次氯酸钠溶液稳定性

次氯酸钠溶液稳定性研究次氯酸钠溶液稳定性研究摘摘 要要: 综述了国内提高次氯酸钠稳定性的研究成果。次氯酸钠的不稳定性是由于次氯酸根离子价层电子对空间构型的高度不对称性和次氯酸根离子中阳离子 Cl+的高离子势所决定的。介绍了次氯酸钠分解反应的热力学性质和动力学性质；讨论了温度、溶液的 pH、重金属离子、稳定剂对次氯酸钠水溶液稳定性的影响。指出降低次氯酸钠溶液的浓度，低温和避光储存，控制次氯酸钠溶液的酸度及添加稳定剂是提高次氯酸钠水溶液稳定性的有效途径。关键词：关键词：次氯酸钠溶液、性质、稳定性、稳定剂前言：前言：次氯酸钠溶液的生产工艺简单，成本低廉，在常温下可发挥高效的漂白、杀菌和氧化作用，是国内外使用最普遍、应用最广泛的含/氯 0 漂白、消毒剂、防腐剂和水的净化剂，特别是在生产规模较小的卫生纸厂、纱布和织带等生产厂家直接用于漂白工序的就是成品次氯酸钠溶液.然而，次氯酸钠溶液的稳定性较差，极易分解1-3.由于次氯酸钠溶液的不稳定性，在贮运过程中会渐渐失去有效氯，产品的漂白、杀毒作用也随之降低，因此成为这类产品在运输、贮存和使用中存在的一大问题。目前，国内外对次氯酸钠稳定性方面的研究尚未成熟，表现在：(1)还没有一个成熟的、工业化的次氯酸钠溶液稳定的技术成果。(2)还没有一种价格低廉、应用方便、无毒副作用、应用效果显著的工业化的保持次氯酸钠水溶液稳定剂。一次氯酸钠的物理性质一次氯酸钠的物理性质次氯酸钠水溶液俗称漂白水，英文名Sodium hypochlorite aqueous solution，分子式NaClO，分子量 74.442。次氯酸钠具有刺激气味。固态次氯酸钠为白色粉末，有多种含结晶水化合物，分别是 NaClOH2O、NaClO2.5H2O、NaClO5H2O、NaClO6H2O 和 NaCl7H2O，NaClOH2O，熔点为 7580，NaClO2.5H2O 熔点 58，NaClO5H2O 熔点 27，NaClO6H2O 和 NaClO7H2O 熔点 1821。它们在空气中极不稳定，受热后迅速自行分解，在碱性状态时较稳定。次氯酸钠 25时溶解度为 45%(溶液百分比)。易溶于水成烧碱和次氯酸，次氯酸再分解生成氯化氢和新生氧，新生氧的氧化能力很强，次氯酸钠是强氧化剂。一般工业品是无色或淡黄色液体，含有效氯为 100140g/L。其稳定性受光照、浓度、温度、金属阳离子杂质、空气中二氧化碳和 pH 值等的影响。次氯酸钠溶液对不同金属均有程度不等的腐蚀作用，其腐蚀程度变化与溶液中有效氯质量浓度有关。【1】二次氯酸钠的化学性质二次氯酸钠的化学性质次氯酸钠与酸作用时产生次氯酸，与过量的盐酸反应产生氯气。次氯酸钠与氨或尿素反应生成肼，这是制肼的重要方法。次氯酸钠能被氧化成氯酸钠。次氯酸钠与有机物反应，同时具备氧化剂和氯化剂双重功能，应用于以卤仿氧化反应制备羧酸；霍夫曼重排制造胺和肼；炔烃制氯代炔；环戊二烯或茚氯化合成全氯环戊二烯或 1，1，3-三氯茚；脂肪族肟和伯、仲硝基化合物转化为氯代硝基链烷；对称二烃基肼氧化成偶氮化合物；含酚废水处理等。三三 NaClO 的结构及性能的结构及性能1ClO-的结构特征：的结构特征：次氯酸钠溶液是强氧化剂，化学性质极不稳定，这是由 ClO-的结构决定的。次氯酸根离子的价层电子对排布方式为四面体结构，氯原子以 sp3 杂化轨道和氧原子成键【2】，酸根中存在着 3 个未成键的孤对电子。由于酸根离子价层电子对空间构型的高度不对称性和中心原子氯有较大的离子势(Z/r)，导致次氯酸盐不稳定，具有较强的获得电子转化为更稳定的 Cl2分子或 Cl-的能力，即表现为 ClO-具有较强的氧化能力。2. NaClO 参与反应的热力学：参与反应的热力学：（1）ClO-的强氧化性：的强氧化性：ClO-在酸性或碱性条件下参加的反应及其电极电位如下3:HClO+H+e 1 /2Cl2+H2O 1. 63 V (1)HClO+H+2e Cl-+H2O 1. 