CN107973273A - 二氧化氯纯化方法及应用 - Google Patents
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Abstract
一种二氧化氯纯化方法，包含以下步骤：提供包含二氧化氯及氯气的气体组分，该气体组分利用生成方式所形成，且该生成方式选自于亚氯酸盐法、氯酸盐法或电解法；对该气体组分进行纯化处理，该纯化处理包括用来使该二氧化氯由气态转变成液态的冷凝程序。
Description
技术领域
本发明涉及一种纯化方法，特别是涉及一种二氧化氯纯化方法。
背景技术
二氧化氯气体被广泛应用于饮用水、清洁用品或食品等领域，以作为消毒剂或杀菌剂。该二氧化氯气体的生成方式例如亚氯酸盐法、氯酸盐法或电解法等。在利用该生成方式生成二氧化氯气体的过程中，皆会伴随有氯气产生，使得二氧化氯气体的纯度不高，以至于应用在上述领域中，因氯气的存在，导致有中毒、致癌、过敏或腐蚀等风险，而在使用上存在有安全性的问题。
中国大陆公开第1405082号专利案揭示一种高纯度二氧化氯的制备方法，包含以下步骤：是对传统氯酸盐法生产的混合气体进行纯化处理，其中，该混合气体包含二氧化氯及氯气，且该纯化处理是将该混合气体通过亚氯酸盐溶液处理，使该氯气与该亚氯酸盐反应，而促使该氯气分解并转变成二氧化氯，继而得到高纯度的二氧化氯。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种二氧化氯纯化方法。
本发明二氧化氯纯化方法，包含以下步骤：提供包含二氧化氯及氯气的气体组分，该气体组分利用生成方式所形成，且该生成方式选自于亚氯酸盐法、氯酸盐法或电解法；对该气体组分进行纯化处理，该纯化处理包括用来使该二氧化氯由气态转变成液态的冷凝程序。
本发明的二氧化氯纯化方法，该冷凝程序的温度范围为-33℃至10℃。
本发明的二氧化氯纯化方法，该纯化处理还包含用来使该氯气转变成二氧化氯的反应程序。
本发明的二氧化氯纯化方法，该反应程序利用含有亚氯酸盐的反应组分与该氯气接触，以使该氯气转变成二氧化氯。
本发明的二氧化氯纯化方法，该反应组分还包含溶解该亚氯酸盐的溶剂。
本发明的二氧化氯纯化方法，该纯化处理还包含利用含有硫代硫酸盐及水的反应组分与该氯气接触，以使该氯气分解成氯离子并溶解于该水中的分解程序。
本发明的另一目的在于提供一种上述二氧化氯纯化方法所获得的二氧化氯与水混合用于农畜水产、食品保鲜、民生用品、环境卫生、医疗用品、饮用水与工业用水处理、清洁用品或美容保养用品的应用。
本发明的有益效果在于：通过该冷凝程序，将该二氧化氯由气态转变成液态，而与该氯气分离，以提升二氧化氯的纯度。
以下将就本发明内容进行详细说明。
该亚氯酸盐法并无特别的限制，可采用一般用来制备二氧化氯且会产生氯气的亚氯酸盐法，举例来说，利用亚氯酸盐与酸反应，该亚氯酸盐例如亚氯酸钠(NaClO2)，该酸例如但不限于盐酸或柠檬酸等。该氯酸盐法并无特别的限制，可采用一般用来制备二氧化氯且会产生氯气的氯酸盐法，举例来说，利用氯酸盐与盐酸反应，该氯酸盐例如氯酸钠(NaClO3)或氯酸钾等。该电解法并无特别的限制，可采用一般用来制备二氧化氯且会产生氯气的电解法，举例来说，电解氯化钠水溶液。
该冷凝程序的温度范围为-33℃至10℃。该冷凝程序是利用一冷却恒温循环水槽或冷冻恒温循环水槽来进行。
该纯化处理还包含用来使该氯气的至少一部分转变成二氧化氯的反应程序。该反应程序可在该冷凝程序前或该冷凝程序后进行。当该反应程序在该冷凝程序前进行，该反应程序用来使该氯气转变成二氧化氯，而该冷凝程序用来将通过该反应程序的气体组分中的二氧化氯及在该反应程序过程中所形成的二氧化氯由气态转变成液态。当该反应程序在该冷凝程序后进行，该反应程序用来使通过该冷凝程序的气体组分中的氯气转变成二氧化氯。该反应程序利用含有亚氯酸盐的反应组分与该氯气接触，以使该氯气转变成二氧化氯。该亚氯酸盐例如但不限于亚氯酸钠、亚氯酸锂、亚氯酸钾、亚氯酸镁、亚氯酸钙或亚氯酸钡等。该反应组分还包含溶解该亚氯酸盐的溶剂。该溶剂例如但不限于水。为更有效地将该氯气转变成二氧化氯以提升纯化效益，较佳地，该气体组分以0.5升/分钟至10升/分钟的流量与该反应组分接触。更佳地，该气体组分以1升/分钟至10升/分钟的流量与该反应组分接触。
