二氧化氯處理技術(shù)

1、二氧化氯處理技術(shù)【集錦主要內(nèi)容二氧化氯的性質(zhì)及殺菌消毒機(jī)理紫外線消毒、臭氧、二氧化氯技術(shù)比較二氧化氯消毒劑生產(chǎn)和應(yīng)用中的幾個問題二氧化氯發(fā)生技術(shù)的進(jìn)展二氧化氯在飲用水處理中的應(yīng)用研究二氧化氯在飲用水消毒上的應(yīng)用前景分析不同方法的二氧化氯發(fā)生器在飲用水處理中的比較二氧化氯在游泳池消毒中的應(yīng)用污水二氧化氯消毒技術(shù)的研究現(xiàn)狀及面臨的課題工業(yè)循環(huán)冷卻水使用二氧化氯發(fā)生器殺菌滅藻實(shí)施方案 絮凝-二氧化氯-吸附法處理印染廢水二氧化氯處理含酚廢水工藝二氧化氯的性質(zhì)及殺菌消毒機(jī)理一、二氧化氯的性質(zhì)二氧化氯是由漢費(fèi)萊-戴維先生于1811年發(fā)現(xiàn)到的。1843年時米隆用鹽酸將氯酸 鉀酸化獲得了一種黃綠色氣體，并將這

2、一氣體吸收在堿性溶液里獲得了亞氯酸鹽（以及氯酸 鹽），而米隆沒有將這種氣體作為二氧化氯識別。1811年Garzaralli-Thumlackh鑒別出這種 氣體是二氧化氯和氯氣的混合物。二氧化氯為黃紅色氣體，帶有一種辛辣氣味，在空氣中的體積濃度超過10%時便有爆 炸性，但在水溶液中則無危險性。比重為3.09克/升（11。），熔點(diǎn)-59.5C，沸點(diǎn)9.9C（壓力 為731mmHg時的沸點(diǎn)）。在20C和30mmHg壓力下，二氧化氯在水中的溶解度為2.9克/ 升。在水中能被光分解，與氨不起反應(yīng)。對人體有刺激，當(dāng)大氣中二氧化氯含量為14mg/L 時，就可使人覺察；45mg/L時，明顯地刺激呼吸道。二氧化

3、氯的揮發(fā)性較大，稍一曝氣即 從溶液中逸出。溫度升高、曝光或與有機(jī)質(zhì)相接觸，會發(fā)生爆炸。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，二 氧化氯須避光保存，一般情況下，現(xiàn)場制備，現(xiàn)場使用。二、二氧化氯的作用1、二氧化氯殺滅病菌和病毒的作用二氧化氯是一種廣譜型的消毒劑，它對水中的病原微生物，包括病毒、細(xì)菌芽孢、 配水管網(wǎng)中的異養(yǎng)菌、硫酸鹽還原菌及真菌等均有很高的殺滅作用。二氧化氯能在pH值很寬的范圍內(nèi)殺滅大腸桿菌，其殺滅效果與溫度T有關(guān)，是溫度 （1/T）的函數(shù)，這一優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)了因溫度升高而使二氧化氯在水中溶解度降低的缺點(diǎn)。二氧 化氯在水中的擴(kuò)散速度較氯快，所以在低濃度時較氯更為有效。二氧化氯對孢子的殺滅作用比氯強(qiáng)，對水中的

4、放線菌、野生菌種、孢子體等均有較好的殺滅作用。2、二氧化氯的氧化作用2.1二氧化氯對錳的氧化二氧化氯能夠把二價錳氧化成四價錳，使之形成不溶于水的二氧化錳(MnO2)，即：2ClO2+5Mn2+6H2O=5MnO2+12H+2Cl-通過氧化，二氧化氯對錳的去除率為69%81%，而氯對錳的去除率僅為25%, 一般 二氧化氯的投加量為5.0mg/L2.2二氧化氯對鐵的氧化二氧化氯同樣也能夠把二價的鐵氧化成三價的鐵，形成氫氧化鐵沉淀，即：ClO2+5Fe(HCO3)2+13H2O=5Fe(OH)3+10CO32-+Cl-+21H+通過氧化，二氧化氯對鐵的去除率為78%95%，而氯對鐵的去除率僅為50%

5、左右， 一般二氧化氯的投加量為2.0mg/L。2.3二氧化氯對硫化物的氧化二氧化氯在pH值59的區(qū)間內(nèi)，很快將硫化物(S2-)氧化成硫酸鹽(SO42-)，即：8ClO2+5S2-+4H2O=5SO42-+8Cl-+8H+當(dāng)二氧化氯的投加量為3.0mg/L時，硫的去除率為81%。2.4二氧化氯對氰化物的氧化二氧化氯可以將氰化物氧化成二氧化碳和氮，即：2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2Cl-當(dāng)氰化物的濃度為3.0mg/L，二氧化氯的投加量為5.0mg/L，其氰化物的去除率一般 都大于85%。2.5二氧化氯對苯酚的氧化二氧化氯對苯酚的氧化去除效果隨著二氧化氯投加量的增加而提高(它對苯酚的去除