49 V (2)ClO-+H2O+2e Cl-+2OH- 0. 89 V (3)【3】从式(1)(3)可知，无论是在酸性环境中，还是在碱性环境中， ClO-都具有很强的氧化性，也就是说遇到还原剂时会发生还原反应而分解。（2）NaClO 分解反应的热力学分解反应的热力学次氯酸钠的不稳定性主要表现在没有还原剂存在时，自身发生分解反应。主要是在光照、加热、酸性环境或重金属离子存在下，自发发生分解反应，主要反应方程式见式(4)(7)。2NaClO 2NaCl+O2(4)3NaClO 2NaCl+NaClO3(5)2HClO 2HCl+O2(6)HClO+HCl H2O+Cl2(7)【4】由于次氯酸钠大多是采用氢氧化钠溶液吸收氯气的方法进行制备，在强碱环境下，次氯酸钠不仅水解程度较小，而且稳定性较好。反应(4)(7)在标准状态下的热力学性质变化值摩尔反应焓变、摩尔反应吉布斯自由能变和摩尔反应熵变的计算结果列于表1。由表 1 可知，在 298. 15 K 时，标准状态下反应(4)， (5)和(6)为自发的，且自发进行的趋势很大。反应(7)虽属于吸热反应，但反应的$rGm< 0，表明在标准状态下也有自发进行的趋势，且升高反应温度有利于该分解反应的进行。所以，从热力学的角度看，次氯酸钠具有自发进行分解反应的趋势，表明次氯酸钠的热力学稳定性很差3. NaClO 溶液的分解动力学溶液的分解动力学次氯酸钠溶液性能不稳定，即使是在常温下也会自然分解放出新生态原子氧，而新生态原子氧具有强烈的氧化作用，能进一步引起一系列反应。邵黎歌等4报道，次氯酸钠溶液中含有 NaClO，NaCl，H2O，HClO，NaOH，HCl，NaClO3，O2，9 种组分，且随着反应条件的变化，组成也在不断地变化。文献5认为同时存在以下主要反应：NaClO NaCl+ONaClO +H2ONaOH+HClONaClO+2HClONaClO3+2HClNaClO+HClNaCl+HClO2HClO2HCl+O2HClO+HClH2O+Cl2刘少友等【6】则认为在次氯酸钠分解体系中同时存在以下主要反应:NaClONaCl+OHCl+O HClONaCl+3ONaClO32OO2总之，次氯酸钠的分解反应十分复杂，这些反应都会直接或间接地消耗 NaClO，从而使有效氯含量降低。最新研究【7】表明，在碱性条件下，次氯酸钠水溶液的分解主要是由反应(4)引起的一系列反应中的各组分相互作用的宏观结果，其中原子氧的放出是其分解的关键步骤，分解反应宏观上表现为准一级反应。由于次氯酸钠的分解反应是由一组复杂的反应所组成的，并随浓度、温度、pH 等因素的变化而变化，占优势的反应会随着反应条件的变化而改变。根据阿伦尼乌斯定律可知，当浓度一定时，温度升高，反应速度增大，因此，次氯酸钠溶液适宜在低温保存【8】。由于次氯酸钠的分解反应在宏观上属于准一级反应，因此当反应温度不变时，增大 NaClO 浓度，分解速率也随之增大。因此，从提高储存稳定性的角度看，次氯酸钠适宜在低浓度下储存。但是，这样会大大提高储存、运输等成本。四提高四提高 NaClO 溶液稳定性的方法溶液稳定性的方法次氯酸钠水溶液具有不稳定性，常常受到环境温度、溶液 PH 值以及存放时间等因素影响，科研工作者就提高次氯酸钠水溶液稳定性做了很多研究，得出无机碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐可以作为次氯酸钠溶液的稳定剂，提高次氯酸钠水溶液的稳定性；还有一些科研工作者研究得出有机试剂和无机盐试剂复合配制的添加剂也有助于提高次氯酸钠水溶液的稳定性。次氯酸钠水溶液具有较强的氧化性，所以为了避免溶液腐蚀容器，在储存和运输时应该避免抗腐蚀性差的材料。