技術(shù)文章
Technical articles在水溶液中能釋放出HClO、ClO-、Cl2的藥劑均屬于氯系氧化劑。其中HClO、ClO-、Cl2稱為有效氯,也稱活性氯。氯系氧化劑的純度均以有含的有效氯(換算成Cl2的量占總量的百分比來表示。常見的氯系氧化劑有液氯、漂白粉、漂粉精、次氯酸鈉溶液和二氧化氯。
液氯和氯氣
氯的英文名稱是Chlorine,分子式Cl2,分子量70.906。在常溫常壓下為黃綠色氣體,液化后為黃綠色透明液體,有強烈的刺激性臭味,毒性強,具有腐蝕性和氧化性,液氯(Liquid Chlorine)的密度為1.47,熔點-102℃,沸點-34.6℃。氯氣密度為3.21,是空氣的2.45倍。氣化熱62kcal/kg(36℃),易溶于水、堿溶液,二硫化碳和四氯化碳。在常溫下,氯氣被加熱到0.6~0.8Mpa或在常壓下冷卻到-35~40℃時就能液化。
氯氣的化學(xué)性質(zhì)很活潑,溶于水后,一部分生成鹽酸和次氯酸,另一部分仍以氯分子形式存在。
Cl2+H2O=HClO+HCl K=4.2×10-4
在25℃時,氯在水中的總?cè)芙舛葹?.091mol/L,其中以Cl2形式存在的0.061mol/L,以HClO形式存在的0.03mol/L。
在紫外光作用下,次氯酸及其鹽可分解為鹽酸和新生態(tài)氧,具有很強的強化能力:
HClO+hv=HCl+[O]
氯被堿溶液吸收生成次氯酸鹽,在堿性條件下,反應(yīng)超于*:
Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O K=7.5×1015
2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
次氯酸鹽溶液不穩(wěn)定,受光照會發(fā)生歧化反應(yīng):
3ClO-─→2Cl-+ClO3- K=1027
常溫下該反應(yīng)很緩慢,當(dāng)溫度高于75℃時,反應(yīng)很快。生成的氯酸鹽有毒,排水中不準(zhǔn)超過0.02mg/L。因此,應(yīng)避免這個反應(yīng)發(fā)生。
在次氯酸鹽溶液中,有效氯主要以ClO-和HClO兩種形式存在,其平衡由溶液的pH值決定:
HClO=H++ClO- K=3.4×10-8
次氯酸和其鹽是強氧化劑,被還原后,氯的氧化數(shù)由+1價變?yōu)椋眱r,形成氯子,其標(biāo)準(zhǔn)電極電位如下:
+1.63v +1.36v
酸性溶液中 HClO──→Cl2──→Cl-
+0.40V +1.36
堿性溶液中 ClO-───→Cl2──→Cl-
+0.89v
ClO-───→Cl-
可見,氯在酸性條件下氧化能力強。
氯氣由電解食鹽水生產(chǎn)。我國多采用立式隔膜電解槽,當(dāng)直流電通過鹽水溶液時,在陽極上產(chǎn)生氯氣,在固體鐵陰極上產(chǎn)生氯氣,陰陽兩極之間由于裝有多孔性石棉或聚合物制成的隔膜,把產(chǎn)生的兩種氣體分離開。氯氣經(jīng)凈化、壓縮、冷凍即成為液氯。生產(chǎn)一噸液氯耗食鹽1.7t、電耗2800kwh、硫酸消耗15kg、鹽酸100kg、水40m3。液氯產(chǎn)品指標(biāo)如下:
組成 Cl2 O2 CO2 N2 H2O
含量 99.5%~99.8% 400~500ppm 300ppm 500ppm 15~20ppm
有關(guān)氯的數(shù)據(jù)見表4-1、表4-2、表4-3。
表4-1液氯蒸汽壓與溫度的關(guān)系
液氯溫度(℃) -34.5 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 60 80 100
飽和蒸汽壓(atm) 1 1.21 1.81 2.60 3.64 4.96 6.57 8.6 11.14 17.59 26.24 37.46
氯在水中溶解度與溫度的關(guān)系(1atm條件下)
溶液溫度(℃) 10 15 20 25 30 35 40
Cl2 (g/L) 9.972 8.495 7.293 6.413 5.723 5.104 4.59
氯在水中的濃度與其平衡分壓關(guān)系(g/L)
┏━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
┃ 溫 度│ Cl2分壓(mmHg) ┃
┃ ├────┬───┬────┬───┬───┬───┬────┬──┨
┃ (℃) │ 5 │10 │ 30 │50 │100 │ 150 │ 200 │300 ┃
┠────┼────┼───┼────┼───┼───┼───┼────┼──┨
┃ 20 │ 0.438 │0.575 │ 0.973 │1.21 │1.773 │ 2.27 │ 2.74 │3.19┃
┠────┼────┼───┼────┼───┼───┼───┼────┼──┨
┃ 30 │ 0.424 │0.553 │ 0.873 │1.106 │1.573 │ 1.966│ 2.34 │2.69┃
┗━━━━┷━━━━┷━━━┷━━━━┷━━━┷━━━┷━━━┷━━━━┷━━┛
液氯用設(shè)計壓力為2MPa的鋼瓶裝運,充裝量不得大小1.25Kg/L。鋼瓶漆成草綠色,用白色標(biāo)明“液氯”字標(biāo)。鋼瓶外部應(yīng)有明顯“有毒壓縮氣體”標(biāo)志。工業(yè)使用的液氯鋼瓶分500Kg、1000Kg兩種規(guī)格。液氯鋼瓶應(yīng)貯存在陰涼干燥通風(fēng)的庫房、庫溫不超過35℃。防止日光直射,遠(yuǎn)離火種、熱源,庫房保持干燥以防鋼瓶銹蝕。不得與液氨、易燃壓縮氣體、自燃物、金屬粉末、有機物、松節(jié)油共貯,貯存時鋼瓶應(yīng)戴安全帽,應(yīng)認(rèn)真檢查鋼瓶閥門是否漏氣,庫房有無氯臭。如無法修復(fù),應(yīng)將漏氣鋼瓶搬出庫房,浸入石灰乳中吸收漏出的氯,以防污染。搬運要輕裝輕卸,防止鋼瓶摩擦撞擊,裝車時安全閥帽應(yīng)向外排在一面。鋼瓶應(yīng)套橡膠防撞圈。炎熱季節(jié)應(yīng)在早晚陰涼時搬運。發(fā)生火災(zāi)時,可用水或霧狀水撲來。立即在附近鋼瓶移開,若無法移開時,應(yīng)在鋼瓶上澆水冷卻,撲火人員應(yīng)戴防毒面具。
15101169516