该纯化处理还包含利用含有硫代硫酸盐及水的反应组分与该氯气接触以使该氯气分解成氯离子并溶解于该水中的分解程序。该分解程序可在该冷凝程序前、该冷凝程序后、该反应程序前或该反应程序后进行。当该分解程序在该反应程序前进行时，该分解程序是用来将该氯气的至少一部分的转变成氯离子并使该氯离子溶解于该水中，而该反应程序用来将未转变成氯离子的氯气转变成二氧化氯。当该分解程序在该反应程序后进行时，该分解程序是用来将未转变成二氧化氯的氯气进行分解。该硫代硫酸盐例如但不限于硫代硫酸钠、硫代硫酸钾、硫代硫酸铵、硫代硫酸钡、硫代硫酸钙或硫代硫酸金钠等。为更有效地将该氯气分解成氯离子以提升纯化效益，较佳地，该气体组分以0.5升/分钟至10升/分钟的流量与该反应组分接触。更佳地，该气体组分以1升/分钟至10升/分钟的流量与该反应组分接触。
本发明二氧化氯纯化方法所获得的高纯度二氧化氯可与水混合形成二氧化氯水溶液，而用于医疗用品、清洁用品或美容保养用品中。该医疗用品例如但不限于消毒水或消毒纱布等。该清洁用品例如但不限于漱口水、牙膏、假牙清洁剂、口腔喷剂、洗手液、沐浴乳、洗护发乳、洗颜液、消毒杀菌液、地板清洁剂、洗碗精、洗衣精、马桶清洁剂或厨房清洁剂等。该美容保养用品例如但不限于凝胶、面膜、防晒用品、化妆水、精华液、去角质用品或卸妆液等。
具体实施方式
本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，该实施例仅为例示说明用，而不应被解释为本发明实施的限制。
实施例1
步骤(a)将25wt％氯化钠水溶液经过一电解装置电解后，以文氏管原理抽取生成的气体组分，并溶于水中，形成混合溶液，其中，以该气体组分的总量为100wt％计，该二氧化氯的含量为75wt％，而该氯气的含量为25wt％。步骤(b)将干净空气以0.5升/分钟的流量导入该混合溶液中，以迫使大部分的该气体组分被置换而自该混合溶液中脱离，接着使该二氧化氯及氯气通过冷冻恒温循环水槽的冷凝管，并将温度控制于-10℃，此时该二氧化氯于冷凝管中逐渐冷凝为液态，并收集于4℃的逆渗透(RO)水中，该二氧化氯的含量为90wt％，而该氯气的含量为10wt％。
实施例2
步骤(a)将1升的7.5wt％的亚氯酸钠水溶液与1升的9wt％的盐酸水溶液混合后，即生成包含二氧化氯与氯气的气体组分，并溶于水中，形成混合溶液，其中，以该气体组分的总量为100wt％计，该二氧化氯的含量为32wt％，而该氯气的含量为68wt％。步骤(b)将干净空气以1升/分钟的流量导入该混合溶液中，以迫使大部分的该气体组分被置换而自该混合溶液中脱离，接着使该气体组分以1升/分钟的流量与反应组分接触，其中，该反应组分包含390克的亚氯酸钠及1000克的水。步骤(c)将通过步骤(b)的气体组分通过冷冻恒温循环水槽的冷凝管，并将温度控制于-20℃，此时该二氧化氯于该冷凝管中逐渐冷凝为液态，并收集于4℃的逆渗透(RO)水中，该二氧化氯的含量为92wt％，而该氯气的含量为8wt％。
实施例3
步骤(a)将二氧化氯片1片(厂牌：普力；型号：普力-600)溶于1升水中，即生成包含二氧化氯与氯气的气体组分，并溶于水中，形成混合溶液，其中，以该气体组分的总量为100wt％计，该二氧化氯的含量为5wt％，而该氯气的含量为95wt％。步骤(b)将干净空气以10升/分钟的流量导入该混合溶液中，以迫使大部分的该气体组分被置换而自该混合溶液中脱离，接着使该气体组分以10升/分钟的流量与反应组分接触，其中，该反应组分包含730克的硫代硫酸钠及1000克的水。步骤(c)将通过步骤(b)的气体组分通过冷却恒温循环水槽的冷凝管，并将温度控制于4℃，此时该二氧化氯于该冷凝管中逐渐冷凝为液态，并收集于4℃的逆渗透(RO)水中，该二氧化氯的含量为98wt％，而该氯气的含量为2wt％。
