泰北牌化学法复合二氧化氯发生器

研制报告

上海泰北实业有限公司

20xx年8月

目 录

一 二氧化氯简介 ............................................................................................................................ 1

二 研制背景概述 ............................................................................................................................ 3

三 ClO2发生器的制备原理和基本结构 ..................................................................................... 4

四 二氧化氯发生工艺的优化设计 ............................................................................................... 4

五 ClO2发生器的性能研究 ......................................................................................................... 5

六 高纯ClO2消毒饮用水的工程应用 ........................................................................................ 7

七 产品性能参数 ............................................................................................................................ 9

八 结语 .......................................................................................................................................... 9

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一 二氧化氯简介

1.1二氧化氯的特性

二氧化氯是一种黄绿色的气体，易溶于水，在水中的溶解度约为2900mg/L。二氧化氯中的氯以正四价存在，其活性可为氯的2.5倍，经科学研究证实，二氧化氯对大肠杆菌、细菌、芽孢、病毒及藻类均有极好的杀灭作用。其机理是：二氧化氯对细胞壁有较好的吸附和穿透作用，可有效地氧化细胞内含巯氢的酶，抑制微生物蛋白质的合成。二氧化氯的杀菌能力和在水中的稳定性均优于氯气等其它消毒剂。

1.2 二氧化氯的性能优点

1.2.1 二氧化氯消毒不产生氯酚、三氯甲烷及二恶英等致癌物质；

在我国大量使用的氯气和含氯的漂白粉消毒剂，在杀菌的同时，又带来游离氯对各种有机物的氯化作用，而产生氯酚、三氯甲烷、二恶英等致癌物，严重危害人类的健康。二氧化氯杀菌消毒，它是高效强氧化剂，其有效氯含量为氯气

2.63倍，就能对微生物细胞壁有较强的吸附和穿透能力，可有效地氧化微生物细胞内含巯基微生物的酶，还可以快速地抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物,浓度≤1.0PPmClO2对高等动物细胞蛋白质变性基本无影响，在氧化过程中既不产生味道和刺激性也不产生氯酚、三氯甲烷及二恶英等致癌物质。

1.2.2氧化能力和杀菌能力远优液氯。

二氧化氯（ClO2）是一种水溶性的强氧化剂，在常温常压下是黄绿色的气体，但在更低的温度下则呈液态，其分子量为67.45，沸点11°C，熔点－59°C，气体ClO2密度为3.09（11°C），液体ClO2的密度为1.64，0℃的饱和蒸汽压为500torr。二氧化氯在水中以二氧化氯单体存在，不聚合生成ClO2气体，在20°C和4kpa压力下，溶解度为2.9g/L在水中不与有机物结合，不生成三氯甲烷致癌物，因此被称为不致癌的消毒剂ClO2结构中有一个带有孤对电子的氯－氧双键结构，极不稳定，光反应会产生氧自由基，具有强的氧化性。下表列出了二氧化氯与其它氧化类消毒剂的氧化能力，亦即杀菌能力的比较（用有效氯表示），氧化剂ClO2、H2O2、NaClO2、KMnO4、Cl2、NaClO氧化能力263%、209%、157%、

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111%、100%、93%，如果以氯气的氧化能力为100%的话，二氧化氯的理论氧化能力是氯气的2.6倍，次氯酸钠的2.8倍，双氧水的1.3倍。

1.2.3大大节省费用。

一是无需独立设置隔离加氯间，可选任何一个15-20m2房间做消毒间，可省去全部修建加氯间的土建费。二是设备费用大约可节省1/3（与加氯设备比较），采用ClO2消毒设备不需要漏氯报警系统(如吸收塔、漏氯报警仪等)。三是国内液氯的市场的平均价格每吨上涨1000元，由原来的2500元/吨上调到3500元/吨；而生产ClO2的原料价格在不断下调，目前氯酸钠价格4000元/吨，亚氯酸钠14500元/吨，盐酸800元/吨；四是主要考虑用液氯的不安全性，从储存、运输、#b@2、审批各个环节相当困难，而相比之下原料不存在储存、运输、#b@2、审批的问题。

1.2.4复合型ClO2发生器对水体消毒在运行成本和液氯相当。

1.2.4.1液氯消毒制水成本较低，每吨水成本为0.0036～0.0048元。

1.2.4.2若采用复合型二氧化氯发生器，按消毒1吨地下水投加有效氯量按1g计，需要运行成本费为0.01元÷3.13 = 0.0032元(考虑耗电的因素其运行成本在

