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探讨次氯酸钠水溶液的稳定性

发布时间:2022年4月2日

随着生活水平的提高,消费者对洁净、健康生活有了更深刻的认识,市场上各种各样的消毒、杀菌、除臭产品应运而生,己发展为日用化学品中的一大类别,其中绝大部分都是以次氯酸钠为主要成份的产品。作为一种强氧化剂,次氯酸钠具备多种优良特性首先,它是一种低廉、高效、广谱、安全的消毒剂、杀菌剂,被广泛用于医院、餐饮、宾馆、游泳馆等公共场所和家庭的消毒、杀菌。2003年的“非典”将次氯酸钠的应用推向了前所未有的高度,2009年全球甲型HIN1流感的暴发再次使次氯酸钠受到人们的高度关注。其次,次氯酸钠可以作为优良漂白剂、除臭剂,被广泛用于造纸、污水处理、纺织等行业。最后,随着复合配方技术的发展,现在己能将具有洗涤去污等功能的表面活性剂筛选并添加到次氯酸钠水溶液中,制成新型的洗涤剂(如漂白水),将去污、漂白、杀菌等功能多效合一,这为次氯酸钠的应用开辟了前景更为广阔的新领域,并已发展为当前国内外洗涤市场上销量较大的一类洗涤剂。

2、物理化学性质和生产工艺

2.1次氯酸钠的理化性质

其分子式为NaCLO相对分子质量为74.44,纯品为白色或灰绿色结晶,工业产品为淡黄色液体,易溶于水,是强氧化剂,易分解,具有较强腐蚀性。

2.2次氯酸钠稳定性影响因素

1)次氯酸钠遇光分解2NaCl0=2NaCl+O2或NaC10+O2=NaClO3。

2)次氯酸钠受热分解2NaCl0=2NaC1+O2或NaC10+O2=NaClO3.温度越高,次氯酸钠分解越快,但常温下也会缓慢分解。

3)次氯酸钠酸分解:

NaClO+HCl=NaCl-I-HCl0

2HC10=2Hcl+02

HClO+HC1=H2O+cl2

溶液的pH值越小越易分解,稳定性越差;当pH小于7时反应剧烈进行。

4)重金属的催化分解(M代表金属离子,NaClO在Fe、Cu、Ni等金属离子存在的情况下加速分解)

2MO+Naclo=M203+Nacl

M203+Naclo=2MO+Nacl+O2

盛梅等研究证明Ca2+、Mg2+对次氯酸钠稳定性影响很小,即水的硬度对次氯酸钠稳定性影响不大,而Fe2+、Fe3+、Mn2+等金属离子将明显促使NaCl0分解,起到催化剂的作用。所以在次氯酸钠的生产、运输和使用过程中一定避免接触金属容器,减少金属杂质的引入。

5)次氯酸钠的水解反应:

NaClO+H20=NaOH+HCl0

2HC10=2HCl+O2

2HClO+NaClo=2HCl+NaC1O3

次氯酸钠受浓度和PH值的影响较大,浓度越高越容易水解,pH值高有利于次氯酸钠稳定。

2.3工业次氯酸钠的生产

工业次氯酸钠一般有两种生产方法一是电解食盐水,二是用NaOH溶液吸收C12法。

低浓度食盐水通过电极发生电化学反应,生成次氯酸钠,其总反应为:

Nacl+H2O=NaCl0+H2

电极反应:

阳极:2Cl--2e-Cl2

阴极:2H-+2e-H2

溶液反应:2NaOH+CL2=NaCl+NaCl0+H20

此法生产的次氯酸钠液体成份单一,杂质少、纯度高,比较稳定,但工艺能耗高,且得到的次氯酸钠溶液的浓度低,有效氯含量仅为l%-5%,不能得到高浓度次氯酸钠溶液,增加了包装、运输等成本,不适应大工业生产。

2.3.2用NaOH溶液吸收Cl2

目前,国内众多氯碱企业为了开展综合利用,将工业废气Cl2通入NaOH液中,制取次氯酸钠溶液。此法生产的NaClO浓度较高(可达10%以上)、成本低,可大批量生产,但杂质多、稳定性差。市场上的工业NaClO溶液多为此法生产。此法应做好设备的防腐工作,严格控制工艺过程中不能引进杂质,尤其是金属离子,NaO崾使用纯度高的离子膜碱,而隔膜碱含大量的铁等金属杂质,将促使NaClO加速分解。

由于次氯酸钠本身易分解,加之工业次氯酸钠溶液中存在的金属离子和杂质加剧了其不稳定性,给次氯酸钠的生产、贮存、运输和使用都造成了许多困难,大大降低了有效氯的含量,使杀菌、消毒和漂白效果大打折扣,为此必须加大使用量,造成成本同比增加和资源浪费。一般市售同类消毒液的保质期只能达到六个月,而产品从生产厂家经运输到分销商,再到商场、直至消费者买回家使用,最快也要约1~2个月的时间,次氯酸钠已分解相当一部分。因此,如何提高次氯酸钠的稳定性已成为各厂家必须重视并加以解决的重要课题,有着重要的社会和经济意义。

3、实验部分

3.1实验目的

通过实验得出不同温度、pH值(即碱度)、浓度、稳定剂等条件下溶液中有效氯含量,从而获取NaCl0最佳贮存和使用条件,并通过添加稳定剂的办法解决其稳定性,延长产品在市场上的流通时间。

