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气态二氧化氯发生器试验研究

周春雨  
【摘要】: 二氧化氯(ClO_2)被认为是可以替代液氯的理想消毒剂。二氧化氯的制备以化学法的应用最为普遍,工艺简单,技术成熟。但现有各种类型的二氧化氯发生器都是采用水射器负压投加,把生成的二氧化氯水溶液与残液一起排入处理的水体中,这种方式投加不仅消毒效率低,而且存在安全隐患。 二氧化氯以气态方式进行投放效率更高、效果更好,可实现二氧化氯与反应残液的分离,从而不仅解决出口药液酸度过大的问题,而且可有效地避免由于反应不完全可能造成剩余ClO_3或ClO_2被投入水体的问题。 本文对气态投放式二氧化氯发生器进行了研究和设计。首先通过实验对亚氯酸钠法制取二氧化氯的反应条件进行了研究,同时又做了空气对反应生成的二氧化氯的吹脱分离试验,对实现二氧化氯气态投放的可行性进行了研究,最后,根据前面实验结果设计并制作出一个二氧化氯发生器,通过运行试验对发生器进行了测试。研究结果表明: 1)反应温度、盐酸浓度及NaClO_2浓度都会对反应速度产生影响。反应温度在40℃以下时,反应速度随温度的升高而加快;温度高于40℃时,反应速度不再加快。因此反应温度选择40℃为宜。 2)反应速度随NaClO_2浓度和盐酸浓度的增大而加快。同时,盐酸浓度与NaClO_2浓度之间存在一个比例关系,即盐酸与NaClO_2的浓度比越大,NaClO_2的转化率越高。对于5%以下的NaClO_2,当盐酸浓度达到15%时,反应可在6min内进行完全,ClO_2生成量可达到理论值的90%以上。 3)压力的变化对反应没有明显影响,但利用发生器内的负压可以有效地控制液面高度,防止发生器内液体排空或充满。 4)当温度在ClO_2的沸点(11℃)以上时,ClO_2可以被空气完全吹脱,并且ClO_2的吹脱速度非常快,当吹气流量足够大时,瞬间即可完成。因此二氧化氯以气态方式投放水体是可行的。 5)本设计存在明显不足,主要表现为二氧化氯的吹脱效率过低,仅能达到62.5%。其原因是吹脱气流使料液在反应器内无序流动,无法保证反应时间,因此本设计还需进一步改进和完善。


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