本发明涉及一种气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法，本发明还涉及一种用于上述制备方法的设备。
背景技术：
消毒剂用于杀灭传播媒介上的病原微生物，使传播媒介达到无害化要求，同时消毒剂还能切断传染病的传播途径，达到控制传染病的目的。目前，用于物体表面的消毒剂主要有臭氧类消毒剂、酒精类消毒剂和氯消毒剂，其中氯消毒剂具有广阔的应用范围，可用于人体皮肤粘膜、生活饮用水、餐饮具、瓜果蔬菜和环境消毒等方面。
现有技术中的氯消毒剂主要是次氯酸钠或次氯酸钙，次氯酸钠或次氯酸钙不能直接作为消毒剂使用，需要将次氯酸钠或次氯酸钙用水稀释，利用次氯酸钠溶液或次氯酸钙溶液中存在的次氯酸进行消毒，次氯酸分子能渗透细胞壁以及带负电荷细胞膜进入细胞内部，次氯酸的强氧化性能够破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。如申请号为201010192336.4的中国专利公开了一种长效次氯酸钠水溶液的制备方法，取2分子结晶水的次氯酸钠固体221g，加水配制成摩尔浓度为2mol/l的溶液1000ml，然后向所述溶液中加入稳定剂2.21g，搅拌15分钟，并将搅拌后的溶液静置澄清30分钟，除去静置后的溶液中的沉淀物，收取澄清液即可得到质量浓度为7.72%的长效性次氯酸钠水溶液1151g。然而，这种次氯酸钠溶液或次氯酸钙溶液很容易与环境中的有机物进行反应生成三卤甲烷，在动物试验中证明，三卤甲烷能够引发基因突变或致癌，因此现有技术使用的氯消毒剂具有较强的毒副作用。
次氯酸在国际上已被论证为高效的消毒灭菌产品之一。微酸性次氯酸水是ph值在4.0-6.8，杀菌作用高，无色无臭的电解水，又称微酸性电解水(slightlyacidicelectrolyzedwater，简称saew)、微酸性氧化电位水。弱酸性次氯酸水，是次氯酸为主要成分的弱酸性水，担负人类的免疫功能的中性白细胞生成次亚氯酸，主导生物免疫力，即使对于人类也是不可缺少的活性分子；尤其对于新型冠状病毒快速蔓延的时期，微酸性次氯酸成为家中不可或缺的消毒物。
目前生产次氯酸的方法主要有:电解法及二液法。但是由于电解效率的原因，使得微酸性次氯酸水的供应受到限制，而且电解法需要有电解槽装置，保养费用非常高。另外需要电极、成本过高，而且用电解法只能制造出低浓度次氯酸。二液法是将次氯酸钠溶液与盐酸等强酸溶液相结合，调制出ph值为酸性的次氯酸。这种方法是用盐酸等的酸性来调整ph值，次氯酸钠和酸混合的工序，会发生安全隐患。特别是次氯酸钠和酸融合后会产生氯气。
故此，现有的次氯酸制备方法有待于进一步完善。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种工艺简单，能有效去除次氯酸中重金属离子，从而有效提高次氯酸的浓度和稳定性的气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法。
本发明另一个目的，提供一种用于实施上述方法的制作设备。
就气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法而言，为了达到上述目的，本发明采用以下方案：
一种气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法，其特征在于包括以下步骤：
s1、采用前置过滤器对自来水进行处理，得到纯化水；
s2、向次氯酸盐溶液稀释器中加入次氯酸盐溶液和步骤s1中纯化水，得到次氯酸盐稀释溶液；
s3、将步骤s2中的次氯酸盐溶液加入到混合器中，通过管道向混合器中输送二氧化碳气体进行混合反应，得到10ppm-5000ppm，ph为4.0-8.0的次氯酸混合溶液；
