小結

　　1） 實驗結果表示，氯酸鈉發(fā)生二氧化氯實際有效轉化率不高，于55°C實驗室模擬實驗轉化率為36.99%，HT908—300發(fā)生器實際運行中于運行20分鐘、40分鐘、60分鐘三時段取樣檢測結果平均值0.9339克/分，平均轉化率為35.57%。二者結果近似，實驗設計基本反映了發(fā)生器實際運行狀況。 
　　2） 提高反應溫度可增加氯酸鈉的二氧化氯轉化率，55°C、75°C、90°C二氧化氯平均轉化率分別為36.99%、43.37%、49.52%，均處低下水平，因此采用提高反應溫度來增氯酸鈉的二氧化氯轉化率，其實際意義不大。 
　　3） 本實驗采用不同濃度鹽酸參與反應，18%鹽酸ClO2轉化率為29.5%，31鹽酸ClO2轉化率為36.99，證明反應液的酸度對ClO2轉化率有較大的影響。 
　　4） 亞氯酸鈉于本實驗中二氧化氯轉化率為82.38%。上海市自來水公司對Rio Linda C 750M型、和F&P公司T70G2000型連續(xù)運行結果，其轉化率達93%—。（詳見下文介紹） 
　　5） 從本實驗結果及上海市自來水公司實際運行結果，亞氯酸鈉二氧化氯發(fā)生法的轉化率及有害副產(chǎn)物Cl2發(fā)生及其他有害副產(chǎn)物等方面均明顯優(yōu)于氯酸鈉二氧化氯發(fā)生法。 
　　6） 亞氯酸鈉原料成本為氯酸鈉原料成本的3—4倍，但亞氯酸鈉法的二氧化氯轉化率為氯酸鈉轉化率約2倍，實際運行中。氯酸鈉運行成本略低于亞氯酸鈉法。（詳見下表）

