专利名称：硫化亚铁法制备高纯二氧化氯和亚氯酸钠的方法
技术领域：
本发明属 于漂白剂和杀菌消毒剂领域，涉及二氧化氯和亚氯酸钠的制备方法，具体涉及一种硫酸亚铁法制备二氧化氯和亚氯酸钠的方法。
背景技术：
硫化亚铁在自然界中主要以磁黄铁矿的形式存在。硫化亚铁中起还原作用的是负二价的硫元素和正二价的铁元素，每摩尔硫化亚铁可以提供9摩尔电子。亚氯酸钠为白色结晶体,常因含有二氧化氯而带有黄绿色,有无水物和三水物两种形式，其转移温度为38°C，稍有吸湿性，在常温下较为稳定。工业亚氯酸钠因含水和其它杂质，当加热至130 140°C甚至更低温度时便会分解放出氧气。亚氯酸钠的碱性水溶液对光稳定；酸性水溶液易放出二氧化氯气体，容易引起爆炸性分解。亚氯酸钠作为一种高效漂白剂，其有效氯质量分数可以达到157%，因此可以对食糖、淀粉、油脂及植物等进行漂白。亚氯酸钠的生产工艺分为电解法与还原法。还原法较为常用，该工艺可以分两步，第一步是在酸性介质中还原氯酸钠或其它氯酸盐生成二氧化氯气体；第二步是在还原剂作用下用烧碱溶液吸收二氧化氯气体制得亚氯酸钠，由第一步制备二氧化氯气体的纯度和效率影响最终亚氯酸钠产品的收率和纯度。生产二氧化氯的方法主要有甲醇法、马迪逊法、氯离子法等。这些方法中，有些会因为反应物是气体而污染生成的二氧化氯，有些会因为含有氯离子导致副反应从而生成副产物氯气，降低二氧化氯浓度。并且生产的二氧化氯一般会夹带二氧化硫、氯气等进入二氧化氯吸收器，不仅会消耗碱液，还会同时降低亚氯酸盐的浓度。中国专利ZL 02115238. I公开了一种亚氯酸钠的制备方法，是将过氧化氢与固体氯酸钠混合溶解于水，将该溶液和硫酸加入到二氧化氯发生器中，生成的二氧化氯和氧气送入装有氢氧化钠和过氧化氢的混合液中，获得亚氯酸钠产品，转化率和纯度均超过95%，但该方法中使用过氧化氢为还原剂制备二氧化氯，导致生产成本较高。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种硫酸亚铁法制备二氧化氯和亚氯酸钠的方法。本发明使用硫化亚铁为还原剂，并且理论上每摩尔硫化亚铁可还原的氯酸钠9摩尔，反应过程的效率高，亚氯酸钠得率和纯度均较高，并且工艺简单，成本低廉。为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案
硫酸亚铁法制备高纯二氧化氯和亚氯酸钠的方法，包括如下步骤
(1)将硫化亚铁粉碎后加入反应器中，将氯酸钠溶解于水得到氯酸钠溶液，将浓硫酸加水稀释得到硫酸溶液，将硫酸溶液加入氯酸钠溶液中混匀得到混合液，将混合液加入反应器中，边搅拌边进行还原反应，生成高纯二氧化氯气体；
(2)将步骤(I)生成的气体通入由过氧化氢和碱液组成的混合吸收液中，得到高纯亚氯酸钠溶液。本发明步骤(I)中，所述硫化亚铁的用量为过量，粉碎后加入；所述硫化亚铁、氯酸钠和硫酸的摩尔比为(广3):8 :(Γ16);所述还原反应的温度为4(T85°C，时间为O. 5 2h。本发 明步骤(I)中，所述氯酸钠溶液的摩尔浓度为f5mol/L ;所述硫酸溶液的摩尔浓度为I 10mol/L。本发明步骤(2)中，所述碱液为摩尔浓度为5 20mol/L的氢氧化钠溶液。所述氯酸钠、氢氧化钠与过氧化氢的摩尔比为I :1 :(0. 5 0. 8)。所述过氧化氢与氢氧化钠的摩尔比为(O. 5^0. 8) :1。本发明步骤(2)在温度为-5 10°C的条件下进行。本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果
(1)本发明制备方法的第一步采用硫化亚铁为还原剂生产二氧化氯，从化学计量关系来看，每摩尔硫化亚铁能提供还原的电子也高于以往发生二氧化氯的还原剂如过氧化氢、甲醇、氯离子、二氧化硫等；
(2)本发明制备方法中产生的二氧化氯纯度高、氯酸钠转化率高，发生速度快，适合于工业化实际应用；
(3)本发明制备方法中采用氯酸钠为初始原料，先制备得到二氧化氯再进一步生成亚氯酸钠，由亚氯酸钠转化成二氧化氯比氯酸钠制备二氧化氯的反应条件更为温和和简易，不仅提高了氯酸钠转变为亚氯酸钠的目标转化率，还节省了亚氯酸钠的生产成本；
(4)本发明的制备方法理论上原料氯酸钠与硫酸摩尔比只需2:1，比其他工业上常用的过氧化氢法、氯离子法制备二氧化氯方法所需硫酸均少，在实际应用中也可以大大减少硫Ife耗量。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步描述，但是本发明要求保护的范围并不限于此。实施例I
将含硫化亚铁81% (wt.)的闪亚铁矿15g粉碎后放置于二氧化氯反应器中，称量氯酸钠106. 5g溶解于200mL水中得到氯酸钠溶液，将125mL98%浓硫酸加50mL水稀释后加入氯酸钠溶液中混匀，将混合液加入到盛有矿石粉末的二氧化氯反应器中，于80°C边搅拌边进行还原反应I. 5h，生成二氧化氯气体及极少量的氯气；将62mL27. 5%过氧化氢与200mL摩尔浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液混合加入吸收器中，将二氧化氯发生器中产生的气体通入吸收器中，_2 2°C下进行吸收。反应结束后，测定最终亚氯酸钠收率为93. 8%，纯度为97%。实施例2
