專(zhuān)利名稱(chēng)：硫化鋅法制備亞氯酸鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及漂白劑、殺菌消毒劑領(lǐng)域技術(shù)。具體是指一種高純亞氯酸鈉的制備方法。
背景技術(shù)：
亞氯酸鹽是一種高效漂白劑和殺菌消毒劑，主要應(yīng)用于漂白織物、纖維和紙漿，白度高且不損傷纖維，還應(yīng)用于飲水消毒、工業(yè)水處理、污水處理等領(lǐng)域。亞氯酸鹽最重要的性質(zhì)是它的氧化性能。在低溫堿性溶液中，亞氯酸鹽只有很溫和的氧化能力。在提高溫度或是酸性環(huán)境下，亞氯酸鹽表現(xiàn)出優(yōu)越的氧化性能。亞氯酸鈉是亞氯酸鹽中的代表物質(zhì)，為白色結(jié)晶體，因常含有二氧化氯而帶有黃綠色。有無(wú)水物和三水物兩種形式，其轉(zhuǎn)移溫度為38°C，稍有吸濕性，在常溫下較為穩(wěn)定。 工業(yè)亞氯酸鈉因含水和其它雜質(zhì)，加熱至130 140°C，甚至于更低的溫度便會(huì)分解放出氧氣。亞氯酸鈉的堿性水溶液對(duì)光穩(wěn)定；酸性水溶液易放出二氧化氯氣體，容易引起爆炸性分解。作為一種高效漂白劑(有效氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)157%)，還可以對(duì)食糖、淀粉、油脂及植物等進(jìn)行漂白。此外，亞氯酸鈉在飲用水、水產(chǎn)養(yǎng)殖、食品、衛(wèi)生等行業(yè)的應(yīng)用也日漸廣闊。亞氯酸鈉的生產(chǎn)工藝分為電解法與還原法。還原法是常用的生產(chǎn)亞氯酸鈉的方法，該工藝可以分兩步，第一步是在酸性介質(zhì)中還原氯酸鈉或其它氯酸鹽發(fā)生二氧化氯氣體；第二步是在還原劑作用下用燒堿溶液吸收二氧化氯氣體制得亞氯酸鈉。第一步制備二氧化氯氣體純度和效率影響到最終亞氯酸鈉產(chǎn)品的收率和純度。生產(chǎn)二氧化氯的方法主要有甲醇法、馬迪遜法、氯離子法等。這些方法有些會(huì)因?yàn)榉磻?yīng)物是氣體而污染發(fā)生的二氧化氯，有些會(huì)因?yàn)楹新入x子導(dǎo)致副反應(yīng)產(chǎn)生氯氣，從而降低二氧化氯濃度。二氧化氯夾帶的二氧化硫、氯氣等進(jìn)入二氧化氯吸收器時(shí)，會(huì)消耗堿液，同時(shí)降低亞氯酸鹽的濃度。發(fā)明專(zhuān)利ZL 02115238. 1提出將過(guò)氧化氫與固體氯酸鈉混合溶解于水，將該溶液和硫酸加入到二氧化氯發(fā)生器中，生成的二氧化氯和氧氣送入裝有氫氧化鈉和過(guò)氧化氫的混合液中，獲得亞氯酸鈉產(chǎn)品，該發(fā)明提出的轉(zhuǎn)化率和純度均超過(guò)95%。但該方法使用過(guò)氧化氫為還原劑制備二氧化氯，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之主要目的是提供一種低成本、且轉(zhuǎn)化率和純度高的硫化鋅法制備亞氯酸鈉的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案 一種硫化鋅法制備亞氯酸鈉的方法，包括下述步驟
(一)將硫酸加入到氯酸鈉溶液中，得到硫酸濃度為1 10mol 氯酸鈉濃度為1 5mol · L—1的混合液；
(二)將前述混合液加入到盛裝有硫化鋅礦石粉末的反應(yīng)器中開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)溫度為 40 85°C，硫化鋅、氯酸鈉、硫酸的原料摩爾比為(1 3):8 (4 16)，反應(yīng)生成二氧化氯及極少量的氯氣；