　　運行成本均穩(wěn)定后轉化率進行測算，（氯酸鈉法為48.3%，亞氯酸鈉+鹽酸法為74.4%，亞氯酸鈉+氯法為93%）

3. 討論

　　1）二氧化氯發(fā)生裝置及發(fā)生工藝及方法繁多，大多采用氯酸鈉在酸介質中與還原作用發(fā)生ClO2，均為工業(yè)上的大規(guī)模反應設備。有電解法，化學法或二者的綜合，對于小規(guī)模的分散用戶均不適合使用。隨二氧化氯不斷地研究開發(fā)，小型發(fā)生器的研究也隨之迅速地向縱深發(fā)展，目前市場上適用于小規(guī)模用戶的各類小型二氧化氯發(fā)生器不斷開發(fā)面市，就其性質而言分為電解法及化學法二大類。
　　電解法發(fā)生器大多引用外國技術理論或，以食鹽為原料，鉑或鈦電極在隔膜電解槽中反應產(chǎn)生二氧化氯，這類發(fā)生器ClO2產(chǎn)率低，產(chǎn)生含ClO2、O3、Cl2、H2O2等多種氣體的混合物，ClO2純度很低、耗電量高、腐蝕性強、使用壽命短，該類產(chǎn)品自80年代開發(fā)，已逐漸為化學法發(fā)生器所取代。
　　化學發(fā)生器，就其發(fā)生原理（或采用發(fā)生原料）大致上分為氯酸鈉法及亞氯酸鈉二大類。
　　氯酸鈉法小型二氧化氯發(fā)生器首先由山東工業(yè)大學于九十年代初期開發(fā)的，經(jīng)幾年的不斷完善改進，已獲得較大進步，該發(fā)生器采用氯酸鈉加鹽酸在加熱條件下應用負壓爆氣的原理發(fā)生和收集二氧化氯及氯后進入應用水系發(fā)揮其消毒殺生作用，該法是工業(yè)上發(fā)生體系R5法的延伸改進，設備結構簡單，操作方便，安全。
　　該產(chǎn)品雖經(jīng)多次改進完善，但轉化率仍低（發(fā)生器連續(xù)二小時運行，ClO2發(fā)生平均有效轉化率為48.3%），ClO2純度不高（理論上計算僅為65.55%，發(fā)生器運行中實測結果近似），雖該產(chǎn)品部分系列可對氯副產(chǎn)品進行純化處理，實際上只是把產(chǎn)生的Cl2和亞氯酸鈉反應生成ClO2，屬亞氯酸鈉發(fā)生原理中一種。經(jīng)這樣處理后，該發(fā)生器似乎變成為氯酸鈉法和亞氯酸法二類發(fā)生原理的綜合。使發(fā)生器結構變得較復雜，操作上隨之帶來諸多不便。純化僅對已轉化的Cl2的處理。不能改變轉化低的狀態(tài)，且可使二氧化氯運行成本增高。
　　亞氯酸鈉法常用的反應方法有NaClO2/HCl、NaClO2/ Cl2、NaClO2/ NaOCl +HCl，而NaClO2/HCl反應，其中20% NaClO2轉變?yōu)镹aCl，造成ClO2發(fā)生有效轉達化率僅在75%左右，但此法結構簡單、安全、原料易得，市場上產(chǎn)品多屬此類型。上海自來水公司對Rio Linda 公司的C750M型發(fā)生器（屬NaClO2/ Cl2類型，2NaClO2+ Cl2→2ClO2+2NaCl）、F&P公司的T70G2000型發(fā)生器（屬NaClO2/HCl類型，5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O）進行連續(xù)運行實驗，結果顯示前者ClO2發(fā)生濃度達1156—1376mg/L時，轉化有效率為93—95%，Cl2/ ClO2比例為3.1%；后者ClO2發(fā)生，濃度達1026—1262 mg/L時，轉化率可達，但有效轉化率為75%，Cl2/ ClO2比例為6.4%，和本文實驗結果相似。亞氯酸法發(fā)生ClO2，轉化率高，很少發(fā)生有害副產(chǎn)物氯，其不足之處是反應原料亞氯酸鈉價格過高，造成ClO2發(fā)生運行成本較高。
　　氯酸鈉價格僅為亞氯酸鈉價格三分之一左右，但從氯酸鈉法的實際轉化不高情況來看，如在今后研究中二氧化氯實際轉化上無新的突破，此類發(fā)生器的ClO2發(fā)生運行成本同樣不具有明顯的優(yōu)勢，但其缺陷卻是明顯的。只有在轉化率研究上有十分明顯突破，才會顯示此類發(fā)生器的運行成本低的優(yōu)勢，才會對氯影響不是十分要求排除的應用領域中或是對氯也較兼容的應用領域也是有十分重大的開發(fā)價值的。否則大量未反應的氯酸鈉等投入物料進入應用水系，這不但是原料浪費的問題，氯酸鈉又將成為新的環(huán)境污染源。氯酸鈉法出路在于提高轉化率，只有把轉化率提高到亞氯酸鈉轉化率相近的基礎上，它的運行成本低等優(yōu)勢才會突破出來，否則必將會被相對處有利條件的亞氯酸鈉法發(fā)生器所取代。
　　2）為促進我國二氧化氯研究深入發(fā)展，尤其是二氧化氯發(fā)生器的研究開發(fā)，借此機會就《化學法二氧化氯發(fā)生器認定技術條件》一些提法發(fā)表自己的初步探討意見，以供大家參考。
　　由山東工業(yè)大學負責起草的《化學法二氧化氯發(fā)生器認定技術條件》（以下簡稱條件），將二氧化氯發(fā)生器分為二氧化氯消毒劑發(fā)生器及二氧化氯復合消毒劑發(fā)生器二大類，并對二大類的發(fā)生器分別制訂技術認定條件，我們認為這是不妥的。只要是二氧化氯發(fā)生器，就應在二氧化氯的轉達化、檢測、計算以及有害副產(chǎn)物氯的限制等予以明確的界定，并確立相應的技術認定條件的標準。二類二氧化氯發(fā)生器，只是在產(chǎn)生有害副產(chǎn)物氯發(fā)生量上有所區(qū)別，都以發(fā)生二氧化氯作為主要的性能和特征，因此在技術認定條件上應用同一標準予以規(guī)定，否則就會造成諸多不符合科學的不合理情況，甚至會誤導二氧化氯發(fā)生器的研究開發(fā)。
　?。?）《條件》是《電解法二氧化氯發(fā)生器認定技術條件》基礎上制訂的，好多主要提法較為相似。電解法發(fā)生器在制訂認定技術條件時，我國正處理二氧化氯開發(fā)初始階段，此類發(fā)生器均引進*原理或進行開發(fā)研究。除了部分開發(fā)研究的專業(yè)人員外，很少有人關心和了解，甚至現(xiàn)在很難找到這個文件，更多的人根本不知道有這個文件。由于電解法二氧化氯發(fā)生器的產(chǎn)物是由ClO2、Cl2、O3、H2O2的氣體組成復合消毒溶液，而且ClO2是其中不占主要比例的成份，與其說此類發(fā)生器是二氧化氯發(fā)生器，倒不如說是次氯酸（次氯酸鈉）發(fā)生器或其他更為恰當，對此就很難用ClO2的轉化率及ClO2純度等方面的技術標準來予以界定。因此應用有效氯質量的檢測和認定尚可理解。但事至今日，二氧化氯研究已較為全面展開，化學法二氧化氯發(fā)生器開發(fā)已趨主導地位，電解法二氧化氯發(fā)生器正在不斷地萎縮。在這新的形勢下制訂的《條件》仍處于電解法認定技條件基礎上是不妥的。
　?。?）我們認為，在當前對二氧化氯發(fā)生器分為二氧化氯消毒劑發(fā)生器、二氧化氯復合消毒劑發(fā)生器，是基于現(xiàn)在開發(fā)的二氧化氯發(fā)生器中，仍不可避免地伴隨發(fā)生有害副產(chǎn)物氯，尤其是氯酸鈉法的發(fā)生器，理論上就有35%左右的氯發(fā)生。用ClO2的純度來區(qū)分二類二氧化氯發(fā)生器，實際上是對二類不同的二氧化氯發(fā)生器在運行過程中對有害副產(chǎn)物氯發(fā)生量進行限制，亦就是說二氧化氯消毒劑發(fā)生器的有害副產(chǎn)物氯的比例不應該超過5%，二氧化氯復合消毒劑發(fā)生器的有害副產(chǎn)物氯的比例不應該超過45%，否則就不能稱為二氧化氯發(fā)生器。所以像電解法的發(fā)生器只應該稱為其他發(fā)生器，不應該稱二氧化氯發(fā)生器。二氧化氯的純度的計算應該是ClO2、Cl2之間質量關系，并按  ClO2（質量） 進行計算，用有效氯質量來表示ClO2

