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浅谈国内不同电解方式制取次氯酸的比较

次氯酸作为一种高效、无(微)残留的含氯消毒剂,在国际上已被广泛接受,特别是通过电解法,而非化学混合法制备时,由于可以更好的控制原料的纯度,减少了“杂质”的存在后,次氯酸理论上是可以被作为更安全、环保的消杀产品来广谱的使用,是杀菌技术的方向和趋势。然而,在实际应用过程中,不同电解方式带来了不同的特性,难免会在特定的应用场景中存在一些问题。当下,对于不同原理的次氯酸发生器的正确认知,以及在传统工艺上如何去规范导入,则成了安全以及合理的使用次氯酸的最大难题。

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当溶液pH值≈5.0,溶液中次氯酸分子占比达到最高



一. 酸碱分离法

 

所需原料

氯化钠

制备原理

将低浓度的食盐水连续输送到电解槽内,连续式电解,通过隔离膜,分离出两类水:酸性次氯酸水和碱性水

杀菌成分

以次氯酸为主,现制现用时还含有微量臭氧、二氧化氯、过氧化氢等

密封避光、常温保存

45天衰退小于15%

环境腐蚀性

氯离子含量低,金属腐蚀性小

优势

原材料容易进购;连续出水浓度稳定,浓度调节范围广;出水pH值可控(5.0~7.0),与浓度范围无关;水全部经过电解后渗透性更强;碱性水具有去除有机物的效果

不足

残留氯离子以氯化钠形式存在;电解同时产生的pH10~12碱性水,需考虑到碱性水的利用率;出水水压低,无法实现单机恒压稳流供水,输水距离短



二. 混合电解法


所需原料

盐酸、氯化钠

制备原理

将添加了盐酸的稀盐水连续输送到电解槽中,连续式电解,直接产出次氯酸水

杀菌成分

以次氯酸为主,现制现用时还含有微量臭氧、二氧化氯、过氧化氢等

密封避光、常温保存

45天衰退小于15%

环境腐蚀性

氯离子含量低,金属腐蚀性小

优势

只产次氯酸水;出水水压与进水水压接近,单机可实现恒压稳流供水,输水距离长;连续出水浓度稳定,浓度调节范围广;出水pH值可控(5.0~7.0),与浓度范围无关;如出水浓度<30mg/L,电解原料不需要氯化钠,因此出水氯离子含量极低,使用后可实现无(微)残留,以氯化氢形式逃逸;水全部经过电解后渗透性更强

不足

需要盐酸(属第三类易制毒物品),不易获得



三. 氯气水解法


所需原料

盐酸

制备原理

通过定量泵将盐酸输送到电解槽中,先电解产生出氯气,将氯气通入电解槽外部持续稳定流通的水,通过氯气的水解反应,生成盐酸和次氯酸

杀菌成分

浓度低时为次氯酸(浓度10~30mg/L、pH值4.0~6.0),浓度高时以盐酸为主;当pH值<2.0以后,杀菌作用更多是在利用盐酸的强酸性,而非利用次氯酸的强氧化性

密封避光、常温保存

与溶液的pH值有关,pH值越低,次氯酸分解越快;当pH值<2.0以后,3天衰退率超过50%

环境腐蚀性

技术失误时会导致盐酸直接通入水,导致氯离子含量极高;槽内氯气产量过高时,来不及通入槽外流动的水,则会逃逸到空气里;当操作人员明显感觉到刺激气味时,必须立即撤离设备现场;如空气中湿度大,容易形成“湿氯气”,对周边的设施设备造成腐蚀

优势

当控制出水溶液保持微酸时,只产次氯酸水;设备电耗低;使用后可实现无(微)残留,以氯化氢形式逃逸;设备可实现小型化开发,设备造价低

不足

需要盐酸(属第三类易制毒物品),不易获得;残留氯离子以盐酸形式存在;输水管路等密封环境内有机物杂质较多时(包括微生物),容易与氯气反应产生致癌物质(如三氯甲烷);制水产能受进水流量影响较大,水流量过小时容易导致氯气反应不彻底而泄露;浓度越高,酸性越强,当出水pH值<2.0以后,次氯酸将无法稳定存在,大量转化成氯气,容易导致应用场所及水体内氯气含量超标严重



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氯气水解法制备的次氯酸水,有效氯36mg/L,残留氯离子1608mg/L,检测时间:2020.05.21


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制取设备的承重架(不锈钢)


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制取隔间的门把手(不锈钢)


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制取设备柜体表面


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制取设备柜体表面


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食品生产企业内部实验,部分参考标准《GB28234-2011》。“FX”为氯气水解法制备的次氯酸水水样,样品“SX”为混合电解法制备的次氯酸水水样,“20”表示有效氯20mg/L,“200”表示有效氯200mg/L,本实验采用“革兰氏染色法”,实验结果表明“FX20”有检测出革兰氏阴性菌,说明灭菌效果不彻底(此实验菌种为大肠杆菌)。


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样品“FX200”pH值显示1.98,氯离子残留1005mg/L


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样品“SX200”pH值显示6.71,氯离子残留137mg/L


面对多样的应用场景,不同的制备方式生产的次氯酸必须根据其特性加以区分,绝不能一概而论。所以我们需要沉下心来深入第一应用现场,去了解、发现使用过程中客观存在的一些问题。电解法制备次氯酸,在国内的应用尚属于起步阶段,技术使用规范尚未健全,更加需要我们这些技术爱好者、技术从业者认真对待,严格区分目标物或目标场景,合理试验之后才能进行生产上的常态化应用。若只考虑商业利益,忽视技术上的区别,混淆式的去宣传,只会导致市场对这项技术产生误解和偏见。若因此造成了生产事故,这将会给国内电解水行业带来非常严重的负面影响!


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特别声明:

本文仅供技术爱好者、技术从业者及专家学者之间的学习交流。

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