二氧化氯的制备及应用探究

左松

摘要：针对二氧化氯的制备及应用分别展开讨论，分析电化学法、化学法两种制备方法，分别阐述不同方法在制备中的优缺点、原理。讨论二氧化氯在漂白剂、消毒杀菌剂、水处理剂三个领域的应用，明确二氧化氯在各个行业领域的应用价值，以期能够实现二氧化氯的有效应用。

关键词：二氧化氯;电化学法;化学法;消毒杀菌剂

二氧化氯（C10₂）屬于强氧化剂，具有化学活性，不会造成严重的环境污染，被广泛应用于纸浆漂白、纺织品漂白和消毒杀菌等领域。因气体、液体形态的二氧化氯不稳定，且易挥发和爆炸，增加了储存、运输的难度，所以二氧化氯生产与制备始终受到关注。本文围绕二氧化氯的制备与应用展开分析，总结切实可行的制备方法，明确今后二氧化氯的应用方向。

一、二氧化氯的制备

（一）电化学法

应用电化学法制备二氧化氯，将不锈钢作为阳极，石墨作为阴极，离子交换膜可以分隔两极室，电解质选择氯酸钠或者是氯化钠。通电之后，阳极室便能够获得含氯、过氧化氢等在内的二氧化氯气体，并不会污染环境，而且生产成本不高。但是电化学法制备产品纯度不高，而且一次性投资也相对较大，后期设备维修困难^[1]。

（二）化学法

化学法制备二氧化氯，分为还原法、氧化法两种。第一，还原法。此方法在制备中运用相对广泛，制备时运用的还原剂、设备、工艺等均存在差异，所以也划分为多元制备方法，如甲醇还原剂法、氯化钠还原剂法、盐酸还原剂法等。甲醇还原剂法在硫酸作用下，选择甲醇作为还原剂，通过甲醇和氯酸钠之间产生的反应，便可制备得到二氧化氯，具有操作简单、持续性生产的优势，而且产率也大于99%。氯化钠还原剂法。在硫酸作用下氯化钠作为还原剂，与氯酸钠发生反应后制备得到二氧化氯。此方法可以在常温环境下应用，成本低、收率高，但是实操过程中会产生大量的氯气与硫酸钠，回收难度高。盐酸还原剂法的原材料使用无水盐酸，处于真空、反应液沸点温度条件下形成反应。该方法具有纯净氯化钠晶体的回收作用，但是成本高^[2]。第二，氧化法。使用氧化法制备二氧化氯，一般通过氯气、盐酸和亚氯酸盐氧化之间产生的反应制备，但是亚氯酸盐的原料需要支出较高成本，所以很少在工业生产中使用，是实验室的常用制备方法。

二、二氧化氯的应用

（一）漂白剂

二氧化氯作为漂白剂应用，主要应用到漂白技术，该技术具有氧化性，而且废水色度不高，有害物质也比较少。理论层面二氧化氯有效氯含量为263%，对比之下普通漂白粉有效氯含量最高只有42%，而漂粉精有效氯含量则在60%-75%之间，亚氯酸钠有效氯的含量是157%。经过以上数据对比，二氧化氯漂白效率更高。

二氧化氯氧化电势，是在纤维色素杂质氧化电势、纤维素氧化电势的中间，针对丝布、纸浆等进行漂白期间，以氧化的方法去除所有色素、杂质，可以保护纤维。可见二氧化氯适合在强度、白度较高的纸浆漂白领域运用^[3]。

传统形式的漂白剂，氯气、次氯酸氧化电势往往大于纤维素氧化电势，当时间延长后纤维也会随之氧化，降低纤维质量，经过漂白处理后，纸浆强度、白度不符合高档纸张质量要求，甚至会有氯酚、氯胺一类容易导致畸形、癌症的强污染物存在，并且自然界水生生物带来影响，威胁到生态环境。为此，二氧化氯漂白技术极大地缓解了有毒氯化有机物潜在危害，加强纸张质量与环保性。

（二）消毒杀菌剂

二氧化氯是常见的消毒杀菌剂，具有良好的保鲜除臭效果，而且稳定性二氧化氯也是公认的A1级高效安全消毒剂。通过实践发现，二氧化氯可以有效消灭大肠杆菌、伤寒杆菌和结核杆菌等。特别是稳定性二氧化氯，将次氯酸分子、初生态氧加以释放，可以发挥出强氧化作用，氧化分解病菌、病毒蛋白质所包含的氨基酸，如果空气、水中含有无机物与有机物，也具有良好的消毒杀菌作用，但是高等动物细胞、植物纤维一般不会受其影响，二氧化氯消毒杀菌处理之后得到的反应物，基本可以达到无毒状态。根据一直以来的实践应用，二氧化氯是应用效果最为理想的一种化学消毒杀菌剂，将广泛应用于餐饮、医疗、保鲜等各个行业领域。

（三）水处理剂

在消毒饮用水，以及脱色、除臭处理中，二氧化氯的应用也非常广泛。除了饮用水领域，二氧化氯还在工业循环冷却水的杀菌灭藻、工业废水与生活污水包含有害物质降解与净化中得到运用。以往水处理剂主要采用液氯、氯气处理方法，这两种方法处理的自来水，将会有三氯甲烷、氯酚等导致畸形畸、癌症的物质产生，但是二氧化氯与水内有机物不会形成取代反应，从而抑制了有毒物质的形成。

很多欧美国家运用二氧化氯代替氯气，作为水处理剂。对比不同的消毒方案，发现二氧化氯在自来水形成有毒物质的控制上效果最为理想。不仅是欧洲国家将二氧化氯作为水处理剂，我国自来水处理行业，也广泛实现了二氧化氯水处理。特别是工业废水、生活污水的处理，因为二氧化氯主要形成氧化反应，在二氧化氯氧化处理后的有机物，便会降解成羧基为核心的产物，并形成无氯化有机物。废水内含有的酚类物质、稠环化合物，同样可以采用二氧化氯进行氧化处理，形成无毒醌式支链化合物。除此之外，含氰化物废水利用二氧化氯，氧化处理后形成氰酸盐、二氧化碳、氮气。二氧化氯作为水处理剂，在污水除臭、脱色、去除Fe²⁺， Mn²⁺等领域中也有非常可观的应用效果。作为工业循环冷却、油田注井、屠宰业等领域的水处理剂，可以凭借二氧化氯所具备的强氧化性能，将各个环境下包含的有毒有害物质氧化去除。

三、结语

综上所述，二氧化氯是现阶段工业、医疗、生态环境保护等各个行业的一种强氧化剂，具有环保性，可以作为漂白剂、消毒杀菌剂、水处理剂等，采用适合的制备方法，体现出二氧化氯的实际应用价值，在不断的实践中积累二氧化氯应用经验，为今后制备与应用打下基础，加强二氧化氯制备水平以及实际应用成效。

参考文献：

[1]李鑫，李惠静，吴彦超.固体二氧化氯制备研究进展[J].现代化工，2022，42（02）：88-90+96.

[2]苗佳琳，鲁文玉，吴彦超，李惠静.固态二氧化氯缓释剂的研究进展[J].化学通报，2021，84（11）：1200-1204.

[3]单欣梅.二氧化氯制备研究及方法比较[J].黑龙江环境通报，2020，33（01）：14-15.A1A5A0B8-FA96-46DD-A2EA-EEC6CD70AEEF