氯碱工艺论文参考文献

简单说水溶液中会电离为ClO-和Na+，而ClO-是有强氧化性的。所以次氯酸钠有氧化作用。引用第8期2006年8月论文氯碱工业Chlor—Alkali IndustryNo．8Aug．，2006次氯酸钠溶液的氧化性研究周相武+，汪晓军，刘姣，王炜(华南理工大学环境科学与工程学院，广东广州510641)[关键词】次氯酸钠；氧化还原电位；有效氯含量[摘要]实验研究了温度、有效氯含量、含盐量等因素对次氯酸钠溶液氧化性的影响。结果发现：常温常压下，漂水氧化还原电位主要受pH值控制，随着pH值的降低而升高；在pH值不变的情况下，漂水氧化还原电位与有效氯含量呈二次函数关系；漂水的稳定性与温度、pH值有很大的关系，在高温或低pH值的情况下极易分解，提高含盐量对提高其稳定性有一定帮助。[中图分类号]1Q124．44 [文献标识码】A [文章编号】1008—133x(2006)08—0028—03Studi鹤on the o】|【imzing propertyofsOm哪hypocMo—te solu吐onZ日oU威。愕一埘“，黝^恰艇∞一血n，ⅡU．，彘m，黝ⅣG耽i(College of EnVironmental Science and En西neering，Soutll China UniVersity of Techn0109)r，Guangzhou 510641，China)Key w伽．ds：sodium hypoclllorite；oxidation reduction potentiaLl；actiVechlorine contentAbstnct：The innuences of such factors astemperature，active chlorine content，salt content on山eoxidizing property of sodium hypochlorite solution are studied by experiments．The foUowing results arefound．7Ihe oxidation reduction potentialof sodium hypochlorite s01ution is maillly contr01led by pH valueunder room temperature and no瑚al pressure and increases with the reduction 0fpHValue．The relationbetween oxidation reduction potential of sodium hypoehlorite solution and actiVe chl丽ne content印pearsaquadratic function with unchanged pH Value．T11le stabilityof sodium hypochloIite solution isgreatlydependedontemperature and pH VaLlue．Sodiumhypoc}lloritetends todecompose Very eily at tlle condi-tion of high temperatureor low pH Value．The increase of salt contenthelpst toimproVe its stability．次氯酸钠溶液俗称漂水，是氯碱工业的副产品。其氧化性很强，对有色织物具有漂白性，工业上常称为商品漂水、漂水、高效漂白粉，医学文献还称其为次氯酸苏打、次亚氯酸钠、漂白水u J，广泛应用于制衣洗水、染整、造纸等行业，利用其氧化性将产品漂白。氧化还原电位即ORP(Oxidation Reduction Po—tential的缩写)是反映溶液氧化性最直观的参数，本文中通过测量不同条件下漂水的ORP来研究其氧化性的变化。1实验实验漂水采用制衣洗水厂使用的漂水。通过加Nacl改变含盐量，滴加HCl、H：SO。改变pH值，使28用新加坡EuTECH生产的便携式pH值、ORP、温度计测量pH值、ORP、温度。2结果与讨论氧化还原电位通常用惰性电极(如铂电极)在无外加电流的情况下测得，本实验中采用铂电极和Ag／AgCl参比电极。铂电极测得的漂水电位是一种混合电位，是若干个氧化还原电对共同作用的结果，反映的是漂水体系的综合氧化能力。影响测量的因素除了铂电极表面的性质，主要有电极表面电对反应的性质以及漂水的有效氯含量、温度、pH值等。漂水中有多个氧化还原反应同时进行，如HClO／·[作者简介】周相武(1982一)，男，硕士研究生，现就读于华南理工大学环境科学与工程学院环境工程系。[基金项目]2005年广东省工业攻关计划项目(项‘目编号2005831 101001)[收稿日期】2006一04—04万方数据第8期周相武等：次氯酸钠溶液的氧化性研究C12、ClO一／cl一、02／OH一等。