3.2实验仪器和试剂

pH酸度计(pHS-25)、分析天平(BS224S/220)、恒温培养箱(HHB11-500B)、25mL滴定管、500ml容量瓶、250mL碘量瓶、25mL和5mL移液管

10%工业次氯酸钠溶液、0.1mol/lNa2S2O3标准溶液、lOOg/l的KI溶液、10g/l淀粉指示液、3:100H2SO41:5过氧化氢溶液、0.1mol/lHCl标准溶液、10g/l酚酞指示剂。

3.3实验方法

根据国标GB19106-200测定次氯酸钠溶液中的有效氯含量。

实验原理在酸性介质中,次氯酸根与碘化钾反应,析出碘,以淀粉为指示液,用硫酸钠标准滴定溶液滴定,至蓝色消失为终点。反应式如下:

2H++2I=I2+Cl-十H2O;

I2+2S2032-=S4062-+2I-

当测定温度对其影响时,将次氯酸钠用蒸馏水配制成相应浓度的溶液,装在不透明的塑料瓶内、密封条件下存放于不同温度的恒温箱内,在规定时间内取出测定其有效氯含量。在测定pH值的影响时,用Na0H来调整溶液的pH值,配出几种不同pH条件的溶液,装在不透明的塑料瓶内、密封条件下放于37℃恒温箱内强化实验,在规定时间内取出测定有效氯含量;测定不同浓度的影响时,将次氯酸钠用蒸馏水稀释成几种不同浓度的溶液,装在不透明的塑料瓶内、密封条件下存放于恒37℃温箱内,在规定时间内取出测定其有效氯含量;测定NaCl和Na2siO3的影响时,分别添加不同量的NaCl和Na2SiO3,装在不透明塑料瓶内、密封条件下放于37℃恒温箱内强化实验,在规定时间内取出测定有效氯含量。

3.4实验结果

3.4.1温度对次氯酸钠稳定性的影响

由图1可见,次氯酸钠随着温度的升高分解明显加快。温度高于30℃时,分解较快;低于25℃时,分解较缓慢。所以,次氯酸钠应在25C以下低温、避光贮存。

3.4.2PH值对次氯酸钠稳定性的影响

由图2可见,溶液的pH值对NaClO稳定性影响很大。当pH值较低时,溶液分解快;pH直较高时,溶液分解慢;当pH>12时,溶液分解速度明显放缓。这主要是因为次氯酸钠在溶液中以不同形式存在。溶液为强碱性(PH>12)时,以NaCIO的形式存在;当溶液为弱碱性时,主要以NaCl0存在,另外还有少量的HCLO当溶液为中性和弱酸性时,主要以HCLO、NaCLO两种形式存在;当溶液为酸性时,主要以HCLO形式存在,另外含有少量Cl2,而HC10很容易分解或歧化成HCL。NaCl0的水解反应NaCl0+H2O=NaOH+HClO可逆过程,溶液中OH-浓度增大,有利于反应向左进行。

3.4.3次氯酸钠浓度对其稳定性影响

由图可见,次氯酸钠溶液浓度越低,分解速度越慢,其性能越稳定。因此,采用将次氯酸钠溶液稀释的方法配成较低浓度的溶液进行储存,可以有效地减缓次氯酸钠溶液的分解,增强其稳定性。

3.4.4稳定剂对次氯酸钠稳定性的影响

3.4.4.1次氯酸对次氯酸钠稳定性影响

由图4可见,因NaClO的水解为可逆反应,加入NaCl起明显作用,可以用同离子效应解释。在弱电解质溶液中加入相同的离子Na+、cl-,则反应向逆反应方向进行,将有效降低次氯酸钠的分解,0.6%的NaCl可达到理想状态,置于37℃条件下21天比未加NaCl耐有效氯少降低了9.6%可有效起到稳定作用。而且NaCl成本低,不会抑制次氯酸钠的杀菌、漂白效果,是较经济的方法之一。

3.4.4.2Na2SiO3对次氯酸铵稳定性的影响

Na2Si03可以作为金属螯合剂,且可以提高溶液的碱度并有效提高次氯酸钠稳定性。加1%的Na2si03即能起到明显作用,再多添加NaSi03量无明显效果。37℃条件下存放21天,比未加Na2si03的有效氯少降低11.4%较加0.6%NaCl的效果还要略好,两种稳定剂都可起到显著效果。无论加入何种稳定剂,都必须保证不会发生新的反应、不引入新的杂质。加入Na2si03或者NaCl都应先滤去杂质、再使用,这样才能更加有效提高次氯酸钠的稳定性。

4、结论

1)升温可加速次氯酸钠的分解。所以,次氯酸钠在生产、贮存、运输和使用过程中一定要避光,用不透明塑料桶包装,适宜在25C以下低温存放。

2)可适当降低次氯酸钠溶液的浓度减缓其分解,增加其稳定性。当次氯酸钠溶液浓度低于4%时,分解较慢。

3)PH值(碱度)对次氯酸钠溶液稳定性影响很大。pH直大于12.0时溶液分解较慢,稳定性较好,利于长期保存。

4)往溶液中添加0.60勺NaCl可有效减缓次氯酸钠的分解。

5)往溶液中添加l%的Na2SiO3也可有效降低次氯酸钠分解。

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