(三)在吸收器中裝入堿液和過(guò)氧化氫的混合吸收液，其中，堿液、過(guò)氧化氫與前述反應(yīng)器中氯酸鈉的摩爾比為(0. 5 1) (0. 5 0. 8) :1，將前述反應(yīng)器中產(chǎn)生的氣體送入該吸收器中，溫度維持在-5 10° C，反應(yīng)進(jìn)行0. 5 2小時(shí)。所述堿液最好為碳酸鈉堿液，該碳酸鈉堿液與過(guò)氧化氫的摩爾比為1 (1 1. 6)。 碳酸鹽類(lèi)與過(guò)氧化氫的混合液吸收二氧化氯制備亞氯酸鹽中，會(huì)產(chǎn)生二氧化碳和氧氣，在二氧化氯吸收器中可以稀釋二氧化氯，降低爆炸危險(xiǎn)。所述堿液最好為氫氧化鈉堿液，該氫氧化鈉堿液與過(guò)氧化氫的摩爾比為1 (0. 5 0. 8)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體而言，由上述技術(shù)方案可知
1、本發(fā)明采用廉價(jià)的硫化鋅礦石為還原劑生產(chǎn)二氧化氯，產(chǎn)生的二氧化氯純度高，有別于先前的液液或氣液反應(yīng)制備二氧化氯，并且從化學(xué)計(jì)量關(guān)系來(lái)看，每摩爾硫化鋅能提供還原的電子也高于以往發(fā)生二氧化氯的過(guò)氧化氫、甲醇、氯離子、二氧化硫等還原劑。其每摩爾硫化鋅可還原的氯酸鈉最高可達(dá)8摩爾，其轉(zhuǎn)化率可高達(dá)97%以上，過(guò)程反應(yīng)效率高，亞氯酸鹽轉(zhuǎn)化率和純度均較高，發(fā)生速度快，工藝簡(jiǎn)單，提高氯酸鈉轉(zhuǎn)變?yōu)閬喡人猁}的目標(biāo)轉(zhuǎn)化率，適合于工業(yè)化實(shí)際應(yīng)用。2、硫化鋅(化學(xué)式aiS)是鋅的硫化物，為白色至黃色粉末或晶體，難溶于水，主要以閃鋅礦和纖鋅礦的形式存在。這些礦石中其還原作用的主要是負(fù)二價(jià)的硫元素，所以根據(jù)礦石中的含硫量可以得到礦石與氯酸鈉的理論配比。由于閃鋅礦或纖鋅礦中的鋅可用于生產(chǎn)鋅鹽，另作他用。硫化鋅法制備高純亞氯酸鈉的方法中只用到其中的硫?yàn)檫€原劑，所以在應(yīng)用中可以讓礦石適度過(guò)量。在亞氯酸鈉制備中，氯酸鈉價(jià)格最貴，硫化鋅礦石便宜易得，并可進(jìn)一步提煉元素鋅，尤其可以依托有閃鋅礦資源的地區(qū)，可以節(jié)省亞氯酸鹽的生產(chǎn)成本。3、本發(fā)明提供的制備方法中，原料氯酸鈉與硫酸摩爾比只需2:1，比其他工業(yè)上常用的過(guò)氧化氫法、氯離子法制備二氧化氯方法所需硫酸均少。在實(shí)際應(yīng)用中也可以大大減少硫酸耗量。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
將含硫化鋅81%的閃鋅礦15g粉碎后放置于二氧化氯反應(yīng)器中。稱(chēng)量氯酸鈉106. 5g 溶解于水，將濃硫酸先經(jīng)水適當(dāng)稀釋后，加入到氯酸鈉溶液中，使得硫酸濃度為5mol化―1，氯酸鈉濃度為-οΙ·!/1，將混合液加入到盛有礦石粉末的二氧化氯反應(yīng)器中開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)溫度為80°C。反應(yīng)器中，硫化鋅、氯酸鈉、硫酸的原料摩爾比為1 :8 :10，反應(yīng)生成二氧化氯及極少量的氯氣。產(chǎn)生的氣體進(jìn)入二氧化氯吸收器中。吸收器中裝有氫氧化鈉和過(guò)氧化氫的混合吸收液，氯酸鈉(二氧化氯發(fā)生器中)、氫氧化鈉與過(guò)氧化氫摩爾比為1 :1 :0. 5，二氧化氯發(fā)生器中產(chǎn)生的氣體進(jìn)入吸收器中，溫度維持在-2 2° C。反應(yīng)進(jìn)行1.5小時(shí)，測(cè)定最終亞氯酸鈉收率為93. 8%，純度為97%。