s4、将步骤s3中的次氯酸混合溶液通过离子交换器进行离子交换去除重金属离子，得到ph为4.0-6.8的微酸性次氯酸产品。
作为本发明气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法的另一种改进，所述二氧化碳气体的体积浓度为1-99%。
作为本发明气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法的另一种改进，步骤s1中的水流量调节为5-100l/min，水压0.01-0.5mpa。
作为本发明气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法的另一种改进，步骤s1中前置过滤器为三级过滤装置，所述三级过滤装置包括有依次连接的1微米微孔pp棉过滤器，第二级活性炭过滤器，酸性阳离子交换树脂过滤器，通过1微米微孔pp棉过滤器滤除自来水中的大颗粒杂质；通过第二级活性炭过滤器吸附自来水中的有机物、微生物杂质；通过酸性阳离子交换树脂过滤器，滤除自来水中的重金属杂质和阳离子。
作为本发明气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法的另一种改进，步骤s2中所述次氯酸盐溶液为次氯酸钠、次氯酸钙、次氯酸钾中的一种或两种以上的混合物。
作为本发明气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法的另一种改进，步骤s2中所述次氯酸盐溶液的浓度为4%-15%，所述次氯酸盐稀释溶液的浓度为10ppm-5000ppm。
作为本发明气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法的另一种改进，步骤s4中所述离子交换器中含有酸性阳离子交换树脂。
作为本发明气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法的另一种改进，所述酸性阳离子交换树脂磺酸基树脂或/和羧酸基树脂。
就制作设备而言，为了达到上述目的，本发明采用以下方案：
实施如上所述方法的次氯酸制作设备，其特征在于：包括有混合器，所述混合器的进液端与次氯酸盐溶液稀释器相连接，所述混合器的出液端与离子交换器的进液端相连接，在所述离子交换器的进液管上设置有第一ph值检测设备，在所述离子交换器的出液管上设置有第二ph值检测设备，所述第一ph值检测设备、第二ph值检测设备分部与控制器相连接，在所述次氯酸盐溶液稀释器一侧上设有纯化水输送管，所述纯化水输送管的进水端与前置过滤器的出水端相连接，所述前置过滤器的进水端与自来水管连接，在所述次氯酸盐溶液稀释器上分别设有次氯酸盐溶液进液管，在混合器内设有二氧化碳曝气管，所述二氧化碳曝气管进气端伸出混合器。
综上所述，本发明相对于现有技术其有益效果是：一、本发明自来水通过三级过滤，第一级通过1微米微孔pp棉过滤器，滤除大颗粒杂质，第二级通过活性炭过滤器吸附有机物、微生物等杂质，第三级通过酸性阳离子交换树脂过滤器，滤除重金属杂质和阳离子，使得处理后的自来水中杂质和重金属等杂质有效减少，从而为后续合适次氯酸提供有效的保证，有效提高合成后的次氯酸的稳定性。二、本发明制备方法中将次氯酸盐溶液稀释至合适的浓度后再与二氧化碳气体混合，有效控制次氯酸盐在次氯酸水中的残余量，从而确保制备出的次氯酸水更安全可靠，不会对人畜造成安全威胁。三、本发明合成次氯酸后通过阳离子交换树脂进行进一步除杂处理，有效去除次氯酸水中的重金属离子，从而得到更加纯净的ph为4.0-6.8的微酸性次氯酸产品，该产品性能稳定，杀菌、消毒效果好，保存时间长，无毒无臭。
附图说明
图1为本发明的制作设备的示意图。