6、率明顯優(yōu)于液氯)。當(dāng)源水中苯酚濃度為2.0mg/L加5mg/L二氧化氯時，苯酚的去除率一般大于85%。傳統(tǒng)的氯消毒隨著液氯投加量的增加，氯代酚的量隨之增加，而投加二氧化氯 時，則基本上不形成氯代酚。2.6二氧化氯對有機(jī)物的氧化二氧化氯對有機(jī)物的的氧化降解，與氯所不同的最大特點(diǎn)是，它不會生成有機(jī)氯代 物。二氧化氯可以控制三鹵甲烷(THM)的形成，減少總有機(jī)鹵的生成。眾所周知，三鹵甲烷 的前驅(qū)物質(zhì)通常有以下3類：一類是天然大分子有機(jī)物，如腐殖酸、灰黃霉酸等；另一類 是小分子有機(jī)物，如酸類化合物、苯胺、苯醍、氨基酸等多種有機(jī)物；第三類是藻類及代謝 產(chǎn)物。我們知道，黃腐酸是腐殖質(zhì)的主要組成物質(zhì)，腐殖質(zhì)

7、里黃腐酸(FA)的含量高達(dá)90%。 通過研究和試驗表明，二氧化氯與黃腐酸幾乎不生成氯仿，而液氯與黃腐酸反應(yīng)，則會生成 大量氯仿。而且，氯仿的生成量隨著液氯的投加量和水中腐殖質(zhì)含量的增加而增加。3、二氧化氯的殺菌消毒機(jī)理二氧化氯是國際上公認(rèn)的含氯消毒劑中唯一的高效消毒劑(滅菌劑)，它可以殺滅一 切微生物，包括細(xì)菌繁殖體、細(xì)菌芽孢、真菌、分枝桿菌和病毒等。其對微生物的殺滅機(jī)理 為：二氧化氯對細(xì)胞壁有較強(qiáng)的吸附穿透能力，可有效地氧化細(xì)胞內(nèi)含巰基的酶，還可以快 速地抑制徽生物蛋白質(zhì)的合成來破壞微生物。紫外線消毒、臭氧、二氧化氯技術(shù)比較 目前采用的消毒技術(shù)主要有：液氯、臭氧、二氧化氯、紫外線。由于液氯消

8、毒帶來的二次 污染、以及余氯對人體的刺激使得沒有類似問題的其它消毒方法得到應(yīng)用。其中，臭氧、紫 外線和二氧化氯是新興的最為重要的消毒方法。各種消毒殺菌方法的效果和優(yōu)缺點(diǎn)的比較如 表所示。項目液氯二氧化氯紫外線臭氧需要處理時間1030分鐘比液氯稍快 最小 510分鐘對細(xì)菌的有效性對病毒的有效性設(shè)備投資運(yùn)行費(fèi)用優(yōu)點(diǎn)1、最低最低價廉有有有有有一些 有一些 有一些 有比液氯高，比其它方法低許多比臭氧高液氯的5倍比液氯高，比其他方法稍低與臭氧類似比液氯高2、技術(shù)成熟3、有保護(hù)性余氯4、有持續(xù)殺菌的能力 1、價廉2、可現(xiàn)場制造，技術(shù)成熟3、有持續(xù)殺菌能力殺菌效應(yīng)快 1、除色臭味快2、廣譜殺菌消毒，消毒效率

9、是氯消毒的15倍3、無二次污染缺點(diǎn) 1、對病毒無效2、其氧化性對人體有害3、有刺激性氣味并損害人體皮膚 1、對病毒無效2、氣態(tài)的二氧化氯是劇毒的化合物，對人體有害，且與液氯一樣會有致癌的二次污染物 的產(chǎn)生 1、價格貴2、無持續(xù)殺菌能力3、對水的前處理要求高4、穿透力弱 1、價格貴2、無持續(xù)殺菌能力3、安全要求高適合類型所有類型的污水處理或給水處理 1、所有類型的污水處理2、所有類型的給水處理簡單空氣殺菌、醫(yī)院、飲料生產(chǎn)用水、污水處理排放1、適合所有場合水處理的殺菌和消毒2、空氣消毒3、器械表面消毒通過上表可以看出，在消毒殺菌的有效性方面，臭氧與紫外線差不多，但臭氧的應(yīng) 用范圍要比紫外線廣泛。在

10、設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用方面，臭轉(zhuǎn)紫外線二氧化氯液氯。但根 據(jù)對各種消毒方法的總體評價，臭氧是一種非常好殺菌消毒的方法。二氧化氯消毒劑生產(chǎn)和應(yīng)用中的幾個問題二氧化氯（以下用CIO2）能有效地除去環(huán)境中的多種無機(jī)、有機(jī)、有毒物質(zhì)；殺滅各種病菌， 病毒。已廣泛地應(yīng)用于中水處理、污水治理與飲用水消毒處理以及空氣凈化等環(huán)保領(lǐng)域。被 譽(yù)為“環(huán)境凈化劑”。在環(huán)境嚴(yán)重污染，生態(tài)日益惡化的今天，CIO2對于治理環(huán)境，改善生 態(tài)，保持國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，不斷提高人民健康狀況都將起到越來越重要作用。然而目前 市場上銷售的CIO2產(chǎn)品中，很多產(chǎn)品存在嚴(yán)重的問題。因此，制定CIO2產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范 CIO2市場，推廣優(yōu)良CI

