二氧化氯性能

1、二氧化氯性能二氧氯化物1815年美國人漢費(fèi)萊戴維(Humphrey Davy)首次發(fā)現(xiàn)了二氧化氯。1843 年米隆用鹽酸將氯酸鉀酸化獲得了一種黃綠色氣體，并將這一氣體吸收在堿性溶 液里獲得了亞氯酸鹽和氯酸鹽，鑒別出這種氣體是二氧化氯和氯氣的混合物。.二氧化氯的物理性質(zhì)二氧化氯(chlorine dioxide)10049 -044 , (2102 ,相對分子質(zhì)量 67.452,是氯的2.4倍重。在常溫下是黃綠色至橘黃色氣體，有類似氯氣般窒息 性臭味。當(dāng)溫度在100以下時為液態(tài)，呈紅褐色。溫度低于-59時為固態(tài)結(jié) 晶，呈橙黃色。若有結(jié)晶水，成為水合結(jié)晶ClO2-(8H2O土H2O),呈黃色二氧化

2、 氯的其他物理性質(zhì)見表1。二氧化氯的分子由一個氯原子和兩個氧原子組成，分子結(jié)構(gòu)式為0-ClO, 呈“V”字結(jié)構(gòu)，角度大約117.5。，ClO鍵距147nm,分子外層含有19個電子。 有雙鍵特征，偶極矩5.64X1O-30cm。氯原子以兩個配位鍵和兩個氧原子結(jié)合，其 外電子層共結(jié)合19個電子，外層鍵域還存在一個未成對的自由電子，氯原子化 合價為+4,但卻有奇數(shù)價性質(zhì)，是典型的奇電子化合物。由于該分子的電子結(jié)構(gòu) 呈不飽和狀態(tài)，其氧化性能表現(xiàn)在對富電子或供電子的原子或原子團(tuán)(如氨基酸 內(nèi)含硫基的酶和硫化物、氮化物等)進(jìn)行攻擊，強(qiáng)行掠奪電子，使之成為失去活 性或改變物質(zhì)的性質(zhì)，從而達(dá)到消毒殺菌的目的。

3、表1二氧化氯物理性質(zhì)物理性能數(shù) 據(jù)液態(tài)密度(-56) / (g/mL)1.765氣態(tài)密度(11, 101.33kPa) / (g/L)3.09X10-3水溶液密度/ (g/mL)10, 26.05 g/L1.011620 , 13.48 g/L1.004735 , 9.6 g/L0.999245 , 4.78 g/L蒸氣壓/kPa-80 -59 0爆炸極限(在空氣中)/%熔點(diǎn)/沸點(diǎn)/97.47 kPa101.33 kPa發(fā)火點(diǎn)(在空氣中C102分壓13.3340kPa) /蒸發(fā)熱/ (KJ/mol)生成熱/ (KJ/mol)水中溶解熱/ (KJ/mol)表面張力/ (0) / (N/m)0.9

4、931約01.365.3310-59.09.911.013027.1-96.1428.033.1X10-3C102遇光分解，分解后的產(chǎn)物很復(fù)雜，但是干燥狀態(tài)的C102氣體分解后的 產(chǎn)物比較單純，一般最終生成氯和氧。.二氧化氯在水中的特性C102易溶于水，在水中的溶解度是氯的5倍。將其溶解于水時，二氧化氯的 水溶液為68mg/L。但是其水溶液不穩(wěn)定，會逐漸分解為C12逸出。當(dāng)pH值在47范圍時，二氧化氯在水中的氧化電位為0. 95V,在堿性溶 液中可被過氧化氫還原。 TOC o 1-5 h z 2c102+402 2NaOH2NaCl02+02+2H2O(1)或2c102+H2O2 2NaCO3

5、 2NaCl02+02+2H2O反應(yīng)式(1-1)的標(biāo)準(zhǔn)自由焓為-167.1kJ/mol小于零，表明在常溫下可自發(fā) 進(jìn)行。C102水溶液歧化反應(yīng)很慢，在堿液中則生成氯酸鹽和亞氯酸鹽。2c102+20H - 2c103-+2C102-+H20(3)二氧化氯與水生成酸，但不穩(wěn)定，易受熱而分解。在暗處及 0時，C102(0.155mol /L)和 HCl(0.011mol /L)的溶液 7 周內(nèi) C102損失約 1%。3 .二氧化氯與無機(jī)物的反應(yīng)在中性或堿性條件下，許多還原劑(碘化鉀、亞硫酸鈉、亞砷酸鈉、一氧化 鉛等)可將二氧化氯轉(zhuǎn)化為亞氯酸鹽。硼氫化物、pH值為1的碘化物溶液和亞硫 酸能將C102完