图2为本发明制作设备另一种实施方式的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明一种气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法，包括以下步骤：
s1、采用前置过滤器1对自来水进行处理，得到纯化水；其中水流量调节为5l/min，水压0.5mpa。前置过滤器1为三级过滤装置，所述三级过滤装置包括有依次连接的1微米微孔pp棉过滤器11，第二级活性炭过滤器12，酸性阳离子交换树脂过滤器13，通过1微米微孔pp棉过滤器11滤除自来水中的大颗粒杂质；通过第二级活性炭过滤器12吸附自来水中的有机物、微生物杂质；通过酸性阳离子交换树脂过滤器13，滤除自来水中的重金属杂质和阳离子。
s2、向次氯酸盐溶液稀释器2中加入次氯酸盐溶液和步骤s1中纯化水，得到次氯酸盐稀释溶液；其中所述次氯酸盐溶液为质量浓度为4%的次氯酸钠，所述次氯酸盐稀释溶液的浓度为10ppm。
s3、将步骤s2中的次氯酸盐溶液加入到混合器中，通过管道向混合器中输送体积浓度为1%二氧化碳气体进行混合反应，得到10ppm，ph为4.0的次氯酸混合溶液；
s4、将步骤s3中的次氯酸混合溶液通过离子交换器4进行离子交换去除重金属离子，得到ph为4.0的微酸性次氯酸产品。所述离子交换器4中含有磺酸基树脂。
实施例2
本发明一种气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法，包括以下步骤：
s1、采用前置过滤器1对自来水进行处理，得到纯化水；其中水流量调节为100l/min，水压0.1mpa。前置过滤器1为三级过滤装置，所述三级过滤装置包括有依次连接的1微米微孔pp棉过滤器11，第二级活性炭过滤器12，酸性阳离子交换树脂过滤器13，通过1微米微孔pp棉过滤器11滤除自来水中的大颗粒杂质；通过第二级活性炭过滤器12吸附自来水中的有机物、微生物杂质；通过酸性阳离子交换树脂过滤器13，滤除自来水中的重金属杂质和阳离子。
s2、向次氯酸盐溶液稀释器2中加入次氯酸盐溶液和步骤s1中纯化水，得到次氯酸盐稀释溶液；其中所述次氯酸盐溶液为质量浓度15%的次氯酸钙，所述次氯酸盐稀释溶液的浓度为5000ppm。
s3、将步骤s2中的次氯酸盐溶液加入到混合器中，通过管道向混合器中输送体积浓度为99%二氧化碳气体进行混合反应，得到5000ppm，ph为8.0的次氯酸混合溶液；
s4、将步骤s3中的次氯酸混合溶液通过离子交换器4进行离子交换去除重金属离子，得到ph为6.8的微酸性次氯酸产品。其中所述离子交换器4中含有磺酸基树脂。
实施例3
本发明一种气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法，包括以下步骤：
s1、采用前置过滤器1对自来水进行处理，得到纯化水；其中水流量调节为50l/min，水压0.3mpa。前置过滤器1为三级过滤装置，所述三级过滤装置包括有依次连接的1微米微孔pp棉过滤器11，第二级活性炭过滤器12，酸性阳离子交换树脂过滤器13，通过1微米微孔pp棉过滤器11滤除自来水中的大颗粒杂质；通过第二级活性炭过滤器12吸附自来水中的有机物、微生物杂质；通过酸性阳离子交换树脂过滤器13，滤除自来水中的重金属杂质和阳离子。
s2、向次氯酸盐溶液稀释器2中加入次氯酸盐溶液和步骤s1中纯化水，得到次氯酸盐稀释溶液；其中所述次氯酸盐溶液为次氯酸钾溶液。次氯酸钾溶液的浓度为10%，所述次氯酸盐稀释溶液的浓度为2000ppm。
s3、将步骤s2中的次氯酸盐溶液加入到混合器中，通过管道向混合器中输送体积浓度为50%二氧化碳气体进行混合反应，得到3000ppm，ph为6.0的次氯酸混合溶液；
s4、将步骤s3中的次氯酸混合溶液通过离子交换器4进行离子交换去除重金属离子，得到微酸性次氯酸产品。所述离子交换器4中含有羧酸基树脂。
实施例4