对提高次氯酸钠水溶液稳定性研究结果有以下几点：李荣，李金兵等人通过实验，研究了复合稳定剂对次氯酸钠水溶液稳定性的影响，当 EDTA、硅酸钠、碳酸氢钠和氯化钠四种稳定剂成分的配比是0.005%：1%：0.1%：0.2%时，可使次氯酸钠溶液中有效氯含量在 5 d 内维持在较高值，氯酸钠溶液的稳定性提高 10%以上【9】。苏秀霞，姚宝晶等人通过实验得出以下结论(1)加入一种稳定剂时，Na2CO3、NaCl 对次氯酸钠溶液有较好的稳定效果.(2)Na2SiO3 单独作为稳定剂时，稳定效果不明显，但是复配使用时却有很好的效果.(3)单一稳定剂的稳定效果显然没有复配效果好.(4)在 100 g 次氯酸钠溶液中加入 0.03 g Na2SiO3 和 0.1 g Na2CO3 作为复配稳定剂，可以确保次氯酸钠溶液在储存期间有效氯浓度不至很快降低【10】。浙江科技学院杨志祥等通过初选，确定以 Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4 为工业次氯酸钠水溶液稳定剂组成，通过正交试验的方法确定了高效复合无机钠盐稳定剂配方，Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4 比例为 0.3%0.1%0.1%。该配方用于工业次氯酸钠水溶液稳定，夏季常温 30d 分解率由不添加稳定剂的 38.3%下降到 12.7%【11】。广州大学谢丽琼通过对有效氯含量的比较，考察不同的稳定剂硅酸钠、硼酸和氯酸钾等和表面活性剂 BS-12、ALES 和 AES 等对 NaClO 水溶液的稳定性的影响，在 pH 值为 12.5 的条件下，加入 2%的硅酸钠和 1%的 AES 能较好地增加 NaClO 溶液的稳定性【12】。张婉枫和胡满成教授通过实验得出这个以下结论：(l)储存时应该尽量在较低温度条件下避光储存；(2)生产、储存、运输过程中对生产设备、输送管路、储存容器材质的选择应做到尽量避免耐腐蚀性能差的金属材料和含镍量高的耐腐蚀金属材料，以降低金属离子含量，用不透明的耐腐蚀塑料做容器或耐腐蚀塑料容器内衬最佳，保持储存次氯酸钠溶液容器的密封性对延长次氯酸钠溶液保存期有很大帮助；(3)在化学法生产次氯酸钠过程中对具体的操作工艺条件进行改进如氯气流速、氢氧化钠的初始浓度、操作温度控制等等对次氯酸钠溶液稳定性影响，以及保持溶液总碱度，增加次氯酸钠溶液中游离碱含量，提高次氯酸钠溶液的 pH 值；(4)降低次氯酸钠溶液的初始浓度也可以延长保存期的一种方法；(5)引入添加剂来提高次氯酸钠溶液稳定性“【13】。五结束语五结束语1、结论：、结论：通过对次氯酸钠水溶液稳定性的研究，我们知道了稳定剂、温度、PH 值、复合添加剂以及次氯酸钠溶液的初始浓度这些条件都会影响其稳定性。在生活以及生产中，我们可以有意识的利用这些条件增加次氯酸钠溶液的稳定性。2、研究方向和指导意义：、研究方向和指导意义：前面已经提到国内目前的研究现状，对次氯酸钠水溶液稳定性的研究有助于得到一个成熟的、工业化的次氯酸钠溶液稳定的技术成果，而且可以选择一种价格低廉、应用方便、无毒副作用、应用效果显著的工业化的保持次氯酸钠水溶液稳定的稳定剂。由于日常生活中的消毒剂的主要成分就是次氯酸钠，稳定性提高了，产品的质量有所提高，这样将给企业带来良好的生产效益，促进企业的经济发展。参考文献参考文献1 化工百科全书编辑委员会。 化工百科全书(第 11 卷)M 。北京：化学工业出版社，1996：87-88.2 武汉大学，吉林大学.无机化学M. 3 版.北京:高等教育出版社， 1994: 542， 544.3 、 4王万林，次氯酸钠溶液稳定性研究进展 J，无机盐工业，2007 年 9 月第39 卷第 9 期：12.5 马德垺，苏瑜，薛仲华.次氯酸钠水溶液分解动力学的研究J.上海工程技术大学学报，2002，16(1): 8-10.6 刘少友，黄雪莉，甄卫军，等.用原子矩阵法对工业级次氯酸钠水溶液分解反应宏观动力学的研究J.氯碱工业， 2003(5):30-32.7 李光华，曾伍华，崔凤玲.含次氯酸钠消毒洗涤剂