二氧化氯发生器产气量分析

摘要：本文对二氧化氯发生器的产气量进行了分析，并就化学法产生二氧化氯、电解法产生二氧化氯做了详细的阐述和比校，努力为未来提高二氧化氯发生器的产气量提供参考。

关键词：二氧化氯 发生器 产气量 分析

一、化学法二氧化氯发生器（氯酸钠法）

以CYH200为例：CYH200指产气量为200g•气/h的化学法二氧化氯发生器，据《环保技术认定条件》规定，200g•气/h是指设备的有效氯产量。那，我们设计的CYH200在实际运行时能否达到这一产量？很多用户表示怀疑，下面就针对这一问题进行论述：

CYH200的设计是通过一些理论计算和对实验数据的分析而做出的一种设计方案。200g•气/h的有效氯产量是设备的实际生产能力，为了确保设备在实际工作运行中能够达到这一产量，在设计上，我们进行了一系列的理论计算和实验，以理论数据为依据，结合实验数据的综合分析，做出了CYH200的设计方案，其具体设计过程如下：

1.设备理论产量的确定

设1gNaClO3理论产生xg ClO2，yg Cl2，反应方程式如下：

2NaClO3＋4HCl ＝ 2ClO2＋Cl2＋2NaCl＋2 H2O

计算得出：1gNaClO3理论产生0.63g ClO2、0.33gCl2，已知二氧化氯的氧化能力相当于氯气的2.63倍，所以1gNaClO3理论有效氯产量为：M=0.63×2.63＋0.33＝2g

2.实际产量的确定

实验中我们采用35% NaClO3的和30%的HCl进行反应，分别做了投加比例为1：1.5、1：2、1：2.5的实验，并对实验过程中所产气体用新出台的五步碘量法进行了检测、分析，其各种投加比例下的实际有效氯产量见表1：

3.有效氯转化率的确定

从表1中可以看出，投加比例为1：1.5时，实际有效氯产量最低，此时，有效氯转化率为：

η与有效氯产量成正比，所以η也为最小转化率，现将实验中确定的最小转化率η作为设计依据，更能有效地保证发生器的实际有效氯产量。

4.发生器的设计

现设计一个生产能力为200g•气/h的发生器，为保证发生器实际产量的准确性，我们加了20g的余量，即设计上参照220g•气/h设计，再计入实验中确定的最小有效氯转化率，那么，设备理论有效氯值为：

220

M理论＝= 366.6g/h

60%

综上所述，CYH200的设计是有据可依的，是经过给出余量，并计入最小有效氯转化率而得来的理论有效氯值，将设计过程逐一往回推算，即可得出CYH200的实际产量完全可以达到200g•气/h这一定论。

二、亚氯酸钠法发生二氧化氯

亚氯酸钠法的产气量分析与氯酸钠法相似，其具体设计过程如下：

1.设备理论产量的确定

设1gNaClO2理论产生xg ClO2，反应方程式如下：

5NaClO2＋4HCl＝4ClO2＋5NaCl＋2 H2O

452.5 270

1 x

270

x == 0.60g

452.5

经计算得出：1gNaClO2理论产生0.60g ClO2，已知二氧化氯的氧化能力相当于氯气的2.63倍，所以1gNaClO2理论有效氯产量为：

M=0.60×2.63＝1.58g

2.实际产量的确定

实验中我们采用8% NaClO2的和10%的HCl进行反应，分别做了投加比例为1：1.5、1：2、1：2.5、1：3的实验，经过对实验过程中所产气体的检测、分析，得出了其各种投加比例下的实际有效氯产量，见表2：

3.有效氯转化率的确定

由表2可知，投加比例为1：1.5时，实际有效氯产量最低，此时，有效氯转化率为：

0.95

η＝×100%＝60.2%

1.58

与氯酸钠法同理，将最小转化率η作为设计依据。

4.发生器的设计

仍以CYH200为例，加20g的余量，并计入实验中确定的最小有效氯转化率，那么，设备理论有效氯值为：

220

M理论＝=365.4g/h

60.2%

同样，亚氯酸钠法CYH200也能达到有效氯产量200g/h这一实际生产能力。

三、电解法二氧化氯发生器

同化学法类似，电解法二氧化氯发生器的产气量也指有效氯产量，以CY50为例，CY50指有效氯产量为50g/h的澄源牌电解法二氧化氯发生器，是依据1A•h电流对应1g有效氯而定义的。那么，这种定义方法是否可行呢？下面做一分析：

因电解法生产二氧化氯过程中，在电解槽中发生化学反应多且复杂，所以，我们根据法拉第第一定律对设备的产气量进行分析（因设备中二氧化氯产量较低，所以只对氯气进行定量分析）：

1.设备理论产量的确定

根据法拉第第一定律，在电解食盐水中，氯的电化当量为：

KCl=1.323 g/A•h

即通入1A•h电量，应在阳极上产生1.323g氯气，那么通入50A•h电量，一片阳极上的产氯量为：

M=1.323×50=66.15g/h

在CY50中有一片阳极和一片中性电极，则氯气产量为：

M理论＝66.15×2＝132.3 g/h

即CY50的理论产氯量为132.3 g/h。

2.副反应中消耗氯气量的确定

电解食盐水时，有很多副反应发生，从而影响氯气的实际产量，其中，阳极液中生成氯酸钠这一副反应就会消耗大量的氯气。

已知氯酸钠的电化当量为：

K NaClO3=0.662 g/A•h

即通入1A•h电量，就会在阳极液中生成0.662g氯酸钠，则通入50 A•h电量，生成氯酸钠量为：

M=0.662×50=33.1 g/h

先设33.1 g氯酸钠消耗氯气量为xg，根据以下公式进行计算：

Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO

HClO＋OH－ClO－＋H2O

6ClO－＋3H2O2ClO3－＋4 Cl－＋6 H＋＋3/2 O2＋6e-

综合以上三式

3 Cl2NaClO3

213 106.5

x 33.1

213×33.1

x＝= 66.2 g/h

106.5

则设备的实际产氯量为：

M实际＝M理论－x＝132.3－66.2＝66.1 g/h

再加上设备中一部分二氧化氯产量，CY50的实际产量应该大于66.1 g/h有效氯，但在实际运行中，往往达不到66.1 g/h，而是接近我们定义的50g/h，这与电槽的电流效率有关，如果适当调整PH值、改善阳极材料和电槽结构，以提高电流效率，从而提高电槽的实际产量。