专利名称：次氯酸消毒水的制备方法
技术领域：
本发明涉及电解生产含氯消毒剂的方法，更具体的说是涉及电解生产次氯酸消毒液的方法。
背景技术：
含氯消毒剂是农业、食品工业和环境保护中最常用的有效杀菌产品之一，其有效成分为次氯酸或次氯酸盐类。据美国环境保护机构(EPA)研究报道，次氯酸在相同条件下的杀菌能力是次氯酸盐类的数十至上百倍。为了发挥次氯酸盐的最大杀菌效率，人们尽可能地在酸性环境中使用这类产品，甚至在使用前先用盐酸等酸类产品把次氯酸盐调至酸性，这样操作不但增加了成本，而且在实际使用中很不方便。
利用普通的食盐，通过电解的方法生成次氯酸消毒液是近年来国际社会研究的热点之一。目前，电解法生产次氯酸消毒液多采用隔膜式电解装置，在阳极侧形成次氯酸和盐酸，在阴极侧形成氢氧化钠溶液。理论上氯气溶于水生成等摩尔的盐酸和次氯酸，氯离子仅有50％生成需要的次氯酸。值得指出的是在阳极侧生成的氯在不同酸度下会以氯气、次氯酸分子或次氯酸盐共三种形态存在于溶液中，在pH值为4～6时溶液中主要以次氯酸形式存在，在pH值为2时溶液中次氯酸形态的氯降到80％以下，在pH值为1时仅有30％，此时生成的氯大部分以气态形式存在，当气态氯在水中的浓度超过其饱和浓度时便会从溶液中大量析出。用普通的隔膜式电解方法生产消毒液，在生成高浓度氯浓度的同时也会生成高浓度的盐酸，因而通常会有氯气外逸的现象，而且外逸现象随酸度提高而迅速加剧。此外，次氯酸消毒液的高酸度也使其在许多场合的应用受到了限制，生产设备也易受酸腐蚀。
消毒液在实际使用时，有效氯浓度一般在10～100ppm。为了达到有效消毒浓度，同时防止因过高酸度引起氯气析出，一般是将消毒液电解终点控制到pH值2～2.7。在达到这一电解程度时，生成的有效氯含量一般为60ppm左右，此时已有氯气析出，呈现明显氯味。预使有效氯保持次氯酸形态，则要求电解消毒液pH值达到4～6。如果仅使用普通隔膜式电解装置，当电解到pH4～6时，消毒液中的有效氯浓度很低，远达不到实际消毒需要浓度；要使有效氯达到消毒需要浓度，则电解消毒液的pH值远低于pH4～6。总之，仅以现有的普通隔膜方式直接电解生产消毒液，很难同时达到有效氯10～100ppm和pH4～6的效果。
考虑到电解效率和尽量减少氯气外溢等问题，目前一般电解方法采用的盐溶液浓度通常为0.1％～0.2％，残留盐量过高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有电解法生产次氯酸消毒液存在的次氯酸含量低、消毒液酸性强，残留盐量过高的缺点，提供了二种电解生产次氯酸消毒液的方法，该两种方法增强了电解法生产次氯酸消毒液的实用性。
本发明的技术方案一种次氯酸消毒水的制备方法，包括下列步骤a.在无隔膜方式下电解NaCl溶液，使电解后生成液中NaCl与NaClO的摩尔比＞1∶1；b.将步骤a制得的电解生产液在离子隔膜电解槽的阳极侧继续电解，在阳极侧电解时生成的HCl用于中和步骤a生成的NaClO形成HClO。
本发明的另一种技术方案为一种次氯酸消毒水的制备方法，包括下列步骤a.在无隔膜方式下电解NaCl溶液，使NaCl最大程度地转化为NaClO；b.在隔膜方式下电解NaCl溶液，在阳极侧生成HClO和HCl；c.将步骤a的电解生成液和步骤b的阳极侧电解生成液按比例混合，使步骤b生成的HCl中和步骤a生成的NaClO形成HClO。
上述两种方案都是基于步骤b生成的HCl用于中和步骤a生成的NaClO形成HClO而完成的。
本发明的有益效果是氯化钠水溶液的电解反应通常如下
在直流电场中的电极反应为阳极阴极在两个电极之间存在离子交换隔膜的情况下，阳极侧生成的氯发生如下反应阴极侧由于氢离子的消耗，氢氧根逐渐富集，形成NaOH溶液。
在两个电极之间无离子交换隔膜时，生成物发生二次反应
技术方案一步骤a采用无隔膜电解该步骤的理想电解度为生成液中NaCl与NaClO的摩尔比略大于1∶1，然后进入步骤b。步骤b将上述电解液在离子隔膜电解槽阳极侧继续电解，直到溶液pH值达到4～6，阳极侧的电解反应为(1)、(2)、(3)。
根据步骤b中阳极侧的电解反应式，中和1摩尔NaClO需要1摩尔HCl，生成1摩尔HCl需要电解2摩尔NaCl，所以完全中步骤b中的NaClO，并使电解生成液呈酸性，则电解的NaCl摩尔数需要达到NaClO的2倍以上。由于HCl中和NaClO会生成等摩尔的NaCl，所以步骤a的电解生成液中NaCl的摩尔数需大于NaClO的摩尔数，或NaCl摩尔数∶NaClO摩尔数＞1∶1。考虑到NaCl过多会增加最终电解消毒液中盐的残留量，步骤a的电解生成液中NaCl与NaClO较为理想的摩尔比例是略大于1∶1。实际应用中为了提高步骤a的电解效率，需要适当提高该生成液中NaCl与NaClO的摩尔比，但盐残留量也会相应的增加，因此，最终摩尔比应兼顾电流效率和盐残留而确定。技术方案一的总反应式为。