6、全還原成氯離子。在常溫下，C102能被鹵素還原成氯離子，例如與碘反應(yīng)： TOC o 1-5 h z 2C102+I2+2H20 - 2IO3-+2C1-+4H+(4)在中性介質(zhì)中，C102被Cl2氧化生成氯酸鹽。2C102+C12+2H2O2C103-+2C1-+4H+(5)在酸性介質(zhì)中，反應(yīng)式(1-5)平衡向左移動。C10與次氯酸的反應(yīng)(25時反應(yīng)平衡常數(shù)為3.39X10-9)表示為：22C102+HClO+H2O2C103-+C1-+4H+(6)C102溶于亞氯酸鋇水溶液時，形成一種深色的配合物(該配合物會逐步分解)。C102+ C102-C1204-(7)C102與高錳酸鉀和酸性硫酸亞鐵

7、的反應(yīng)為：KMn04+3C102+H2OMn02+KCl03+2HCl03(8)1OFeS04+2C102+5H2s042HCl+5Fe2 (S04)厘。(9)當(dāng)C102與氫混合時，加熱或在火花作用下即爆炸分解生成HCl和H2O。C102+2.5H2HCl+2H4(10)C102水溶液能與鋅、鎘、鋁、鎂和鎳等金屬反應(yīng)。以鋅為例，反應(yīng)為：2c102+ZnZn(Clo2)2(11).二氧化氯與有機(jī)物的反應(yīng)二氧化氯對許多有機(jī)化合物表現(xiàn)出特有的反應(yīng)能力，這一特性與普通的氧化劑 不同。例如，烯烴與高錳酸鹽反應(yīng)比與C102反應(yīng)快得多，但是三乙胺與C102反 應(yīng)比與高錳酸鹽反應(yīng)快10000倍。其他脂肪族叔胺

8、和酚、芳香族胺等同樣與C102反應(yīng)較快，醇、羰基化合物和 碳水化合物與C102反應(yīng)較慢，硫胺素、硫代硫胺素、硫醇、硫脲和有機(jī)二硫化 物都能與C102反應(yīng)。4-硝基苯酚能被二氧化氯轉(zhuǎn)化為2, 6-二氯-1, 4 一苯醍， 但收率較低。4-二硝基苯酚和2, 4, 6-三硝基苯酚不與C102反應(yīng)。4-羥基苯甲醛在 pH=6以下的酸性介質(zhì)中，可被C102氧化成1, 4-苯醍，收率21%27%。硫代 酚與C10反應(yīng)，能被氧化成二硫化物、二亞颯和磺酸化合物。2在稀的水溶液中，二氧化氯與乙醇或2, 3-丁二醇在pH=7,80的條件下不 起反應(yīng)，但在pH=1的條件下則發(fā)生反應(yīng)。羰基化合物乙醛、丁醛、乙偶姻、二

9、縮醛等有機(jī)物質(zhì)，在pH=1的酸性介質(zhì)條 件下比醇的反應(yīng)快，甚至在pH=7時反應(yīng)更快。二縮醛和2, 3-丁二醇在pH-=1 時被C102氧化，產(chǎn)物主要是乙酸和C02.二氧化氯用于水處理的特性(1)水中含腐殖質(zhì)(黃腐酸含量90%,其中主要是間苯二酚)、灰黃霉酸、苯 胺、苯醍、氨基酸、藻類及代謝產(chǎn)物等有機(jī)物用二氧化氯對有機(jī)物氧化降解，二 氧化氯與間苯二酚反應(yīng)結(jié)果生成有機(jī)酸、水和二氧化碳，二氧化氯被還原成氯離 子，沒有氯代物三鹵甲烷生成。若用氯處理水，氯與黃腐酸作用，主要表現(xiàn)在氯與間苯二酚的親電取代反應(yīng)，生 成大量的氯仿和有機(jī)氯代物等有害物質(zhì)。當(dāng)二氧化氯的投料量為5.0mg/L時，它對間苯二酚、間苯三

10、酚的去吟率都 在90%以上；而氯去除只有60%左右。二氧化氯對間甲酚的去除率為50%以上； 而氯對它的去除率只有30%左右。二氧化氯能把二價錳氧化成四價錳 TOC o 1-5 h z 2C10 +5MR2+6H 05Mn0 +12H+2C1-(14)222二氧化氯投加量為5.Omg / L時，對錳的去除率為69%81%,而氯對錳的去 除率僅為25%。二氧化氯能把二價鐵氧化成三價鐵C102+5Fe(HC03) 2+13H2O5Fe(OH) 3+l0CO32-+ Cl-+21H+(15)二氧化氯投加量2.0mg / L對鐵的去除率為78%-95%,而氯對鐵的去除率僅 為50%左右。(4)二氧化氯在pH值59的區(qū)間內(nèi)，很快將S2-氧化成硫酸鹽C102+S2-+2H2OSO42-+ Cl-+4H 十(16)當(dāng)二氧化氯的投加量為3.0mg/L時，硫的去除率為81 %。二氧化氯可以將氰化物氧化成二氧化碳和氮C102+2CN-+2H202C02+N2+C1-+4H+(17)當(dāng)氰化物的濃度為3.0mg/L,二氧化氯的投加量為5.Omg/L,氰化物的去除 率