除了HclO／c12、C10一／cl一、O：／OH一以外，其他的氧化还原过程很弱，在漂水中对ORP的影响较小，又因为漂水中溶解氧含量很少，因此漂水的ORP主要受HClo／Cl：、C10～／Cl一影响。笔者主要研究了温度和pH值、含盐量等因素对漂水ORP的影响。2．1温度对漂水oRP的影响次氯酸钠极不稳定，温度稍高即逐渐分解，分解反应方程式如下¨1：3C10一一C10f十2Cl一，(1)2ClO一卅Cl一+02。(2)本次实验在室温(20℃左右)下进行，没有考虑温度对实验结果的影响。2．2pH值对漂水oRP的影响漂水中存在如下平衡关系：20H一十C12竿立ClO一+Cl一+H20。(3)HClO极易分解，为了防止其分解，保证漂水的质量，一般控制漂水中的游离碱质量分数为0．6％～1．0％。漂水体系的平衡关系见图1。酸性氮化纤维素降解次氮酸盐凉闩图l在25℃、次氯酸钠浓度为O．1 moL／L时。pH值与漂水体系的平衡关系图从图1中可以看出：pH值小于2时，溶液主要成分为cl：；pH值大于9，主要成分为c10一。pH值不仅影响溶液的组成，对其氧化性也有影响。HOcl的氧化能力最强p1。图2为用盐酸调节pH值时漂水(有效氯质量分数9．59％，盐质量分数约7．9％)ORP的变化。8 9 10 lI 12 13pH值图2 pH值对漂水ORP的影响(盐酸调节)从图2可以看出：随着漂水pH值的降低，其ORP呈增长趋势，而且在pH值=10．5处产生突变；pH值<10后变化趋势比较稳定；当pH值<8后发生剧烈反应，产生大量刺激性气体(c1：)，难以测量ORP。调节pH值的盐酸为1+1盐酸，其中含有Cl一，为了避免其影响实验结果，使用1+4的硫酸做了一次重复性实验，结果如图3所示。0RP随pH值变化的趋势与用盐酸调节时大致相同，突变点为pH值=11。8 9 10 Il 12．13pH值图3 pH值对漂水oRP的影响(硫酸调节)向漂水中加入盐酸时，漂水中发生如下反应：2H++C1一+ClO一叫C12+H20。(4)反应(4)使得漂水中游离氯浓度大大增加，提高了其ORP。之所以会出现突变，是因为pH值>11时，加入的酸多数被NaOH消耗掉了，随着酸加入量的增加，形成的HclO浓度升高并部分分解，HClO的氧化能力远远强于C10一(HClO／Cl：的标准电极电势为1．611 V，ClO一／Cl一的标准电极电势为0．89 V)，造成了ORP的突变。这与由图1得到的结论相吻合。因此漂液pH值在5—7范围内，漂白产品(如服装、布料、纸张等)的纤维素将降解；在碱性条件下漂白，对纤维素的损害较易控制。2．3 有效氯含量对漂水oRP的影响有效氯含量不是指氯的含量，而是指漂水的氧化能力相当于多少氯的氧化能力。即一定量的漂水在反应完成时，其氧化能力相当于多少质量的氯气的氧化能力。因此，有效氯含量能反映漂水的氧化能力，是衡量漂水质量的重要指标。漂水有效氯含量与ORP的关系见图4。从图4可以看出：当漂水的有效氯质量分数从lo．36％下降到1．26％时，其ORP呈先上升后下降的趋势，并且在有效氯质量分数大于5％之前变化很小；当有效氯质量分数小于5．5％之后，ORP变化29九如∞如∞∞∞∞98877665>暑，(一篮C咖渤釉瑚瑚啪四渤>E／d已()万方数据氯碱工业2006阜非常明显。在忽略pH值、温度影响的前提下，经过曲线拟和，得到漂水ORP与有效氯质量分数(范围为1．26％一10．36％)的关系式(尺=99．1％，P

实验仪器：一组电解饱和食盐水的装置，若干只试管， 实验试剂：稀硝酸、硝酸银、饱和食盐水、氢氧化钠溶液、淀粉碘化钾试纸、酚酞、铁棒、石墨棒等 天然海水主要元素成分中文名 化学符号 含量(毫克/升) 中文名 化学符号 含量(微克/升)氯 Cl 18880 碳 C 28钠 Na 10770 氮 N 15镁 Mg 1290 锶 Sr 7.9硫 S 884 硼 B 4.5钙 Ca 412.1 硅 Si 2钾 K 399 氟 F 1.3溴 Br 67.3 师：展示一瓶海水，海水的味道又苦又咸，这与海水中的成分有关，那么我们如何检验海水中存在的氯离子呢？生：往海水中滴加用稀HNO3酸化的AgNO3溶液，如果出现白色沉淀，证明有氯离子。[实验演示]在加入适量海水的试管，往里滴入用稀HNO3酸化的AgNO3溶液。师：海洋占地球总面积的百分之七十一[投影]教材图2-1每千克海水中几种氯化物的含量生：了解海水资源丰富，海水中所含氯化物的含量相当高，主要为氯化钠，其次是氯化镁、氯化钙和氯化钾。师：海水中含有丰富的氯化钠，那么人们是如何从海水中获得氯化钠和使用氯化钠的呢？[播放短片]海水晒盐的过程师生互动：氯化钠的应用 生活：维持生命必需元素 医疗：生理盐水 工业：制纯碱、烧碱、氯气等[过渡]氯元素在自然界中是以离子形式存在，并不是以游离态形式存在，那么Cl2是怎样发现的？