固体二氧化氯释放剂的释放原理及性能

丁 跃，郑 琴，郭 伟

（1.石家庄科技信息职业学院，河北石家庄 050091；2.河北科技大学化学与制药工程学院，河北石家庄 050000）

二氧化氯是国际公认的绿色消毒剂[1]，广泛应用于消 毒[2]、除臭、保鲜、净化空气[3]、氧化解堵[4]等领域，尤其固体二氧化氯释放剂的应用范围更广。本文讨论了固体二氧化氯释放剂的反应原理，对制备的固体二氧化氯释放剂的活化率、降黏率、杀菌率进行检测，并对其释放动力学进行了研究。

1 实验部分

1.1 实验试剂

氯化钠、葡萄糖、氨基磺酸、亚氯酸钠、硫酸氢钠、碘化钾、聚丙烯酰胺等。

1.2 实验仪器

恒温多头磁力搅拌器、DR890、水浴锅、黏度仪、碘量瓶、滴定管、烧杯、量筒等。

2 结果与讨论

2.1 释放原理

固体二氧化氯释放的途径是通过固体活化剂溶于水中能电离出氢离子，氢离子与亚氯酸钠反应，产生二氧化氯，反应式为：5ClO2

-+4H+→4ClO2+2H2O+Cl-。

2.2 固体二氧化氯释放剂的制备

固体二氧化氯释放剂A 组分：亚氯酸钠（95.5%）、葡萄糖（4.5%）。

固体二氧化氯释放剂B 组分：硫酸氢钠（65%）、氨基磺酸（20%）、氯化钠（15%）。

取A 组分8g 溶于烧杯中，加入蒸馏水配制成200mL 的溶液，搅拌均匀使其充分溶解，取B 组分24g 加入溶液中，溶解均匀。

2.3 转化率

重复2.2实验3次，测定计算产品转化率，结果如表1所示，实验所得的平均转化率为84.62%。

表1 产品转化率

2.4 反应动力学分析

固体二氧化氯释放剂的释放数据见图1。

图1 转化率随时间的关系

从图1可以看出，固体二氧化氯释放剂的转化处于快速上升的是a～b 阶段，随后是缓慢的过程，即图中所示的b～c 段，40min 后，c～d 段开始变平缓[5]。

图2 a～b阶段转化率随反应时间的关系

由图2可以看出，固体二氧化氯释放剂转化率X和时间t成正比关系，这说明，在开始阶段该反应属于动力学的零级反应。零级反应的反应速率方程为υA=-dXA/dt=kA，得反应动力学方程为：XA=9.116 7t+3.793 3。

图3 b～c阶段转化率的倒数随反应时间的关系

由图3可知，固体二氧化氯释放剂转化率的倒数1/XA和时间t成正比，由此说明，在b～c 阶段该反应属于动力学的二级反应。二级反应的反应速率方程为υA=-dXA/dt=kAXAXB，反应动力学方程：1/XA=-0.000 22t+0.019 5。

图4 c～d阶段亚氯酸钠转化率的对数与释放时间的关系

由图4可知，固体二氧化氯释放剂转化率的对数值lnXA和释放时间t成正比，由此说明，在c～d 阶段该反应属于动力学的一级反应。由于一级反应的反应速率方程为υA=-dXA/dt=kAXA，由图4数据算出c～d 阶段的动力学方程：lnXA=0.000 3t+ 4.479 7。

2.5 降黏效果分析

取不同分子量（800×104～2 000×104）的聚丙烯酰胺，恒温下充分溶解，分别溶于蒸馏水和产品溶液中，按最佳方案配比配制溶液进行降黏率的测定，结果见表2。

表2 产品对聚丙烯酰胺的降粘率

由表2看出，对于（800×104～2 000×104）的聚丙烯酰胺，可使降粘效均在90%以上。

2.6 产品杀菌效果

取含菌水样100mL，加入100mL 蒸馏水，混匀，按照SY-T 0532～1993方法测定水样的菌含量N1。再取含菌水样100mL，加入100mL 二氧化氯溶液，搅拌均匀，放入60℃恒温水浴中，60min 后，按照SY-T 0532～2012 方法测定水样的菌含量N2，测定结果见表3～表4。

表3 对SRB的杀菌效果

表4 产品对TGB的杀菌效果

从表3和表4可以看出，该产品的杀菌率100%，达到性能指标（≥95%）。

3 结语

研究了固体二氧化氯释放剂的释放原理，并对制备的固体二氧化氯释放剂进行性能检测，活化率84.62%，降黏率大于90%，杀菌率100%，并进行释放动力学研究，最终得到，反应过程分为三阶段，第一阶段属零级反应，其动力学方程为：XA=9.116 7t+3.793 3；第二阶段为二级反应，其动力学方程为：1/XA=-0.000 22t+0.019 5；第三阶段为一级反应，动力学方程为：lnXA=0.000 3t+4.479 7。