0.0032-0.0034元左右) 。高纯型二氧化氯发生器运行成本约是复合型的4倍左右。复合型二氧化氯优势较大。

1.2.4.3复合型二氧化氯产生一小部分氯气，恰好给检测和控制投加量带来了方便，对生产成本和市民的健康提供保证。国家对饮用水ClO2消毒新标准规定，消毒处理后的出厂水其余氯值要满足≥0.1PPm（mg/L）即可；也便于水体检测监测部门的检测。

1.2.4水体消毒投加ClO2及其副产物对人体无危害。

二氧化氯(ClO2)用于饮用水消毒处理时会产生的副产物，即亚氯酸根离子(ClO2-)和氯酸根离子(ClO3-)。

哈尔滨工业大学病理研究室采用霍恩氏法和蓄积系数法对二氧化氯ClO2、亚氯酸盐ClO2-和氯酸盐ClO3-水溶液以及ClO2混合水溶液对小鼠急性毒性和蓄积毒性进行了测试，并通过对大鼠90天喂养试验，研究了ClO2及其副产物ClO2-和ClO3-混合水溶液的亚慢性毒性，包括对大鼠体重增长、食物利用率、血液学指标、血清生化指标、肝（肾）/体重比值方差统计分析以及肝（肾）病理组织

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学显微检测。病理组织学检查结果显示，ClO2及其副产物ClO2-和ClO3-混合水溶液无明显蓄积、毒性；各试验组和对照组其肝、肾组织均未见病变。

1.3 二氧化氯消毒剂的应用范围

1、 各种场合下的生活、饮用、自来水的消毒；

2、 餐厅、宾馆、家庭、餐具卫生设施的灭菌消毒和空气环境消毒等；

3、 食品、饮料厂、发酵工业的设备、管道、容器的最终灭菌消毒；

4、 乳品厂、屠宰场的管道、设施及环境的灭菌处理；

5、 医院污水的灭菌消毒处理；

6、 游泳池、工业循环水、浴池水的灭菌消毒；

7、 医院、卫生、临床器械的消毒、灭菌、除臭的防霉处理；

8、 家庭、宾馆、饭店、水果蔬菜、鱼肉等食品的保鲜及最终淋洗消毒；

9、 配置各种口腔消毒液、除臭剂及创口清洗液等。

10、 废水回用中的灭菌及脱臭；

11、 面粉与各种食品的漂白剂；

12、 造纸、印染行业的漂白药剂；

13、 电镀含氰废水的破氰处理、印染废水的脱色处理，工业徨冷却水的除藻灭菌处理。

二 研制背景概述

氯消毒已有近百年历史，但近年来，液氯消毒产生的卤仿等有机卤代物的潜在危害已引起世界各国的强烈关注和共识。作为第四代消毒剂的二氧化氯，高效、安全、无污染，已被世界卫生组织列为A1级消毒剂，在此之前，消毒剂经历了 第一代：甲醛，具有强烈刺激性气味，很快被淘汰；

第二代：戊二醛，消毒效果好，但使用剂量大，价格高，应用受限； 第三代：液氯，产生三卤甲烷等多种致癌副产品。

而正是因为二氧化氯克服了以上三代消毒剂的缺点，同时凭着自身独具的特点，日益成为国际市场上的主流产品。二氧化氯是目前国际公认的一种高效，低毒，快速，广谱的第四代新型灭菌消毒剂。是联合国世界卫生组织确认的安全、

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高效、无毒新型强氧化杀菌消毒剂。美国环境保护署和食品药物管理局批准，广泛应用于食品保鲜、加工、饮用水的消毒杀菌除臭等。

但由于二氧化氯不稳定，而且运输有一定的危险性，所以我公司决定制作二氧化氯发生器，用来现场制备二氧化氯。

三 ClO2发生器的制备原理和基本结构

3.1 ClO2发生器的制备原理

常用的ClO2制备方法有电解食盐法和化学法，而目前化学法的应用最为广泛。我们开发的制备ClO2的方法属于化学法的一种，其主要原料是氯酸钠（NaClO3）、盐酸（HCl）。相关化学方程式如下：

NaClO3+2HC1=NaC1+C1O2+1/2C12+H2O;

原料供应系统内的氯酸钠水溶液和盐酸（浓度≥31%）在计量调节系统、电控系统的作用下被定量输送到发应罐内，在一定条件下经过负压曝气发应反应生成二氧化氯和氯气的气液混合物，经吸收系统吸收制成一定浓度的二氧化氯混合消毒液，经水射器吸收与水充分混合形成消毒液后，投加到待处理的水中或需要消毒的物体，完成二氧化氯和氯气的协同消毒、氧化等作用。