由于步骤a可以采用高浓度的盐溶液，生成高浓度的NaClO，步骤b在生成HCl中和NaClO的同时，又生成HClO，因此，电解消毒液中的HClO浓度很高，每摩尔有效氯中残留的盐量相对于普通方法大为降低。由于本发明制备的是高浓度消毒水，在实际应用时需要大量稀释，在最终使用的消毒水中盐的残留量很低，几乎可忽略。此外，由于本方案可以使用较高浓度的盐水进行电解，电解液的离子强度持较高，只需采用低电压便可实现高效电解，达到节能效果。
技术方案二步骤a采用无隔膜方式电解NaCl溶液，该步骤应使NaCl最大程度地转换成NaClO。步骤b对NaCl稀溶液采用隔膜方式电解，在阳极侧生成HClO和HCl。步骤c将步骤a、步骤b阳极侧生成液按比例混合，使步骤a生成液中的NaClO被步骤b生成液中的HCl中和，形成HClO和NaCl。技术方案二通过分步电解与混合，电解消毒液同样能够达到控制酸度、节能和减少盐残留的效果，并使有效氯主要保持为HClO形态。综上所述，本发明有效克服了现有电解法生产次氯酸消毒液存在的次氯酸含量低、消毒液酸性强，残留盐量过高的缺点，在使用安全性和节约成本方面有明显的优势。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明进一步详细描述技术方案一，一种次氯酸消毒水的制备方法，包括下列步骤a.在无隔膜方式下电解NaCl溶液，使电解后生成液中NaCl与NaClO的摩尔比＞1∶1；b.将步骤a制得的电解生产液在离子隔膜电解槽阳极侧继续电解，生成的HCl用于中和步骤a生成的NaClO形成HClO。
实施例1第一步，对0.5％的NaCl进行无隔膜电解，生成液的有效氯为1210ppm，酸度为pH8.6。
第二步，对以上电解生成液进行离子隔膜电解，其酸度随电解而不断下降，当pH达到4.64时，电解生成液中有效氯为1702ppm。
实施例2第一步，对1.0％的NaCl进行无隔膜电解，生成液的有效氯为2162ppm，酸度为pH8.9。
第二步，对以上电解生成液进行离子隔膜电解，其酸度随电解而不断下降，当pH达到4.82时，电解生成液中有效氯为3193ppm。
技术方案二，一种次氯酸消毒水的制备方法，包括下列步骤a.在无隔膜方式下电解NaCl溶液，使NaCl最大程度地转化为NaClO；b.在离子隔膜方式下电解NaCl溶液，在阳极侧生成HClO和HCl；c.将步骤a、步骤b阳极侧电解生成液按比例混合，使步骤b生成的HCl中和步骤a生成的NaClO形成HClO。
实施例3第一步，对0.5％的NaCl进行无隔膜电解，生成液的有效氯为1205ppm，酸度为pH8.6。
第二步，对0.1％NaC进行离子隔膜电解，当pH达到2.24时，电解生成液中有效氯为62ppm。
第三步，按第一步电解生成液∶第二步生成液＝1∶9.2的比例混合，得到酸度为pH5.01，有效氯为167ppm的消毒液。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种次氯酸消毒水的制备方法，其特征在于下列步骤a.在无隔膜方式下电解NaCl溶液，使电解生成液中NaCl与NaClO的摩尔比＞1∶1；b.将步骤a制得的电解生成液在离子隔膜电解槽的阳极侧继续电解，电解后生成的HCl中和上一步骤生成的NaClO形成HClO。
2.一种次氯酸消毒水的制备方法，其特征在于下列步骤a.在无隔膜方式下电解NaCl溶液，使NaCl最大程度地转化为NaClO；b.在离子隔膜方式下电解NaCl溶液，在阳极侧生成HClO和HCl；c.将步骤a和步骤b阳极侧的电解生成液按比例混合形成HClO。
全文摘要
本发明公开了二种次氯酸消毒水的制备方法，技术方案一的步骤为a.在无隔膜方式下电解NaCl溶液，使电解后生成液中NaCl与NaClO的摩尔比＞1∶1；b.将步骤a制得的电解生产液在离子隔膜电解槽阳极侧继续电解，电解后生成的HCl用于中和步骤a生成的NaClO形成HClO。技术方案二的步骤为a.在无隔膜方式下电解NaCl溶液，使NaCl最大程度地转化为NaClO；b.在离子隔膜方式下电解NaCl溶液，在阳极侧生成HClO和HCl；c.将步骤a、步骤b阳极侧电解生成液按比例混合，使步骤b生成的HCl中和步骤a生成的NaClO形成HClO。上述两种方法都能够制备出次氯酸含量高、酸性适当、盐残留量低的消毒液。
文档编号C25B1/00GK1680627SQ20051002376
公开日2005年10月12日 申请日期2005年2月2日 优先权日2005年2月2日
发明者郑国生, 周家春 申请人:华东理工大学