11、O2產(chǎn)品，是當(dāng)前急需解決的問題。二氧化氯產(chǎn)品可分為兩大類型1、各種類型、各種規(guī)格的CIO2發(fā)生器目前我國的CIO2發(fā)生器從無到有，已有眾多生產(chǎn)廠家，但多屬于中、小型發(fā)生器， 其技術(shù)水平一般，某些廠家由于技術(shù)力量薄弱，研發(fā)能力不強(qiáng)，照搬國外的某些落后產(chǎn)品， 致使CIO2發(fā)生器工藝落后，存在著CIO2的收率低、純度不高和控制不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，有的 發(fā)生器副產(chǎn)物得不到分離，因而帶來二次污染的弊病，如有的CIO2發(fā)生器在生產(chǎn)CIO2的 同時產(chǎn)生大量的氯氣，氯氣在進(jìn)行水處理時會產(chǎn)生有機(jī)氯化物，這會帶來更大的危害。此外 對于某些大型CIO2發(fā)生器，尚需依賴進(jìn)口，不能滿足環(huán)保產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的需要?？上驳氖?目前國

12、內(nèi)市場上開始出現(xiàn)了一些CIO2發(fā)生器新產(chǎn)品，其性能有了很大的提高。例如，成都 立山眾聯(lián)環(huán)境污染治理有限公司推出的LSX系列CIO2發(fā)生器，包括十項專利，技術(shù)先進(jìn)， 無二次污染，自動化程度高，可以安全運(yùn)轉(zhuǎn)，其多種型號可供選擇，已基本上能滿足處理上、 中、下水的需要。2、二氧化氯釋放劑由于CIO2非常活撥，極不穩(wěn)定，不易存放，一般都是現(xiàn)用現(xiàn)制。連續(xù)大量的使用時， 可用CIO2發(fā)生器，產(chǎn)生CIO2后直接通入使用系統(tǒng)，而對于用量相對較小，使用對象又分 散的體系，使用CIO2釋放劑則比較方便。只要將CIO2釋放藥劑按一定比例溶于水中，就 可以獲得一定濃度的CIO2水溶液。CIO2釋放劑的種類繁多，其大部

13、分都是復(fù)方藥劑。產(chǎn) 品可按商品包裝的特點(diǎn)來區(qū)分：有液體、固體，有三元包裝、二元包裝、一元包裝的產(chǎn)品。 CIO2釋放劑的品種繁多產(chǎn)品極不規(guī)范，質(zhì)量參差不齊，市場混亂。更由于某些不負(fù)責(zé)任的 商業(yè)誘導(dǎo)和偽科學(xué)的虛假宣傳，已經(jīng)很大程度損壞了 CIO2的優(yōu)良形象。目前市場上銷售的 CIO2釋放劑絕大多數(shù)是應(yīng)用所謂的“穩(wěn)定性CIO2溶液”或工業(yè)亞氯酸鈉經(jīng)過酸化過程，在偏 酸性的溶液中實(shí)現(xiàn)的。其實(shí)質(zhì)是溶液中的亞氯酸鈉發(fā)生歧化反應(yīng)，生成了 CIO2。當(dāng)使用鹽酸作活化劑時，按下式進(jìn)行反應(yīng)：5NaCIO2+4HCI= 4CIO2+5NaCI+2H2O該反應(yīng)的特點(diǎn)是存在著一系列的平行反應(yīng)和連串反應(yīng)，且反應(yīng)的速率很慢

14、，只有當(dāng) 酸化劑的用量大于反應(yīng)計量的3-5倍時，反應(yīng)平衡才會向右移動。當(dāng)5moI的NaCIO2全部 歧化時，也只能生成4moI的CIO2，即CIO2-的利用率接近極限值為(4x67.5)/(5x57.5)x1 00%=80%或者說反應(yīng)物料NaCIO2的利用率的極限值為(4x67.5)/(5x90.5)x100%=59.6 6%但在實(shí)際應(yīng)用時，活化反應(yīng)混合液的酸度不可能很高(PH很低)一般pH=3-4為宜。這 時CIO2-的利用率不到30%，這不僅浪費(fèi)了大量的NaCIO2,更嚴(yán)重的還有大部分的沒有轉(zhuǎn) 化的CIO2-殘留在CIO2產(chǎn)品的溶液中，而這種有害的CIO2-是很難自然消除的。因而可以 說采

15、用這種方法生產(chǎn)的CIO2消毒劑的品質(zhì)是很差的。目前市場上的CIO2消毒劑產(chǎn)品實(shí)際 情況也正是如此。我們對市場上現(xiàn)有的某些產(chǎn)品進(jìn)行了化驗分析，同我們研制的產(chǎn)品進(jìn)行比 較，其結(jié)果如表：項目生產(chǎn)廠 包裝 CIO2 CIO2 - CI2 PH 轉(zhuǎn)化率河北某廠 固體一元 26549 110 1.8 5%天津某廠 固體一元363662221.635%北京某廠固體一元5116927623%天津某廠液一固二元170105494.514%某廠 液一固二元4215442546%上海某廠 液一固二元91017753684%本產(chǎn)品液體二元99177 11695%以上是各廠的產(chǎn)品溶于一定量水中的分析結(jié)果，如果在一定量的