实施例4
步骤(a)将1升的7wt％的氯酸钠水溶液与1升的9wt％的盐酸水溶液混合后，即生成包含二氧化氯与氯气的气体组分，并溶于水中，形成一混合溶液，其中，以该气体组分的总量为100wt％计，该二氧化氯的含量为54wt％，而该氯气的含量为46wt％。步骤(b)将干净空气以5升/分钟的流量导入该混合溶液中，以迫使大部分的该气体组分被置换而自该混合溶液中脱离，接着使该气体组分以5升/分钟的流量与反应组分接触，其中，该反应组分包含390克的亚氯酸钠及1000克的水。步骤(c)将通过步骤(b)的气体组分以5升/分钟的流量与另一反应组分接触，其中，该反应组分包含730克的硫代硫酸钠及1000克的水。步骤(d)将通过步骤(c)的气体组分通过冷却恒温循环水槽的冷凝管，并将温度控制于0℃，此时该二氧化氯于该冷凝管中逐渐冷凝为液态，并收集于4℃的逆渗透(RO)水中，该二氧化氯的含量为99.9wt％，而该氯气的含量为0.1wt％。
实施例5
步骤(a)将1升的7.5wt％的亚氯酸钠水溶液与1升的9wt％的盐酸水溶液混合后，即生成包含二氧化氯与氯气的气体组分，并溶于水中，形成混合溶液，其中，以该气体组分的总量为100wt％计，该二氧化氯的含量为32wt％，而该氯气的含量为68wt％。步骤(b)将干净空气以0.5升/分钟的流量导入该混合溶液中，以迫使大部分的该气体组分被置换而自该混合溶液中脱离，接着使该气体组分以0.5升/分钟的流量与反应组分接触，其中，该反应组分包含390克的亚氯酸钠及1000克的水。步骤(c)将通过步骤(b)的气体组分通过冷冻恒温循环水槽的冷凝管，并将温度控制于-20℃，此时该二氧化氯于该冷凝管中逐渐冷凝为液态，并收集于4℃的逆渗透(RO)水中，该二氧化氯的含量为91wt％，而该氯气的含量为9wt％。
实施例6
步骤(a)将1升的7.5wt％的亚氯酸钠水溶液与1升的9wt％的盐酸水溶液混合后，即生成包含二氧化氯与氯气的气体组分，并溶于水中，形成混合溶液，其中，以该气体组分的总量为100wt％计，该二氧化氯的含量为32wt％，而该氯气的含量为68wt％。步骤(b)将干净空气以15升/分钟的流量导入该混合溶液中，以迫使大部分的该气体组分被置换而自该混合溶液中脱离，接着使该气体组分以15升/分钟的流量与反应组分接触，其中，该反应组分包含390克的亚氯酸钠及1000克的水。步骤(c)将通过步骤(b)的气体组分通过冷冻恒温循环水槽的冷凝管，并将温度控制于-20℃，此时该二氧化氯于该冷凝管中逐渐冷凝为液态，并收集于4℃的逆渗透(RO)水中，该二氧化氯的含量为87wt％，而该氯气的含量为13wt％。
比较例1
步骤(a)将25wt％氯化钠水溶液经过一电解装置电解后，以文氏管原理抽取生成的气体组分，并溶于水中，形成混合溶液，其中，以该气体组分的总量为100wt％计，该二氧化氯的含量为75wt％，而该氯气的含量为25wt％。步骤(b)将干净空气以3升/分钟的流量导入该混合溶液中，以迫使大部分的该气体组分被置换而自该混合溶液中脱离，接着使该气体组分以3升/分钟的流量与反应组分接触，其中，该反应组分包含500克的亚氯酸钠。步骤(c)将通过步骤(b)的气体组分收集于4℃的逆渗透(RO)水中，该二氧化氯的含量为80wt％，而该氯气的含量为20wt％。
比较例2
步骤(a)将1升的7.5wt％亚氯酸钠水溶液与1升的9wt％的盐酸水溶液混合后，即生成包含二氧化氯与氯气的气体组分，并溶于水中，形成混合溶液，其中，以该气体组分的总量为100wt％计，该二氧化氯的含量为32wt％，而该氯气的含量为68wt％。步骤(b)将干净空气以5升/分钟的流量导入该混合溶液中，以迫使大部分的该气体组分被置换而自该混合溶液中脱离，接着使该气体组分以5升/分钟的流量与反应组分接触，其中，该反应组分包含730克的硫代硫酸钠及1000克的水。步骤(c)将通过步骤(b)的气体组分收集于4℃的逆渗透(RO)水中，该二氧化氯的含量为88wt％，而该氯气的含量为12wt％。