本发明一种气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法，包括以下步骤：
s1、采用前置过滤器1对自来水进行处理，得到纯化水；其中水流量调节为80l/min，水压0.2mpa。前置过滤器1为三级过滤装置，所述三级过滤装置包括有依次连接的1微米微孔pp棉过滤器11，第二级活性炭过滤器12，酸性阳离子交换树脂过滤器13，通过1微米微孔pp棉过滤器11滤除自来水中的大颗粒杂质；通过第二级活性炭过滤器12吸附自来水中的有机物、微生物杂质；通过酸性阳离子交换树脂过滤器13，滤除自来水中的重金属杂质和阳离子。
s2、向次氯酸盐溶液稀释器2中加入次氯酸盐溶液和步骤s1中纯化水，得到次氯酸盐稀释溶液；其中所述次氯酸盐溶液为次氯酸钠、次氯酸钙、次氯酸钾中的一种或两种以上的混合物。次氯酸盐溶液的浓度为8%，所述次氯酸盐稀释溶液的浓度为1000ppm。
将步骤s2中的次氯酸盐溶液加入到混合器中，通过管道向混合器中输送体积浓度为30%二氧化碳气体进行混合反应，得到4000ppm，ph为6.5的次氯酸混合溶液；
s4、将步骤s3中的次氯酸混合溶液通过离子交换器4进行离子交换去除重金属离子，得到微酸性次氯酸产品。所述离子交换器4中含有酸性阳离子交换树脂。所述酸性阳离子交换树脂磺酸基树脂或/和羧酸基树脂。
本发明中实施例1-4中的气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法可以通过实施例5或6的制作设备实施。
实施例5
本发明次氯酸制作设备，包括有混合器3，所述混合器3的进液端与次氯酸盐溶液稀释器2相连接，所述混合器3的出液端与离子交换器4的进液端相连接，在所述离子交换器4的进液管6上设置有第一ph值检测设备7，在所述离子交换器4的出液管8上设置有第二ph值检测设备9，所述第一ph值检测设备7、第二ph值检测设备9分部与控制器10相连接，在所述次氯酸盐溶液稀释器2一侧上设有纯化水输送管5，所述纯化水输送管5的进水端与前置过滤器1的出水端相连接，所述前置过滤器1的进水端与自来水管14连接，在所述次氯酸盐溶液稀释器2上分别设有次氯酸盐溶液进液管30，在混合器3内设有二氧化碳曝气管40，所述二氧化碳曝气管40进气端伸出混合器3。其中前置过滤器1为三级过滤装置，所述三级过滤装置包括有依次连接的1微米微孔pp棉过滤器11，第二级活性炭过滤器12，酸性阳离子交换树脂过滤器13，通过1微米微孔pp棉过滤器11滤除自来水中的大颗粒杂质；通过第二级活性炭过滤器12吸附自来水中的有机物、微生物杂质；通过酸性阳离子交换树脂过滤器13，滤除自来水中的重金属杂质和阳离子。
实施例6
包括有混合器3，所述混合器3的进液端与次氯酸盐溶液稀释器2相连接，所述混合器3的出液端与离子交换器4的进液端相连接，在所述离子交换器4的进液管6上设置有第一ph值检测设备7，在所述离子交换器4的出液管8上设置有第二ph值检测设备9，所述第一ph值检测设备7、第二ph值检测设备9分部与控制器10相连接，在所述次氯酸盐溶液稀释器2一侧上设有纯化水输送管5，所述纯化水输送管5的进水端与前置过滤器1的出水端相连接，所述前置过滤器1的进水端与自来水管14连接，在所述次氯酸盐溶液稀释器2上分别设有次氯酸盐溶液进液管30，在混合器3内设有二氧化碳曝气管40，所述二氧化碳曝气管40进气端伸出混合器3。在所述自来水管14上设有第一流量控制阀15，在所述次氯酸盐溶液稀释器2与混合器3连接的管道上设有第二流量控制阀16，在所述纯化水输送管5上设有第三流量控制阀17，在所述离子交换器4的出液管8上设有第一电磁控制阀18，所述第二ph值检测设备9设置在离子交换器4与第一电磁控制阀18之间的出液管8上，在所述离子交换器4与第一电磁控制阀18之间的出液管8上设置有回液管19，所述回液管19的出液端与离子交换器4的进液管6，在所述回液管19上设有第二电磁控制阀20，所述第一流量控制阀15、第二流量控制阀16、第三流量控制阀17、第一电磁控制阀18和第二电磁控制阀20分别与控制器10相连接。