16、水中溶解產(chǎn)品的數(shù)量增加一 倍、二倍，則CIO2的濃度顯然也會增加一倍、二倍，但是其副產(chǎn)品CIO2-的濃度，CI2的 濃度同樣也會增加一倍、二倍，而NaCIO2的轉(zhuǎn)化率和CIO2的收率是不會改變的。它只決 定于反應(yīng)的特性。從上述的理論分析，與上表中的各廠產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果是一致的?？梢?某些廠家的產(chǎn)品中只有很少的NaCIO2原料(CIO2-)轉(zhuǎn)化成的CIO2,而絕大部分原料沒有被 充分利用，這不但造成了極大的浪費(fèi)，過多的CIO2-存在于產(chǎn)品中也大大地影響了產(chǎn)品的質(zhì) 量。從CIO2產(chǎn)品按包裝形式來分類則可分為：固體一元、固體二元、液體一固體二元、 液體二元和液體一固體一固體三元包裝。多元包裝即把各種

17、反應(yīng)物料分類包裝，防止以各種 物料彼此接觸而發(fā)生反應(yīng)，釋放出CIO2。從而保障產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，特別是確保商品在 運(yùn)輸流通過程的安全性。這是由CIO2這類產(chǎn)品的科技特點(diǎn)所決定的。所謂“一元包裝”只不 過是采用了水溶性高分子成膜材料包覆技術(shù)處理了粉狀的反應(yīng)物料使之各種反應(yīng)物料彼此 分離后，再均勻混合包裝在一起?；蛘咴诟稍锏臓顩r下參入了大量的防潮穩(wěn)定劑。這些反應(yīng) 物在絕對無水或彼此不接觸的情況下，才能維持其穩(wěn)定。只要將其倒入水中，即可反應(yīng)生成 CIO2。這種一元包裝產(chǎn)品為用戶的使用提供了方便，但也增加了生產(chǎn)成本，使用戶要額外 支出更多的費(fèi)用。也會給產(chǎn)品中增加了不必要的副產(chǎn)物，這種產(chǎn)品要求嚴(yán)密的防潮

18、包裝和抗 氧化包裝材料，稍有不慎，即會發(fā)生產(chǎn)品的泄漏和變質(zhì)，行業(yè)內(nèi)的人士都知道，這些產(chǎn)品貯 存時間稍久，其包裝材料會發(fā)生變脆，有發(fā)生開裂的隱患?？傊?，筆者認(rèn)為，CIO2含量高， CIO2-副產(chǎn)物少的液一固二元產(chǎn)品或液一液二元產(chǎn)品都是優(yōu)良的產(chǎn)品，而其安全穩(wěn)定，價格 低廉足以彌補(bǔ)使用中諸多不便的弊病?！胺€(wěn)定性二氧化氯”是二氧化氯嗎？由于CIO2不穩(wěn)定，不易于保存使用，只能現(xiàn)用現(xiàn)配 制，近幾年來國內(nèi)外將CIO2氣體采用過碳酸鈉和過氧化氫溶液進(jìn)行吸收，形成了一種穩(wěn)定 的產(chǎn)物“定性二氧化氯”。在使用時，只要加入酸化劑酸化后，即可放出CIO2，形成一定濃 度的CIO2水溶液，從而便利了貯存、運(yùn)輸和使用，但

19、所謂的“穩(wěn)定性CIO2 ”只能說是一種 產(chǎn)生CIO2的原料或“前趨體”，絕不是CIO2。它在溶液中的形態(tài)是CIO2-。只有酸化后才能 放出CIO2，很多人誤認(rèn)為穩(wěn)定性CIO2 ”就是穩(wěn)定的CIO2，正是由于這個糊涂的概念將C IO2標(biāo)準(zhǔn)攪的一塌糊涂，尤其是用“有效CIO2 ”作為衡量CIO2產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，更是蒙蔽了用 戶，誤認(rèn)為有效CIO2 ”就是有實(shí)效的CIO2。其實(shí)有效CIO2只不過說明有多少CIO2被吸 收在某種溶液當(dāng)中了，至于這些CIO2能否完全釋放出來，能否起到氧化消毒作用，則完全 是另外一回事。只有活化好的，將CIO2-轉(zhuǎn)化成CIO2，才能真正起到CIO2氧化消毒的作 用。而目前市場

20、的絕大多數(shù)CIO2釋放劑產(chǎn)品，是做不到這點(diǎn)的，只能將少部分的CIO2-轉(zhuǎn) 化成CIO2,使其消毒作用大打折扣。因此，我們絕對不能將穩(wěn)定性CIO2 ”當(dāng)成CIO2,也 不能將NaCIO2溶液當(dāng)成穩(wěn)定性CIO2,更不能將“有效CIO2”當(dāng)成“有實(shí)效的CIO2”。其他問題：1、CIO2的含量問題：上已述及用“用有效CIO2含量”來標(biāo)定CIO2產(chǎn)品肯定是不合 理的，在“標(biāo)準(zhǔn)”中應(yīng)該用CIO2的實(shí)際含量來標(biāo)定產(chǎn)品。相應(yīng)的分析檢驗方法也應(yīng)該有新規(guī) 定，此處不再論述。2、現(xiàn)市售的各個CIO2產(chǎn)品中CIO2的使用濃度相差極大，有從幾十mg/L到上千 mg/L，既然都是CIO2產(chǎn)品，使用濃度相差如此巨大，這也是

