固體二氧化氯釋放劑的釋放原理及性能

丁 躍，鄭 琴，郭 偉

（1.石家莊科技信息職業學院，河北石家莊 050091；2.河北科技大學化學與制藥工程學院，河北石家莊 050000）

二氧化氯是國際公認的綠色消毒劑[1]，廣泛應用于消 毒[2]、除臭、保鮮、凈化空氣[3]、氧化解堵[4]等領域，尤其固體二氧化氯釋放劑的應用范圍更廣。本文討論了固體二氧化氯釋放劑的反應原理，對制備的固體二氧化氯釋放劑的活化率、降黏率、殺菌率進行檢測，并對其釋放動力學進行了研究。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑

氯化鈉、葡萄糖、氨基磺酸、亞氯酸鈉、硫酸氫鈉、碘化鉀、聚丙烯酰胺等。

1.2 實驗儀器

恒溫多頭磁力攪拌器、DR890、水浴鍋、黏度儀、碘量瓶、滴定管、燒杯、量筒等。

2 結果與討論

2.1 釋放原理

固體二氧化氯釋放的途徑是通過固體活化劑溶于水中能電離出氫離子，氫離子與亞氯酸鈉反應，產生二氧化氯，反應式為：5ClO2

-+4H+→4ClO2+2H2O+Cl-。

2.2 固體二氧化氯釋放劑的制備

固體二氧化氯釋放劑A 組分：亞氯酸鈉（95.5%）、葡萄糖（4.5%）。

固體二氧化氯釋放劑B 組分：硫酸氫鈉（65%）、氨基磺酸（20%）、氯化鈉（15%）。

取A 組分8g 溶于燒杯中，加入蒸餾水配制成200mL 的溶液，攪拌均勻使其充分溶解，取B 組分24g 加入溶液中，溶解均勻。

2.3 轉化率

重復2.2實驗3次，測定計算產品轉化率，結果如表1所示，實驗所得的平均轉化率為84.62%。

表1 產品轉化率

2.4 反應動力學分析

固體二氧化氯釋放劑的釋放數據見圖1。

圖1 轉化率隨時間的關系

從圖1可以看出，固體二氧化氯釋放劑的轉化處于快速上升的是a～b 階段，隨后是緩慢的過程，即圖中所示的b～c 段，40min 后，c～d 段開始變平緩[5]。

圖2 a～b階段轉化率隨反應時間的關系

由圖2可以看出，固體二氧化氯釋放劑轉化率X和時間t成正比關系，這說明，在開始階段該反應屬于動力學的零級反應。零級反應的反應速率方程為υA=-dXA/dt=kA，得反應動力學方程為：XA=9.116 7t+3.793 3。

圖3 b～c階段轉化率的倒數隨反應時間的關系

由圖3可知，固體二氧化氯釋放劑轉化率的倒數1/XA和時間t成正比，由此說明，在b～c 階段該反應屬于動力學的二級反應。二級反應的反應速率方程為υA=-dXA/dt=kAXAXB，反應動力學方程：1/XA=-0.000 22t+0.019 5。

圖4 c～d階段亞氯酸鈉轉化率的對數與釋放時間的關系

由圖4可知，固體二氧化氯釋放劑轉化率的對數值lnXA和釋放時間t成正比，由此說明，在c～d 階段該反應屬于動力學的一級反應。由于一級反應的反應速率方程為υA=-dXA/dt=kAXA，由圖4數據算出c～d 階段的動力學方程：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，恒溫下充分溶解，分別溶于蒸餾水和產品溶液中，按最佳方案配比配制溶液進行降黏率的測定，結果見表2。

表2 產品對聚丙烯酰胺的降粘率

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

2.6 產品殺菌效果

取含菌水樣100mL，加入100mL 蒸餾水，混勻，按照SY-T 0532～1993方法測定水樣的菌含量N1。再取含菌水樣100mL，加入100mL 二氧化氯溶液，攪拌均勻，放入60℃恒溫水浴中，60min 后，按照SY-T 0532～2012 方法測定水樣的菌含量N2，測定結果見表3～表4。

表3 對SRB的殺菌效果

表4 產品對TGB的殺菌效果

從表3和表4可以看出，該產品的殺菌率100%，達到性能指標（≥95%）。

3 結語

研究了固體二氧化氯釋放劑的釋放原理，并對制備的固體二氧化氯釋放劑進行性能檢測，活化率84.62%，降黏率大于90%，殺菌率100%，并進行釋放動力學研究，最終得到，反應過程分為三階段，第一階段屬零級反應，其動力學方程為：XA=9.116 7t+3.793 3；第二階段為二級反應，其動力學方程為：1/XA=-0.000 22t+0.019 5；第三階段為一級反應，動力學方程為：lnXA=0.000 3t+4.479 7。