其中前置过滤器1为三级过滤装置，所述三级过滤装置包括有依次连接的1微米微孔pp棉过滤器11，第二级活性炭过滤器12，酸性阳离子交换树脂过滤器13，通过1微米微孔pp棉过滤器11滤除自来水中的大颗粒杂质；通过第二级活性炭过滤器12吸附自来水中的有机物、微生物杂质；通过酸性阳离子交换树脂过滤器13，滤除自来水中的重金属杂质和阳离子。
本发明中控制第一流量控制阀15打开，使自来水进入前置过滤器1，自来水在前置过滤器1中通过1微米微孔pp棉过滤器11滤除自来水中的大颗粒杂质；再通过第二级活性炭过滤器12吸附自来水中的有机物、微生物杂质；然后通过酸性阳离子交换树脂过滤器13，滤除自来水中的重金属杂质和阳离子。然后进入次氯酸盐溶液稀释器2内，其进入的量可以由第一流量控制阀15控制。稀释后的次氯酸盐溶液与酸性溶液按比例加入混合器3中进行混合反应，反应结束后送入离子交换器4进行阳离子交换，进一步去除次氯酸水中的重金属杂质和阳离子，从而使得次氯酸水更加稳定，和使得起浓度范围更加广。
本发明中所述的混合器3中可以设置搅拌装置和加热装置，从而可以使得混合器3内部的溶液混合更加均匀，同时可以确保混合液可以在常温或在特定的温度下进行反应。
本发明中为了提高产能可以在前置过滤器1与次氯酸盐溶液稀释器2之间设置储水箱，所述储水箱的进水端与前置过滤器1的出水端相连接，所述储水箱的出水端与次氯酸盐溶液稀释器2的进水端相连接，在所述储水箱的出水端与次氯酸盐溶液稀释器2的进水端之间的连接管道上分别设有送水泵和流量计，所述的送水泵和流量计分别与控制器10相连接，通过流量计可以准确检测输入次氯酸盐溶液稀释器2中纯化水的量，从而可以准确配制出预定浓度的次氯酸盐溶液。
本发明中第一ph值检测设备7、第二ph值检测设备9可以分别监测离子交换器进液端和出液端的ph值，并在出液端的ph值低于预定的值时，控制器10控制第二电磁控制阀20打开，并控制第一电磁控制阀18关闭，从而使得次氯酸水进行二次阳离子交换处理。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
技术特征：
1.一种气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法，其特征在于包括以下步骤：
s1、采用前置过滤器（1）对自来水进行处理，得到纯化水；
s2、向次氯酸盐溶液稀释器（2）中加入次氯酸盐溶液和步骤s1中纯化水，得到次氯酸盐稀释溶液；
s3、将步骤s2中的次氯酸盐溶液加入到混合器（3）中，通过管道向混合器（3）中输送二氧化碳气体进行混合反应，得到ph为4.0-8.0的次氯酸混合溶液；
s4、将步骤s3中的次氯酸混合溶液通过离子交换器（4）进行离子交换去除重金属离子，得到ph为4.0-6.8的微酸性次氯酸产品。
2.根据权利要求1所述的一种气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法，其特征在于所述二氧化碳气体的体积浓度为1-99%。
3.根据权利要求1所述的一种气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法，其特征在于步骤s2中所述次氯酸盐溶液的浓度为4%-15%，所述次氯酸盐稀释溶液的浓度为10ppm-5000ppm。
4.根据权利要求1所述的一种气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法，其特征在于步骤s1中的水流量调节为5-100l/min，水压0.01-0.5mpa。