21、因為各種CIO2產(chǎn)品的實(shí)際 含量的巨大差別所造成的，只要產(chǎn)品中CIO2的濃度標(biāo)準(zhǔn)了，這個問題也就迎刃而解了。3、各種CIO2產(chǎn)品中所含有的雜質(zhì)大不一樣，應(yīng)該有個統(tǒng)一的規(guī)定，才能防止偽劣 產(chǎn)品的泛濫。4、CIO2本身是不穩(wěn)定的，其水溶液在避光、低溫下也只能保持幾天，而所謂的穩(wěn) 定性CIO2”只不過是配制CIO2水溶液的原料，因此用其“原料”的穩(wěn)定性作為CIO2產(chǎn)品的 穩(wěn)定性顯然是不適宜的。不同的CIO2產(chǎn)品，有不同的穩(wěn)定性，應(yīng)該由CIO2生產(chǎn)廠如實(shí)制 定其不同的標(biāo)準(zhǔn)，允許用戶根據(jù)需要選擇其所需。CIO2廠方更應(yīng)該在產(chǎn)品說明書上提供產(chǎn) 品（包括原料）的“穩(wěn)定曲線”（貯存壽命曲線）。這樣才能科學(xué)的反

22、應(yīng)產(chǎn)品的本質(zhì)。5、市售CIO2產(chǎn)品中，有一類緩釋型CIO2產(chǎn)品，應(yīng)在產(chǎn)品說明中標(biāo)明，CIO2隨 時間的釋放曲線。水處理需要什么樣的CIO2產(chǎn)品根據(jù)水處理工程的特點(diǎn)，需要高效安全、價格便宜的CIO2產(chǎn)品，現(xiàn)分述如下：反應(yīng)物NaCIO3（在 CIO2發(fā)生器中）NaCIO2 CIO2釋放劑中）的轉(zhuǎn)化率要高，CI O2的收率要高，只有這樣CIO2的含量才會大，才可能高效的應(yīng)用在水處理工程中（二氧 化氯產(chǎn)品的含金量要高）。 CIO2產(chǎn)品要純，CIO2-、CI2等雜質(zhì)要少才不會引起二次污染，特別是在飲用水 中CIO2-CI2和那些包覆劑、穩(wěn)定劑等成分不能超標(biāo)。價格要便宜。水處理工程對象都是大體系，大工程，

23、對CIO2的用量大，成本不 能過高，目前市售CI 2售CIO2釋放藥劑，按實(shí)含CIO2來計，其價格從4分/克到1元/ 克，相差近百倍，更有某些特殊用途的CI的CIO2產(chǎn)品其價格達(dá)數(shù)百倍以上，對于使用量 大，成本問題也是考慮的重要同樣因為用量大，安全穩(wěn)定就更為突出。只有這種標(biāo)準(zhǔn)衡量評價各種CIO2釋放劑， 才能真實(shí)反應(yīng)CIO2產(chǎn)品的質(zhì)量，才能杜絕為數(shù)眾多的以次充好的偽劣產(chǎn)品，才能保護(hù)先進(jìn) 優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，才能促進(jìn)科學(xué)進(jìn)步，使CIO2技術(shù)早日應(yīng)用在環(huán)保產(chǎn)業(yè)中廣泛應(yīng)用。二氧化氯科技進(jìn)步推動水處理產(chǎn)業(yè)發(fā)展針對目前CIO2產(chǎn)品存在的問題和環(huán)保行業(yè)對CIO2的要求，南開大學(xué)、天津市綠源 環(huán)境資源科技發(fā)展有限公

24、司和天津昊綠科技發(fā)展有限公司組成了研制組，跟蹤最新國際發(fā) 展趨勢，反復(fù)比較了多種工藝方案采用了先進(jìn)的CIO2催化、活化技術(shù)，研制出了高質(zhì)量的 CIO2,使原來的NaCIO2轉(zhuǎn)化率從30%上升到90-95%，產(chǎn)品中CIO2-下降到0.04%以下， 并且安全可靠，價格便宜把目前國內(nèi)CIO2釋放劑提高到一個嶄新的水平。它更適合在環(huán)保 產(chǎn)業(yè)中推廣應(yīng)用，該產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)如下：CIO2： 991mg/L、CIO2-： 17mg/L、CI2： 11mg/L 轉(zhuǎn)化率 95 %。由于該產(chǎn)品不同于“穩(wěn)定性CIO2溶液”也不同于“NaClO2溶液”，因此不能沿用“穩(wěn)定性CIO2 的行 的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”更不能使用所謂的“