通过系统的试验研究，得出了采用该方法制备ClO2的最佳工艺参数，先进之处在于选用的还原剂性质稳定、原料易得、无毒无害、价格低廉、使用方便。

3.2 ClO2发生器的基本结构

泰北牌ClO2发生器主体包括自动投药系统、ClO2投加控制系统、排液系统以及控制器组成。其工作过程是先根据化学方程式推算出生成所需量的ClO2应投加的原料的用量；然后通过精密计量泵将原料液精确地注入到反应器中，反应生成的ClO2通过加氯设备被精确地投加到滤后水中。

四 二氧化氯发生工艺的优化设计

化学法二氧化氯发生器采用氯酸钠与盐酸反应，反应式如下：

主反应：NaClO3+2HC1=NaC1+C1O2+1/2C12+H2O

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副反应：NaClO3+6 HC1=3 C12+ NaC1+3 H2O

反应希望能按主反应式完成，即NaClO3转化率高和获得更高的C1O2收率，但许多因素将影响反应的进行，其中主要的影响因素为：①反应液中酸的当量浓度，酸浓度越高，反应NaClO3转化率越高，反应速度越快；②还原剂比例，该反应的还原剂为C1－，还原剂比例高，反应将以副反应式完成，获得的是C12，而不是C1O2（对于二氧化氯发生器应该是获得的产物中C1O2比例越高越好）；③反应应具有必要的反应停留时间，使原料能够反应转化为产物，一般来讲，酸度越高，原料混合接触良好，反应温度高（分子迁移速度快相当于混合效果好），负压爆气（吸气搅拌），都有利于提高反应速度，减少所需的反应停留时间。对于发生工艺的优化设计，必须考虑诸多因素中影响最大的因素，尽可能使反应工艺条件优化达到原料NaClO3转化率高（利用率高），C1O2收率高，反应过程安全可靠，简单便于实施。

我公司在开发二氧化氯发生器阶段，做了大量的优化条件试验，发现酸度和还原剂比例是影响该反应的主要因素，即氯酸钠溶液和盐酸的比例合适，使反应过程具有理想的酸度和还原剂比例，将保证反应过程NaClO3转化率高，C1O2的收率较高，其它因素如反应温度，压力都不是主要因素（同样原料比例下具有百分之一至二的收率差距），并且温度和压力的影响是可通过优化反应器设计（更好混合，具有足够反应停留时间）加以解决的。

所以，我公司的二氧化氯发生器采用双计量供料系统，确保原料进料比例准确；采用具有足够反应停留时间的脉动助混浓度梯度流式反应器，确保原料在反应器内反应完全。

五 ClO2发生器的性能研究

5.1 分析方法

ClO2采用连续碘量法；

细菌总数采用平皿计数法；

大肠菌群采用多管发酵法。

5.2 ClO2发生器的运行

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5.2.1 稳定性

保持两种反应液投加速度和反应条件相对稳定，分别测定不同时刻水中ClO2浓度并列于表1。从表1可以看出，只要保持两种反应液投加速度和反应条件相对稳定，不同时刻的ClO2投加浓度基本稳定在预先设置的范围。

表1 不同时刻水中ClO2的浓度（mg/L）

5.2.2 ClO2的收率

ClO2收率即实际产量与其理论产量的比值。收率的高低直接影响到ClO2的生产成本和制水成本。试验研究系统考察了最佳反应条件下、不同日期的ClO2收率，其结果见图1。从图1可以看出，在最佳反应条件下，ClO2的收率保持在75%～83%的水平，与市场上其它常见的发生器相比具有较高的收率。

图1 最佳反应条件下、不同日期的ClO2收率

5.2.3制备ClO2的纯度

研究表明，欲较好地控制CHCl3的形成，ClO2的质量百分数在混合消毒剂中必须大于90%，否则仍将有大量的氯仿生成。试验研究系统考察了ClO2发生

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器制备ClO2的纯度，结果见图2。从图2可以看出，试验期间所获得ClO2的纯度均保持在95％以上，该纯度可有效地控制有机卤代物的生成。