将硫化亚铁18. 3g粉碎后放置于二氧化氯反应器中，称量氯酸钠106. 5g溶解于900mL水中得到氯酸钠溶液，将200mL98%浓硫酸加IOOmL水稀释后加入氯酸钠溶液中混匀，将混合液加入到盛有矿石粉末的二氧化氯反应器中，于50°C边搅拌边进行还原反应2h，生成二氧化氯气体及极少量的氯气df87mL27. 5%过氧化氢与125mL摩尔浓度为8mol/L的氢氧化钠溶液混合加入吸收器中，将二氧化氯发生器中产生的气体通入吸收器中，_5、°C下进行吸收。反应结束后，测定最终亚氯酸钠收率为91. 5%，纯度为95%。实施例3
将含硫化亚铁81% (wt.)的闪亚铁矿21g粉碎后放置于二氧化氯反应器中，称量氯酸钠106. 5g溶解于200mL水中得到氯酸钠溶液，将50mL浓硫酸加50mL水稀释后加入氯酸钠溶液中混匀，将混合液加入到盛有矿石粉末的二氧化氯反应器中，于70°C边搅拌边进行还原反应2h，生成二氧化氯气体及极少量的氯气；将99mL27. 5%过氧化氢与80mL摩尔浓度为12. 5mol/L的氢氧化钠溶液混合加入吸收器中，将二氧化氯发生器中产生的气体通入吸收器中，-2 2°C下进行吸收。反应结束后，测定最终亚氯酸钠收率为96. 2%，纯度为95. 5%。 实施例4
将含硫化亚铁81% (wt.)的闪亚铁矿24g粉碎后放置于二氧化氯反应器中，称量氯酸钠106. 5g溶解150mL水中得到氯酸钠溶液，将150mL98%浓硫酸加50mL水稀释后加入氯酸钠溶液中混匀，将混合液加入到盛有矿石粉末的二氧化氯反应器中，于80°C边搅拌边进行还原反应lh，生成二氧化氯气体及极少量的氯气；将99mL27. 5%过氧化氢与50mL摩尔浓度为20mol/L的氢氧化钠溶液混合加入吸收器中，将二氧化氯发生器中产生的气体通入吸收器中，-5 1°C下进行吸收。反应结束后，测定最终亚氯酸钠收率为96. 8%，纯度为99. 1%。实施例5
将含硫化亚铁81% (wt.)的闪亚铁矿45g粉碎后放置于二氧化氯反应器中，称量氯酸钠106. 5g溶解于200mL水中得到氯酸钠溶液，将200mL98%浓硫酸加50mL水稀释后加入氯酸钠溶液中混匀，将混合液加入到盛有矿石粉末的二氧化氯反应器中，于40°C边搅拌边进行还原反应2h，生成二氧化氯气体及极少量的氯气；将62mL27. 5%过氧化氢与IOOmL摩尔浓度为10mol/L的氢氧化钠溶液混合加入吸收器中，将二氧化氯发生器中产生的气体通入吸收器中，_2 2°C下进行吸收。反应结束后，测定最终亚氯酸钠收率为97. 8%，纯度为98. 8%。
权利要求
1.硫酸亚铁法制备高纯ニ氧化氯和亚氯酸钠的方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)将硫化亚铁粉碎后加入反应器中，将氯酸钠溶解于水得到氯酸钠溶液，将浓硫酸加水稀释得到硫酸溶液，将硫酸溶液加入氯酸钠溶液中混匀得到混合液，将混合液加入反应器中，边搅拌边进行还原反应，生成高纯ニ氧化氯气体； (2)将步骤(I)生成的气体通入由过氧化氢和碱液组成的混合吸收液中，得到高纯亚氯酸钠溶液。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在干，步骤(I)中，所述硫化亚铁的用量为过量，粉碎后加入；所述硫化亚铁、氯酸钠和硫酸的摩尔比为(广3) 8(Π6);所述还原反应的温度为40 85°C，时间为O. 5 2h。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(I)中，所述氯酸钠溶液的摩尔浓度为I 5mol/L ;所述硫酸溶液的摩尔浓度为l 10mOl/L。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在干，步骤(2)中，所述碱液为摩尔浓度为5^20mol/L的氢氧化钠溶液。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氯酸钠、氢氧化钠与过氧化氢的摩尔比为 I 1 (0. 5 O. 8)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在干，所述过氧化氢与氢氧化钠的摩尔比为(O. 5 O. 8) :1。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)在温度为-5 10°C的条件下进行。
全文摘要
本发明公开了一种硫酸亚铁法制备高纯二氧化氯和亚氯酸钠的方法，包括以下步骤将硫化亚铁粉碎，将氯酸钠溶于水得到氯酸钠溶液，将浓硫酸加水稀释后加入氯酸钠溶液中混匀，将混合液加入硫化亚铁粉中，边搅拌边进行还原反应，生成高纯二氧化氯气体；将上述气体通入由过氧化氢和氢氧化钠组成的混合吸收液中，得到高纯亚氯酸钠溶液，纯度大于98%。本发明利用硫化亚铁，经过一步反应制得二氧化氯，两步反应可得到亚氯酸钠，转化率高达97%以上，得到的二氧化氯和亚氯酸钠纯度高，生产工艺简单，成本低，易于实现工业化。
文档编号C01B11/10GK102674256SQ201210145138
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月11日 优先权日2012年5月11日
发明者钱宇, 陈赟 申请人:华南理工大学