25、有效CIO2”含量來評價。而應(yīng)以活化后CIO2的實(shí)際 含量來評價。在研發(fā)CIO2新產(chǎn)品過程，我們對CIO2在環(huán)保產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用也有了更新的認(rèn)識和提 高。結(jié)合在污水治理，中水回用、飲用水消毒凈化、景觀水治理等多項技術(shù)和環(huán)保治理的研 究、設(shè)計的工作中逐步積累了經(jīng)驗，現(xiàn)在我們已具備了應(yīng)用推廣CIO2發(fā)生器及CIO2釋放 劑的條件和設(shè)計、承接、安裝各種大、中、小型水治理工程的能力。我們將以先進(jìn)的CIO2 發(fā)生器和CIO2釋放劑為依托與各有志于環(huán)保事業(yè)的同仁橫向聯(lián)合，廣泛合作，共同為我國 的環(huán)保事業(yè)做出貢獻(xiàn)。二氧化氯是一種優(yōu)良的消毒劑和強(qiáng)氧化劑，被崇為第4代消毒劑，是世界衛(wèi)生組織(WTO)和世 糧農(nóng)組織(

26、FAO)推薦的A1級廣譜、安全和高效消劑。二氧化氯以其獨(dú)特的氧化性能在紙漿 漂、水處理和殺菌消毒等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷增長。作紙漿的漂白劑J,其應(yīng)用越來越普遍,至今還 未發(fā)現(xiàn)種在成本、紙漿白度與強(qiáng)度方面超過穩(wěn)定性二氧氯的替代品。二氧化氯是強(qiáng)氧化劑 是取代氯氣最佳水處理劑;也是理想的化學(xué)消毒殺菌劑。許國家已先后頒布法令，推薦或強(qiáng)制 在食品添加劑、療衛(wèi)生、水產(chǎn)養(yǎng)殖、飲用水處理或其他水處理領(lǐng)域諸多行業(yè)中使用穩(wěn)定性二 氧化氯。二氧化氯在帶壓情況下極易爆炸，壓縮或儲存二氧化氯的諸多嘗試，無論是單獨(dú)或同 其他氣體結(jié)合，在商業(yè)上均未成功，因而通常在使用地點(diǎn)現(xiàn)場制造。二氧化氯發(fā)生技術(shù)分為化 學(xué)法和電解法，電解法由于

27、其經(jīng)濟(jì)性的原因發(fā)展緩慢，而化學(xué)法已趨成熟，根據(jù)主要原料的不 同又可分為亞氯酸鹽法和氯酸鹽法。筆者主要介紹亞氯酸鹽法和氯酸鹽法發(fā)生二氧化氯的技 術(shù)進(jìn)展。1 亞氯酸鹽法該法以亞氯酸鈉為主要原料，盡管價格昂貴，但在酸性等溫和條件下極易釋放出二氧 化氯，因而廣泛用于小型二氧化氯發(fā)生器中。目前,以亞氯酸鈉為原料發(fā)生二氧化氯的方法主 要有酸化法、氯氣氧化法、過硫酸鹽氧化法、二氧化碳法等，不同的方法化學(xué)反應(yīng)方程式見 表1。采用亞氯酸鹽法的二氧化氯發(fā)生器的產(chǎn)品純度高，反應(yīng)速度易于控制。酸化法是實(shí)驗 室合成二氧化氯的常用方法,工藝簡單，但反應(yīng)緩慢，如德國ProMinentoRBello Zon和法國德 格雷蒙公

28、司的二氧化氯發(fā)生器。Olin自來水公司采用氯水溶液-亞氯酸鹽技術(shù)，法國CIFEC 和美國里約林達(dá)(Rio Linda)公司采用氣體氯-亞氯酸鹽技術(shù)。而二氧化碳法需要催化劑，其中 NaClO2的轉(zhuǎn)化率大于85%,產(chǎn)品超純。加拿大斯特林紙漿化學(xué)品(Sterling Pulp Chemical s)公司開發(fā)的ECFTM技術(shù)，比普通二氧化氯發(fā)生器發(fā)生的二氧化氯純度高，達(dá)98.4%，并且僅 用NaClO2為原料，易于調(diào)節(jié)和控制。2 氯酸鹽法氯酸鹽法以氯酸鈉為主要原料，還包含其他氯酸鹽或氯酸。氯酸鈉價格相比亞氯酸鈉 便宜許多。在酸性條件下與不同的還原劑生產(chǎn)得到二氧化氯，常用的還原劑有二氧化硫、氯 離子、甲

29、醇和過氧化氫等，其中氯離子被認(rèn)為是直接還原劑，其他則為間接還原劑。加拿大斯 特林紙漿化學(xué)品公司和瑞典Eka化學(xué)品公司是目前生產(chǎn)二氧化氯產(chǎn)品的主要公司。斯特林 公司與Rapson教授共同開發(fā)了 ECRO二氧化氯R2R12系列法和ECRO Mathieson法， 其高效率和安全經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)程序在國際享有盛名。Eka公司開發(fā)了一系列以單容器法(singl e vessel process,SVP法)為基礎(chǔ)并結(jié)合R系列的二氧化氯組合性工藝，如SVP-LITE法、S VP-HP 法、SVP-HPA 法、SVP-SCW 法、SVP-SCS 法、SVP-GLS 法、SVP-GAP/S 法。2.1 氯離子為還原