图2 试验期间制备ClO2的纯度

六 高纯ClO2消毒饮用水的工程应用

6.1 ClO2投加量和投加方式的确定

根据实验室的灭菌试验和ClO2处理饮用水的中试研究，将ClO2的投量确定在0.5～1.0 mg/L；其投加方式和氯气相似，只需将ClO2发生器的气体出口接到水厂原有加氯设备的水射器上即可。 6.2 工程运行的试验结果

为了便于比较，试验中以1天为一时间段分别投加液氯或ClO2，然后分别对原水、滤池出水、投加消毒剂的出厂水取样分析。ClO2投加浓度为0.50～1.0mg/L，液氯投加浓度为2.0mg/L, 试验结果列于表2。

表2 ClO2处理饮用水水质分析结果

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从表2可以看出,在试验期间，原水的细菌总数为65～120cfu/mL，大肠菌群36～92 cfu /L。原水经预氯化、混凝、沉淀、过滤后细菌总数为5～33 cfu /mL，大肠菌群3～27 cfu /L。尽管滤后水质已有很大改观，但尚未达到国家饮用水卫生标准。

对滤后水投加ClO2，当投加浓度为0.50～1.0mg/L时，出水中细菌总数（0～3 cfu /mL）低于投加Cl2 1.5～2.0mg/L时的细菌总数（0～12 cfu /mL）。经ClO2或Cl2消毒后水中大肠菌群数均不超过3 cfu /L。出水的其它指标包括浊度、色度等均满足国家饮用水卫生标准。 6.3 ClO2消毒后饮用水中有机物分析

分别取投加液氯0.7mg/L和ClO20.7mg/L的滤后水300L用处理好的XAD—2树脂进行富集，然后对树脂的乙醚洗脱液进行了色谱－质谱联机分析，其结果列于表3。

从表3可以看出，ClO2消毒的水样中有机物的种数和相对含量均低于液氯消毒的水样，证明ClO2氧化有机物的能力优于液氯。投加ClO2的水样中未检测出有机卤代物，而在投加液氯的水样中检测出大量有机卤代物，约占有机物总量的9.48%，这个结果也进一步证实了ClO2消毒可以有效控制有机卤代物的生成。

表3 富集水样的有机物分类表

6.4 ClO2工程运行的技术经济分析

以上的试验表明ClO2消毒饮用水技术上可行。工程运行中，根据实测得出生产1吨ClO2的成本为1.89万元，按其投量为0.5mg/L，与液氯（成本2300元/t，投量2mg/L）消毒相比，用ClO2消毒1吨水其成本较氯气提高不到1分钱。

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虽然处理成本略有提高，但从保护居民身体健康的角度来考虑，这一点成本的提高是值得的。

七 产品性能参数

八 结语

ClO2的工程运行结果表明我公司生产的泰北牌化学法复合二氧化氯发生器产气量稳定、技术先进、操作方便、维护简单、转化率高、运行费用低﹑反应器和控制器系统分离、控制稳定、故障率低、使用寿命长的显著特点。

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第二篇：产品研制报告模板

产品名称

产品研制报告

编写   项目经理             

审批/日期  项目部（副）经理/系统技术部经理

河南辉煌科技股份有限公司

目录

1. 概述.... 1

1.1研制背景.... 1

1.2国内外相关产品发展现状.... 1

1.3产品简介.... 1

2. 依据标准.... 1

3. 研究方法.... 1

4. 研制过程.... 1

4.1      项目准备阶段.... 1

4.2      系统设计阶段.... 1

4.3      系统开发阶段.... 2

4.4      系统实验室测试.... 2

4.5      现场实际环境测试.... 2

4.6      系统改进.... 2

5. 试运行情况.... 2

6. 应用前景.... 2

7. 结束语.... 2

                   

1.概述

1.1研制背景

提示：给出本产品的研制背景介绍。

正文

1.2国内外相关产品发展现状

提示：给出本产品在国内外的发展现状。

正文

1.3产品简介

提示：简述本系统的作用，本部分内容一般不超过500字。

正文

2.依据标准

提示：给出本产品研制依据的相关标准/规范。

正文

3.研究方法

提示：给出本产品的研究策略。

正文

4.研制过程

提示：给出本产品在我公司的研制过程介绍，按照开发过程的时间顺序描述研制过程。

4.1     项目准备阶段

正文

4.2     系统设计阶段

正文

4.3     系统开发阶段

正文

4.4     系统实验室测试

正文

4.5     现场实际环境测试

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4.6     系统改进

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5.试运行情况

提示：描述当前试运行的情况。

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6.应用前景

提示：从社会效益 、经济效益角度来描述该产品的应用前景。

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7.结束语

正文