评价项目
二氧化氯含量分析：依据美国公共卫生协会的美国水工程协会和水污染控制联合会所出版的水与废水标准检验方法第22版中4500-ClO2 C及4500-ClO2 E进行分析(American Public Health Association，American Water Works Association&WaterPollution Control Federation，Standard method for the examination of water andwastewater，22nd Ed.)。
氯气含量分析：依据美国公共卫生协会的美国水工程协会和水污染控制联合会所出版的水与废水标准检验方法第22版中4500-Cl D及4500-Cl E进行分析(StandardMethods for the Examination of Water and Wastewater，22nd Edition)。
安全性测试：将实施例1至5进行亚慢毒性测试。该亚慢毒性测试为根据ISO10093-10规范进行测试。○：无亚慢毒性反应；X：有亚慢毒性反应；--：未进行测试。
安全性测试：将实施例1至5进行过敏试验。该过敏试验为根据IS010093-10规范进行测试。○：无过敏反应；X：有过敏反应；--：未进行测试。
表1
综上所述，该纯化处理，将该二氧化氯由气态转变成液态，而与该氯气分离，及将该氯气转变成二氧化氯及氯离子，以提升二氧化氯的纯度，所以确实能达成本发明的目的。
本发明二氧化氯纯化方法所获得的高纯度二氧化氯可与水混合形成二氧化氯水溶液，而用于医疗用品、清洁用品或美容保养用品中。该医疗用品例如但不限于消毒水或消毒纱布等。该清洁用品例如但不限于漱口水、牙膏、假牙清洁剂、口腔喷剂、洗手液、沐浴乳、洗护发乳、洗颜液、消毒杀菌液、地板清洁剂、洗碗精、洗衣精、马桶清洁剂或厨房清洁剂等。该美容保养用品例如但不限于凝胶、面膜、防晒用品、化妆水、精华液、去角质用品或卸妆液等。
Claims (8)
1.一种二氧化氯纯化方法，其特征在于包含以下步骤：
提供包含二氧化氯及氯气的气体组分，该气体组分利用生成方式所形成，且该生成方式选自于亚氯酸盐法、氯酸盐法或电解法；
对该气体组分进行纯化处理，该纯化处理包括用来使该二氧化氯由气态转变成液态的冷凝程序。
2.根据权利要求1所述的二氧化氯纯化方法，其特征在于：该冷凝程序的温度范围为-33℃至10℃。
3.根据权利要求1所述的二氧化氯纯化方法，其特征在于：该纯化处理还包含用来使该氯气转变成二氧化氯的反应程序。
4.根据权利要求3所述的二氧化氯纯化方法，其特征在于：该反应程序利用含有亚氯酸盐的反应组分与该氯气接触，以使该氯气转变成二氧化氯。
5.根据权利要求4所述的二氧化氯纯化方法，其特征在于：该反应组分还包含溶解该亚氯酸盐的溶剂。
6.根据权利要求3至5中任一权利要求所述的二氧化氯纯化方法，其特征在于：该纯化处理还包含利用含有硫代硫酸盐及水的反应组分与该氯气接触，以使该氯气分解成氯离子并溶解于该水中的分解程序。
7.根据权利要求1所述的二氧化氯纯化方法，其特征在于：该纯化处理还包含利用含有硫代硫酸盐及水的反应组分与该氯气接触，以使该氯气分解成氯离子并溶解于该水中的分解程序。
8.一种如权利要求1至7中任一权利要求所述的二氧化氯纯化方法所获得的二氧化氯与水混合用于农畜水产、食品保鲜、民生用品、环境卫生、医疗用品、饮用水与工业用水处理、清洁用品或美容保养用品的应用。
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