30、劑使用含氯離子的鹽酸和氯化鈉為還原劑生產(chǎn)二氧化氯,反應(yīng)速度較快，轉(zhuǎn)化率也高，但 會產(chǎn)生大量的氯氣,每生產(chǎn)1 mol二氧化氯就伴隨有0.5 mol的氯氣產(chǎn)生，這是該類方法的致 命缺點(diǎn)。具體化學(xué)反應(yīng)方程式和反應(yīng)器類型見表2。表2中,R3、R3H、R5和R7法是低酸耗過程,R2、R3法副產(chǎn)很多芒硝,R2、R3、R 3H、R5和R7法副產(chǎn)氯氣。除R6外,其他的R系列都是低投資、高化學(xué)品消耗技術(shù)。R3 法反應(yīng)原理同R2法，但改進(jìn)了設(shè)備和溶液的循環(huán),轉(zhuǎn)化率提高到97%； R3H法用部分或全部 次氯酸或鹽酸取代R3中氯化鈉,以減少硫酸和硫酸鈉的量。R4法通過復(fù)分解反應(yīng)時濾餅轉(zhuǎn) 變?yōu)槁然c并將酸循環(huán)到發(fā)生器。

31、R6法(凱密迪組合工藝)、勒季組合工藝、Chemetics法 和R7法都是從清潔生產(chǎn)角度出發(fā)的組合集成工藝，主要目的就是減少氯氣的產(chǎn)生，并且加以 利用。2.2 甲醇為還原劑以甲醇為還原劑的發(fā)生方法，尤其是R8法，是工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用最多的二氧化氯發(fā)生技 術(shù)。但它副產(chǎn)的甲醛、甲酸等有機(jī)物給工廠帶來二次水污染問題化學(xué)反應(yīng)方程式及相應(yīng)的 發(fā)生技術(shù)見表3。Solvay法的生產(chǎn)設(shè)備簡單，操作方便。R8法是Solvay法與R3法的結(jié)合，它與SVP- LITE 的最大區(qū)別是反應(yīng)中酸度的不同。SVP-SCW是將SVP-LITE二氧化氯發(fā)生器的酸性 芒硝產(chǎn)品洗滌轉(zhuǎn)變?yōu)橹行悦⑾?、硫酸和甲醇的水溶液，并將后兩者重新返?/p>

32、發(fā)生器使用。SVP-GAP/S主要針對SVP-LITE法產(chǎn)生的酸性芒硝,經(jīng)過濾、洗滌回收氯酸鈉后再溶解，經(jīng)具有 吸收樹脂填充床的酸凈化單元回收硫酸，獲得中性芒硝,也適用于其他二氧化氯發(fā)生系統(tǒng)。R9 法是將R8法排出的鹽經(jīng)電解生產(chǎn)出酸和堿，從而將廢物消化,其中硫酸返回發(fā)生器重新利 用。R10法是將其他工藝產(chǎn)生的副產(chǎn)品酸性芒硝轉(zhuǎn)變成中性芒硝，分離出酸送回發(fā)生器。SV P-SCW、SVP-LITE、SVP-GAP/S、R9和R10法的目的是采用電解或物理洗滌酸性芒硝的 方法回收硫酸，得到中性芒硝的清潔生產(chǎn)集成過程。2.3過氧化氫為還原劑以過氧化氫為還原劑，氯酸鈉在硫酸中還原為二氧化氯，該法產(chǎn)品高純，

33、過程高效，沒有 氯氣產(chǎn)生，已引起人們的重視，是一種很有前途的工藝。以過氧化氫為還原劑生產(chǎn)二氧化氯有 以下優(yōu)點(diǎn):產(chǎn)生的鹽大量減少；消除有機(jī)還原劑;反應(yīng)速度比甲醇法快;能夠用在現(xiàn)有的許多裝 置上。此外,Edward對比了二氧化硫、甲醇和過氧化氫等還原劑，以同樣的氯酸鹽制備二氧 化氯,發(fā)現(xiàn)過氧化氫法能獲得最高的產(chǎn)量和效率，氯酸鈉的目標(biāo)轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%以上,而其他 方法一般在70%85%。其主要代表技術(shù)有R11法、SVP-HP法、SVP-HPA法、SVP-GL S法，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：2NaClO3+H2O2+H2SO4=2ClO2+O2+Na2SO4+2H2OSVP-HP法采用H2O2為還原劑，副

34、產(chǎn)中性Na2SO4,生產(chǎn)能力提高30%100%。SV P-HPA法與SVP-HP法的區(qū)別是，前者常壓下反應(yīng),后者為負(fù)壓。SVP-GLS法采用SVP-HP 技術(shù)，將過程產(chǎn)生的芒硝電解為硫酸和燒堿,硫酸循環(huán)回發(fā)生器。R12、R13和SVP-SCS法 可以使用以上所述的任何還原劑。R12法電解出氯酸和氯酸鈉混合液代替氯酸鈉原料，減少 副產(chǎn)芒硝，副產(chǎn)NaOH。R13法利用R12過程中的氯酸代替氯酸鈉作原料,無芒硝生成。SV P-SCS法則選擇一定量副產(chǎn)芒硝電解轉(zhuǎn)化為NaOH和硫酸，酸循環(huán)回發(fā)生器。其他的還有使 用含碳材料、硫酸鉻和以甲酸、乙酸為代表的有機(jī)還原酸為還原劑的方法見表4),在工業(yè)上 并沒有大

