關設備進行改造,設計更合理的單室法反應器,將反應
蒸發和結晶一體化。減少投資,減少消耗,減少廢液的排放,簡化流程。例如自氯酸鹽法制備二氧化氯系統問世以來,系統中的酸性芒硝處理問題一直是個難題,已有一些方法可
以明顯降低芒硝產量。如勒季組合工藝制備二氧化氯,系統幾乎無芒硝副產品產生,解決了二氧化氯制備的老大難問題。同時在新工藝的基礎上,開發一些新型的反應器,如膜反應器、微波等離子體反應器、光化學反應器、微反應器等。
(3)原料方面尋找更合適更廉價易得的還原劑以降低成本。例如以糖類、秸稈為還原劑
制備二氧化氯的新方法。此法的突出優點是成本低(藥劑轉化徹底),產品純度和穩定性高。
(4)穩定性二氧化氯方面選用更好更合適的穩定劑。目前在穩定劑的選用方面的研究也比較多。發展趨勢是高濃度,高穩定性緩釋和降低成本。
發達國家應用二氧化氯每年以較高的速率遞增。到目前為止美國已有多家水廠應用二氧化氯凈化水質,歐洲亦有數千家,我國二氧化氯的應用市場需求潛力也很大。隨著人們對環境質量和衛生的要求不斷提高,作為新型漂白劑、保鮮劑、消毒殺菌劑的二氧化氯必將具有十分廣闊的市場。所以加快新的生產工藝及其應用的研究具有非常重要的現實意義,我國對二氧化氯的研究起步較晚,國內企業小而分散,而且多是引進或仿制國外的技術,而對生產工藝沒有重大改進,因此盡快開發出具有自主知識產權特色的二氧化氯發生技術是目前企業和科研機構面臨的重要問題。
我國科研單位和高等院校應進一步重視和加強二氧化氯的制備新工藝的研究,國家和政府應對二氧化氯制備技術的研究開發給予更多的資助,以期在二氧化氯生產的成本、純度、產率等因素上形成突破,盡快開發出具有自主知識產權特色的二氧化氯發生技術,使二氧化氯在國內的應用得到迅速地推廣。