5.根据权利要求1或2所述的一种气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法，其特征在于步骤s1中前置过滤器（1）为三级过滤装置，所述三级过滤装置包括有依次连接的1微米微孔pp棉过滤器（11），第二级活性炭过滤器（12），酸性阳离子交换树脂过滤器（13），通过1微米微孔pp棉过滤器（11）滤除自来水中的大颗粒杂质；通过第二级活性炭过滤器（12）吸附自来水中的有机物、微生物杂质；通过酸性阳离子交换树脂过滤器（13），滤除自来水中的重金属杂质和阳离子。
6.根据权利要求1所述的一种气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法，其特征在于步骤s2中所述次氯酸盐溶液为次氯酸钠、次氯酸钙、次氯酸钾中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法，其特征在于步骤s4中所述离子交换器（4）中含有酸性阳离子交换树脂。
8.根据权利要求7所述的一种气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法，其特征在于所述酸性阳离子交换树脂为磺酸基树脂或/和羧酸基树脂。
9.实施权利要求1所述方法的次氯酸制作设备，其特征在于：包括有混合器（3），所述混合器（3）的进液端与次氯酸盐溶液稀释器（2）相连接，所述混合器（3）的出液端与离子交换器（4）的进液端相连接，在所述离子交换器（4）的进液管（6）上设置有第一ph值检测设备（7），在所述离子交换器（4）的出液管（8）上设置有第二ph值检测设备（9），所述第一ph值检测设备（7）、第二ph值检测设备（9）分部与控制器（10）相连接，在所述次氯酸盐溶液稀释器（2）一侧上设有纯化水输送管（5），所述纯化水输送管（5）的进水端与前置过滤器（1）的出水端相连接，所述前置过滤器（1）的进水端与自来水管（14）连接，在所述次氯酸盐溶液稀释器（2）上分别设有次氯酸盐溶液进液管（30），在混合器（3）内设有二氧化碳曝气管（40），所述二氧化碳曝气管（40）进气端伸出混合器（3）。
10.根据权利要求9所述的次氯酸制作设备，其特征在于：在所述自来水管（14）上设有第一流量控制阀（15），在所述次氯酸盐溶液稀释器（2）与混合器（3）连接的管道上设有第二流量控制阀（16），在所述纯化水输送管（5）上设有第三流量控制阀（17），在所述离子交换器（4）的出液管（8）上设有第一电磁控制阀（18），所述第二ph值检测设备（9）设置在离子交换器（4）与第一电磁控制阀（18）之间的出液管（8）上，在所述离子交换器（4）与第一电磁控制阀（18）之间的出液管（8）上设置有回液管（19），所述回液管（19）的出液端与离子交换器（4）的进液管（6），在所述回液管（19）上设有第二电磁控制阀（20），所述第一流量控制阀（15）、第二流量控制阀（16）、第三流量控制阀（17）、第一电磁控制阀（18）和第二电磁控制阀（20）分别与控制器（10）相连接。
技术总结
本发明公开了一种气液合成结合离子交换法制备次氯酸的方法及设备，其中制备方法包括以下步骤：S1、采用前置过滤器对自来水进行处理，得到纯化水；S2、向次氯酸盐溶液稀释器中加入次氯酸盐溶液和步骤S1中纯化水，得到次氯酸盐稀释溶液；S3、将步骤S2中的次氯酸盐溶液加入到混合器中，通过管道向混合器中输送二氧化碳气体进行混合反应，得到10ppm‑5000ppm，pH为4.0‑8.0的次氯酸混合溶液；S4、将步骤S3中的次氯酸混合溶液通过离子交换器进行离子交换去除重金属离子，得到pH为4.0‑6.8的微酸性次氯酸产品。本发明该产品性能稳定，杀菌、消毒效果好，保存时间长，无毒无臭。
技术开发人、权利持有人：东方晓