生：阅读教材P40化学史话并仔细揣摩氯气的实验室制法的实验装置示意图师：引导学生观察实验、思考和总结氯气的实验室制法的原理、氯气的收集方法、尾气的吸收。[小组讨论]1、收集氯气的方法？ 2、如何知道氯气已经收集满了？ 3、氢氧化钠溶液的作用？[总结补充]1、收集氯气除了可以用向上排空气法之外，还可用排饱和食盐水法收集。 2、检验气体有没有收集满出了观察颜色外，还可以用湿润的淀粉KI试纸放在瓶口来检验（试纸变蓝色）。 3、用NaOH溶液吸收尾气Cl2。NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O[过渡]既然海水中含有丰富的氯元素，那么能否利用海水来制取氯气呢？[活动与探究]若向水中加入氯化钠，则通电后两个电极上可能会得到什么物质？装置如图： 步骤一：接通电源，观察U形管内的变化现象：阴极、阳极附近均产生气泡结论：通电后有新的气体产生生：大胆推测两极产生的气体可能是什么？步骤二：关闭电源，打开U形管阳极一端的橡皮塞，迅速用镊子将湿润的淀粉碘化钾试纸放在试管口，观察现象现象：湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝结论：阳极产生的气体是氯气步骤三：使用针筒抽出阴极中产生的气体，并迅速按住针筒，移近点燃的酒精灯，松开拇指，推出针筒中的气体。现象：气体可以燃烧，并伴随着轻微的爆鸣声结论：阴极产生的气体是氢气步骤四：打开U型管两端的橡皮塞，分别向溶液中滴加1-2滴酚酞溶液，观察现象现象：阴极附近溶液颜色变红结论：溶液中有碱性物质生成生：根据实验结论书写化学反应方程式2NaCl + 2H2O H2↑+ Cl2↑+ 2NaOH[小结]工业上就是利用这个原理，用电解饱和食盐水的方法制取氯气，在与电源正极相连的电极（阳极）收集氯气，与电源负极相连的电极上产生氢气，在溶液中生成氢氧化钠。有一学生提出问题：“老师，为什么不把Cl2和Na都一次性提取出来，那样不是一举两得？”师答：“这位同学提的问题很好，在第二单元我们学习金属钠提取的时候就是采用电解熔融氯化钠制取金属钠，同时得到氯气。但是由于海水中氯化钠浓度较低，而且与设备条件要求、利润也有关，所以在工业上就利用这个原理。当然，如果将整套装置应用在工业上，也有一些缺点？思考一下，有哪些缺点？”生：H2和Cl2混合会引起爆炸师：引导学生从氯气尾气吸收原理为出发点考虑，很容易得出生成的NaOH与Cl2会发生反应。因此，要想得到氢氧化钠和氯气，就要设法把生成的氢氧化钠和氯气分开，不能让它们接触。[拓展视野]离子交换膜法电解食盐水总结：阳离子交换膜具有很好的选择性，它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和分子通过，既只允许Na+、H+通过，而Cl-、OH-和气体则不能通过。师：“氯碱工业”的概念[知识运用]根据氯碱厂原料和产品的性质，你认为在生产过程中和贮运时应注意哪些问题？氯碱厂的厂址应如何选择？氯气贮藏在钢瓶里，保持阴凉通风。NaOH固体应避免接触空气，防止潮解。关于氯碱厂选址的选择，学生只考虑了氯气有毒，应在郊区，在主导风向的下风向处，教师提示一般要从原料、水源、能源、土地供应、市场需要、交通运输、环境保护等方面考虑，作为课外作业，让学生回去查资料解决。九、板书设计第一单元 氯、溴、碘及其化合物一、氯气的生产原理（一）实验室制法1、实验原理： 4HCl(浓)＋MnO2 === MnCl2＋2H2O＋Cl2↑2、收集装置：向上排空气法或排饱和食盐水法3、验满方法：看颜色或用湿润的淀粉碘化钾试纸4、尾气处理：氢氧化钠溶液2NaOH + Cl2 = NaCl + NaClO + H2O（二）工业制法1、电解饱和食盐水：2NaCl + 2H2O H2↑+ Cl2↑+ 2NaOH2、阳离子交换膜的作用3、氯碱工业概念十、案例评价本案例的设计有以下特点：1、以自然资源十分丰富的海水作为研究对象，引出总储量较多的化学物质（氯化钠）的提取，并以此作为载体探究典型的非金属单质氯气的生产原理，揭示化学反应的基本原理和本质。使学生在获取相关化学知识和实验研究技能的同时，形成利用自然资源需要化学科学的发展的认识，激发为自我发展和社会生产进步而学习化学的兴趣。2、强调化学实验在学生学习化学知识中的重要作用，通过对实验现象的观察和分析，让学生自己来总结归纳，是本节教学的一个特点。氯气的实验室制法，是学生高中学习实验室制气体的开始，考虑到教学时间以及实验的组织管理，在本课时中只要讲清实验器材的连接、尾气处理和注意事项即可，实验操作技能和原理就不拓展。3、“氯碱厂厂址的选择”这一问题的提出，使课堂知识与社会生产实际相结合，激发学生的好奇心。使学生树立环保意识，从我做起，充分发挥学生想象力，使受到教育。及时反馈知识，加深对电解实验知识的理解和运用。4、对于实验教学条件好的学校，电解饱和食盐水的实验可以改为小组分组实验，可以让学生通过动手获得生动直观的第一手资料，让学生在情景中轻松愉快地发现提出问题。参考文献