實(shí)施例二將硫化鋅18. 3g粉碎后放置于二氧化氯反應(yīng)器中。稱(chēng)量氯酸鈉106. 5g溶解于水，將濃硫酸先經(jīng)水適當(dāng)稀釋后，加入到氯酸鈉溶液中，使得硫酸濃度為Zmol·!/1，氯酸鈉濃度為 lmol·!/1，將混合液加入到盛有礦石粉末的二氧化氯反應(yīng)器中開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)溫度為50°C。 反應(yīng)器中，硫化鋅、氯酸鈉、硫酸的原料摩爾比為1. 5 8 :16，反應(yīng)生成二氧化氯及極少量的氯氣。產(chǎn)生的氣體進(jìn)入二氧化氯吸收器中。吸收器中裝有氫氧化鈉和過(guò)氧化氫的混合吸收液，氯酸鈉(二氧化氯發(fā)生器中)、碳酸與過(guò)氧化氫摩爾比為1 :0.5 :0. 7，二氧化氯發(fā)生器中產(chǎn)生的氣體進(jìn)入吸收器中，溫度維持在-5 0°C。反應(yīng)進(jìn)行2小時(shí)，測(cè)定最終亞氯酸鈉收率為91. 5%，純度為95%。實(shí)施例三
將含硫化鋅81%的閃鋅礦21g粉碎后放置于二氧化氯反應(yīng)器中。稱(chēng)量氯酸鈉106. 5g溶解于水，將濃硫酸先經(jīng)水適當(dāng)稀釋后，加入到氯酸鈉溶液中，使得硫酸濃度為2. Smol-L-1,氯酸鈉濃度為δπιο ·!/1，將混合液加入到盛有硫化鋅礦石粉末的二氧化氯反應(yīng)器中開(kāi)始反應(yīng)， 反應(yīng)溫度為70°C。反應(yīng)器中，硫化鋅、氯酸鈉、硫酸的原料摩爾比為1. 4 8 :4，反應(yīng)生成二氧化氯及極少量的氯氣。產(chǎn)生的氣體進(jìn)入二氧化氯吸收器中。吸收器中裝有碳酸鈉和過(guò)氧化氫的混合吸收液，氯酸鈉(二氧化氯發(fā)生器中)、碳酸鈉與過(guò)氧化氫摩爾比為1 :0.6 :0. 8，二氧化氯發(fā)生器中產(chǎn)生的氣體進(jìn)入吸收器中，溫度維持在-2 2° C。反應(yīng)進(jìn)行2小時(shí)，測(cè)定最終亞氯酸鈉收率為96. 2%，純度為95. 5%。實(shí)施例四
將含硫化鋅81%的閃鋅礦Mg粉碎后放置于二氧化氯反應(yīng)器中。稱(chēng)量氯酸鈉106. 5g溶解于水，將濃硫酸先經(jīng)水適當(dāng)稀釋后，加入到氯酸鈉溶液中，使得硫酸濃度為6mol化―1，氯酸鈉濃度為-ο ·!/1，將混合液加入到盛有硫化鋅礦石粉末的二氧化氯反應(yīng)器中開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)溫度為80°C。反應(yīng)器中，硫化鋅、氯酸鈉、硫酸的原料摩爾比為1.6:8:12，反應(yīng)生成二氧化氯及極少量的氯氣。產(chǎn)生的氣體進(jìn)入二氧化氯吸收器中。吸收器中裝有氫氧化鈉和過(guò)氧化氫的混合吸收液，氯酸鈉(二氧化氯發(fā)生器中)、氫氧化鈉與過(guò)氧化氫摩爾比為1 :1 =0.8, 二氧化氯發(fā)生器中產(chǎn)生的氣體進(jìn)入吸收器中，溫度維持在-5 1°C。反應(yīng)進(jìn)行1小時(shí)，測(cè)定最終亞氯酸鈉收率為96. 8%，純度為99. 1%。實(shí)施例五
