亚氯酸盐
定义
亚氯酸盐指含亚氯酸根离子(ClO₂⁻)的一类盐,可视为亚氯酸(HClO₂)中的氢被金属或其他阳离子取代后的产物,氯的氧化态为+3[1]。氯的含氧酸根按氧化态由低到高依次为氯离子、次氯酸根、亚氯酸根、氯酸根和高氯酸根,亚氯酸根在其中处于中间位置[1]。与亚氯酸本身在室温下极易分解不同,亚氯酸盐相对稳定,其碱性溶液可长期放置而不分解,这也是它在工业上可被使用的前提[4]。
常见品种包括亚氯酸钠(NaClO₂)、亚氯酸镁(Mg(ClO₂)₂)和亚氯酸钡(Ba(ClO₂)₂)等,其中以亚氯酸钠最为常用[5]。溶解度方面,除亚氯酸铅和亚氯酸银仅微溶于水外,已知的亚氯酸盐大多易溶于水[1]。重金属的亚氯酸盐,如银、汞、铊、铅、铜和铵的亚氯酸盐,在加热或震动时会爆炸性分解[1]。
原理
亚氯酸盐的性质随溶液酸碱度变化明显。在碱性或弱碱性介质中,亚氯酸根较为稳定;而在酸性条件下,亚氯酸根会发生歧化与分解,生成二氧化氯、氯酸根和氯离子,酸度越高分解越快[6]。以盐酸酸化亚氯酸钠为例,反应可写作 $5NaClO_2+4HCl \rightarrow 4ClO_2\uparrow+5NaCl+2H_2O$,这也是亚氯酸盐法发生器制取二氧化氯的基本反应[7]。
受热时亚氯酸盐走的是另一条分解路径。固体亚氯酸钠在加热或撞击条件下会自身氧化还原,生成氯酸钠和氯化钠,即 $3NaClO_2 \rightarrow 2NaClO_3+NaCl$[4]。这一反应说明亚氯酸根在高温下并不稳定,也正是储存中要避开热源与撞击的原因[4]。
二氧化氯与碱液反应时同样会歧化,同时得到亚氯酸盐与氯酸盐;若改用过氧化物作还原剂,则可将二氧化氯较为专一地还原为亚氯酸盐并放出氧气:$2ClO_2+Na_2O_2 \rightarrow 2NaClO_2+O_2$[8]。工业制备正是利用后一路线,把二氧化氯气体通入氢氧化钠与过氧化氢的混合液中进行吸收[4]。
发展历程
亚氯酸及其盐的研究与二氧化氯的制备技术相伴发展。早期木材化学研究中,研究者曾以亚氯酸钠溶液处理木粉以分离纤维素,这类方法在20世纪上半叶已被用于木材组分分析[9]。亚氯酸钠作为工业化学品进入漂白领域,则要等到它在欧美实现规模化生产之后[9]。
此后的工艺沿两条主线演进:一是二氧化氯发生技术,由氯酸钠还原制气,再经碱液吸收得到亚氯酸盐;二是产品形态的改良,除固体结晶外还发展出稳定化溶液与一元化包装的粉剂、片剂,使现场投加更为便利[10][11]。在水处理领域,随着二氧化氯替代液氯用于饮用水消毒,其副产物亚氯酸盐的监测与限值问题自20世纪90年代起逐步进入水质标准体系[12]。
应用
制取二氧化氯是亚氯酸盐最主要的用途。二氧化氯不稳定、浓度高时易爆,难以批量运输,通常需在使用现场由亚氯酸钠与酸或氯气反应即时发生,因此亚氯酸盐实际上充当了二氧化氯的“固载”原料[10][13]。与液氯相比,二氧化氯消毒水体时几乎不生成三卤甲烷等有机卤代物,这一特点推动了亚氯酸盐法在水处理中的推广[11]。
在漂白方面,亚氯酸钠可用于纸浆、棉麻等天然纤维以及黏胶纤维的漂白,也用于砂糖、面粉、淀粉、油脂和蜡的漂白,其特点是白度较高且对纤维损伤较小[14]。此外它还用于皮革脱毛、某些金属的表面处理、饮水净化与污水处理,并可作为阴丹士林染色的拔染剂[14]。在造纸工序中,亚氯酸(盐)也被用于控制纸浆与白水循环体系的腐浆[15]。
局限
亚氯酸盐本身是二氧化氯消毒的副产物。原水中的有机物与二氧化氯反应会生成亚氯酸盐和氯酸盐,有研究认为投加的二氧化氯中约50%至70%(质量分数)最终转化为亚氯酸盐[13][16]。若要压低副产物浓度,往往需要限制二氧化氯投加量,从而与消毒效果之间形成取舍[12]。我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2022)规定,采用二氧化氯消毒时亚氯酸盐限值为0.7 mg/L[17][3]。
安全上的限制同样突出。亚氯酸盐属于强氧化剂,与木屑、有机物、硫、磷等接触并受撞击或摩擦时可能燃烧或爆炸,与还原性物质接触会剧烈反应[18]。因此运输和储存须与酸类、还原性物质分开,并置于阴凉干燥处、远离火源与热源[19]。亚氯酸钠在酸性水溶液中受光会剧烈分解并放出二氧化氯,酸性越强分解越快,这使酸性条件下的操作与包装都有较严格的条件要求[18]。
从成分角度看,亚氯酸盐主要作为二氧化氯的前体发挥作用,其自身的氧化与漂白能力受pH、温度和共存杂质影响较大,在接近中性的水中反应活性下降明显,因而单独使用时的适用范围有限[6]。
参见
参考资料
- 亚氯酸盐 [引用日期2026-10-29]
- 欢迎使用 GRID2008 数据库平台 [引用日期2026-10-29]
- 亚氯酸盐、溴酸盐和氯酸盐 [引用日期2026-10-29]
- 图文详情——科普中国资源服务 [引用日期2026-10-29]
- 亚氯酸盐 [引用日期2026-10-29]
- 二 氧化 氯的制取方法有哪些? [引用日期2026-10-29]
- 化学法二氧化氯发生器工艺 [引用日期2026-10-29]
- O中心原子价电子对数目= (6+1+1)/2 = 4价电子几何分布:四面体(对应“杂化轨道理论” sp^3杂化); [引用日期2026-10-29]
- 転 訳 [引用日期2026-10-29]
- google.com 上的网页 [引用日期2026-10-29]
- [19] 中华人民共和国国家知识产权局 [引用日期2026-10-29]
- | 4 | 三溴甲烷 | 0.1 | 12 | 溴酸盐 | 0.01 | [引用日期2026-10-29]
- 由表12.1可知,次氯酸根和次氯酸都是强氧化剂,但后者氧化性更强 [引用日期2026-10-29]
- 亚氯酸钠 [引用日期2026-10-29]
- google.com 上的网页 [引用日期2026-10-29]
- 出厂自来水亚氯酸盐超标的成因分析及对策 [引用日期2026-10-29]
- 饮用水中消毒副产物检测标准与项目解析 [引用日期2026-10-29]
- 亚氯酸钠_氯酸盐_中国无机盐工业协会 [引用日期2026-10-29]
- 工业亚氯酸钠 [引用日期2026-10-29]