                               ClO2+Cl2（質量）                                

　　純度（或比例）是不妥當?shù)?。因為用有效氯來表示ClO2純度，會ClO2的比例虛假地提高許多。例如當前小型氯酸鈉發(fā)生器的反應機理基本采用下列方式進行：

2NaClO3+4HCl→2ClO2+ Cl2+2H2O+2NaCl
213　　 135 　71

　　其ClO2純度（理論計算）=ClO2/（ClO2+ Cl2） =135/（135-71） =65.53% ClO2純度

　?。ò从行扔嬎悖?ClO2×2.63      /（ClO2×2.63+ Cl2） =355.05/426.05 =83.33%，使ClO2純度虛假地提高17.81%。

　　尤其<條件>中已明確規(guī)定了ClO2、Cl2的檢測方法，就沒有必要把已經(jīng)檢測的ClO2 質量乘以2.63再化成有效氯。為了促進二氧化氯發(fā)生器研究開發(fā)的健康發(fā)展，有效地避免和減少有害副產(chǎn)物氯及其他有害副產(chǎn)物的產(chǎn)生，《條件》中關于ClO2的比例提法應改為對氯產(chǎn)生比例的限制，以突出該發(fā)生器的環(huán)保性能，應當把氯在發(fā)生器中的產(chǎn)生量及 Cl2 / ClO2比例給予界定，限制。不應該把氯的產(chǎn)生包含在有效氯中間。
　?。?）同樣，二氧化氯發(fā)生器的規(guī)格也應以二氧化氯產(chǎn)生能力予以標定。但在《條件》對二氧化氯復合消毒劑發(fā)生器的產(chǎn)品產(chǎn)量額定采用有效氯進行標定這也是不妥的。二氧化氯發(fā)生器必須以二氧化氯的發(fā)生量來標定該類產(chǎn)品的額定產(chǎn)量。在同類產(chǎn)品中用不同的產(chǎn)品規(guī)格標準進行額定，會在市場上造成混亂。一個二氧化氯復合消毒劑發(fā)生器每小時一公斤有效氯產(chǎn)量的產(chǎn)品實際上其二氧化氯產(chǎn)量僅為316.87克，氯為166.65克（1000克/h 有效氯產(chǎn)量=316.87×2.63+166.65=1000）二者在二氧化氯發(fā)生量上區(qū)別進行是極為明顯的，如二氧化氯消毒發(fā)生器也以有效氯產(chǎn)量進行額定就應定為2630克/h，這種區(qū)別對于用戶來說是很難認識的。他們很容易地將二氧化氯復合消毒劑發(fā)生器的產(chǎn)品標志中的有效氯產(chǎn)量誤認為是二氧化氯的產(chǎn)量，造成二類發(fā)生器的不等量比較。
　　（4）二氧化氯消毒劑發(fā)生器的基礎是二氧化氯的純度，但關鍵是轉達化率。沒有良好的轉化率，二氧化氯純度再高也是無用的，但《條件》對于如此重大的關鍵卻未予充分重視，對轉化率檢測，計算等未提及，僅在條件中帶上一句，二氧化氯發(fā)生器的轉化率大于80%，復合二氧化氯發(fā)生器大于60%，但如何認定，如何檢測，如何計算均無規(guī)定，必須對轉化率的標準予以界定，并作為二氧化氯發(fā)生器生產(chǎn)許可的標準條件予以規(guī)定。