將含硫化鋅81%的閃鋅礦45g粉碎后放置于二氧化氯反應(yīng)器中。稱(chēng)量氯酸鈉106. 5g 溶解于水，將濃硫酸先經(jīng)水適當(dāng)稀釋后，加入到氯酸鈉溶液中，使得硫酸濃度為10 mol-L-1, 氯酸鈉濃度為δπιο ·!/1，將混合液加入到盛有礦石粉末的二氧化氯反應(yīng)器中開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)溫度為40°C。反應(yīng)器中，硫化鋅、氯酸鈉、硫酸的原料摩爾比為3 8 :16，反應(yīng)生成二氧化氯及極少量的氯氣。產(chǎn)生的氣體進(jìn)入二氧化氯吸收器中。吸收器中裝有氫氧化鈉和過(guò)氧化氫的混合吸收液，氯酸鈉(二氧化氯發(fā)生器中)、氫氧化鈉與過(guò)氧化氫摩爾比為1 :1 :0. 5，二氧化氯發(fā)生器中產(chǎn)生的氣體進(jìn)入吸收器中，溫度維持在-2 2° C。反應(yīng)進(jìn)行2小時(shí)，測(cè)定最終亞氯酸鈉收率為97. 8%，純度為98. 8%。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制， 故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種硫化鋅法制備亞氯酸鈉的方法，其特征在于包括下述步驟(一)將硫酸加入到氯酸鈉溶液中，得到硫酸濃度為1 10mol 氯酸鈉濃度為1 5mol · L—1的混合液；(二)將前述混合液加入到盛裝有硫化鋅礦石粉末的反應(yīng)器中開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)溫度為 40 85°C，硫化鋅、氯酸鈉、硫酸的原料摩爾比為(1 3):8 (4 16)，反應(yīng)生成二氧化氯及極少量的氯氣；(三)在吸收器中裝入堿液和過(guò)氧化氫的混合吸收液，其中，堿液、過(guò)氧化氫與前述反應(yīng)器中氯酸鈉的摩爾比為(0. 5 1) (0. 5 0. 8) :1，將前述反應(yīng)器中產(chǎn)生的氣體送入該吸收器中，溫度維持在-5 10° C，反應(yīng)進(jìn)行0. 5 2小時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化鋅法制備亞氯酸鈉的方法，其特征在于所述堿液為碳酸鈉堿液，該碳酸鈉堿液與過(guò)氧化氫的摩爾比為1 :(1 1.6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化鋅法制備亞氯酸鈉的方法，其特征在于所述堿液為氫氧化鈉堿液，該氫氧化鈉堿液與過(guò)氧化氫的摩爾比為1 :(0. 5 0.8)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種硫化鋅法制備亞氯酸鈉的方法，包括下述步驟(一)將硫酸加入到氯酸鈉溶液中，得到硫酸濃度為1～10mol·L-1、氯酸鈉濃度為1～5mol·L-1的混合液；(二)將前述混合液加入到盛裝有硫化鋅礦石粉末的反應(yīng)器中開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)生成二氧化氯及極少量的氯氣；(三)在吸收器中裝入堿液和過(guò)氧化氫的混合吸收液，其中，堿液、過(guò)氧化氫與前述反應(yīng)器中氯酸鈉的摩爾比為(0.5～1)(0.5～0.8)1，將前述反應(yīng)器中產(chǎn)生的氣體送入該吸收器中，溫度維持在-5～10oC，反應(yīng)進(jìn)行0.5～2小時(shí)。其利用硫化鋅經(jīng)過(guò)兩步反應(yīng)使原料氯酸鈉轉(zhuǎn)化為亞氯酸鈉的轉(zhuǎn)化率可高達(dá)97%以上，得到的亞氯酸鈉純度很高。
文檔編號(hào)C01B11/10GK102556975SQ20121000727
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者萬(wàn)開(kāi), 劉永定, 吳對(duì)林, 鐘麗瓊, 陳秋強(qiáng), 陳赟 申請(qǐng)人:東莞市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站