35、規(guī)模應(yīng)用。HJL法采用蔗糖為還原劑，成本低、生產(chǎn)的二氧化氯純度高，是非常有發(fā) 展前途的二氧化氯發(fā)生工藝。綜上所述，由于價格和反應(yīng)特點(diǎn)的不同,亞氯酸鹽法常用于小型二氧化氯發(fā)生器中，因 此操作簡單，易于控制,產(chǎn)品純度高;而氯酸鹽法生產(chǎn)二氧化氯則普遍用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn) 中。目前國內(nèi)外大多使用氯化鈉、甲醇和二氧化硫作為還原劑,氯化鈉法發(fā)生二氧化氯的產(chǎn) 品中氯氣含量占整個發(fā)生氣體的1/3,且產(chǎn)生大量硫酸鈉;二氧化硫法由于使用氣體二氧化硫 同樣會使產(chǎn)生的二氧化氯純度不高，并且同樣會有氯氣雜質(zhì)產(chǎn)生。甲醇法雖然不會產(chǎn)生氯氣, 但由于過程氧化程度的不同，產(chǎn)生的甲醛、甲酸及自身揮發(fā)的甲醇都會污染產(chǎn)品，同時發(fā)生系

36、 統(tǒng)的高酸度會產(chǎn)生大量酸式廢鹽倍半硫酸鈉。自氯酸鹽法制備二氧化氯系統(tǒng)問世以來系統(tǒng) 中的酸性芒硝處理和減少產(chǎn)品中的氯氣問題一直是個難題。力求降低芒硝產(chǎn)量的努力已取得 長足進(jìn)步，如在R2法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的R3、R3H、R5和SVP法已大大降低了芒硝產(chǎn)量； R8、SVP-LITE、SVP-MeOH等工藝都可進(jìn)一步降低芒硝和氯氣,有些還可不含氯氣副產(chǎn)物, 相對提高了氯酸鈉的利用率。凱密迪組合工藝和勒季組合工藝等綜合二氧化氯制備系統(tǒng)幾乎 無芒硝產(chǎn)品，解決了二氧化氯制備存在的難題。3結(jié)語上面報道的幾種方法大多采用末端污染治理的方法，而以過氧化氫為還原劑的二氧化 氯發(fā)生方法可以從源頭上大大降低產(chǎn)品中氯氣的含

37、量,減少酸性芒硝的產(chǎn)量。由于以往過氧 化氫價格高昂，故影響了該技術(shù)的發(fā)展。隨著過氧化氫制備技術(shù)的發(fā)展，價格的不斷降低，采用 過氧化氫法制備二氧化氯的技術(shù)已成為該領(lǐng)域中最有前景的研究開發(fā)方向。筆者所在的課題 組對該過程展開了大量的研究工作,目前中試設(shè)計已經(jīng)完成，中試試驗正在進(jìn)行之中。并且根 據(jù)該過程反應(yīng)高純高效的特點(diǎn)，提出了生產(chǎn)高純亞氯酸鹽和小型二氧化氯發(fā)生器的開發(fā)技術(shù), 將二氧化氯發(fā)生技術(shù)的國產(chǎn)化推進(jìn)到工業(yè)化和裝備化的階段。國內(nèi)二氧化氯企業(yè)小而分散 目前尚未形成與國外公司相抗衡的大型企業(yè)，多是仿制國外技術(shù)，而對生產(chǎn)工藝沒有重大改 進(jìn)，因此盡快開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)特色的二氧化氯發(fā)生技術(shù)目前企業(yè)

38、和科研機(jī)構(gòu)面臨的 重要問題。此外，二氧化氯的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),如對產(chǎn)品純度、發(fā)生器標(biāo)準(zhǔn)等方面的限制也不明朗， 應(yīng)盡快制定一系列科學(xué)合理的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。二氧化氯在飲用水處理中的應(yīng)用研究 二氧化氯對微生物殺滅作用研究1殺滅細(xì)菌研究早在40年代就有大量關(guān)于二氧化氯作為殺菌劑的報道，如：Ridenour(1947)研究表 明，在pH為7.0的水中當(dāng)二氧化氯的濃度為0.1mg/L時，在5min內(nèi)能殺滅一般腸道細(xì)菌， 如傷寒桿菌、付傷寒桿菌、痢疾桿菌和大腸桿菌等，在pH 610范圍內(nèi)，其殺菌效果不受 影響。Verma等人的研究結(jié)果表明，在pH為7和8時，對水中的埃希氏大腸桿菌的平均致 死率，二氧化氯比氯氣高37%，二

39、氧化氯在pH為8時的殺菌效果比pH為7時的好，而氯 則相反。bnqLQy(1980)的消毒試驗也表明，在同樣條件下，二氧化氯對細(xì)菌和噬菌體的滅 活率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過氯。施來順等采用二氧化氯和氯的復(fù)合消毒液，在有效氯含量為45mg/L 50mg/L時，對水溶液中金黃色葡萄球菌、大腸桿菌與白色念珠菌作用12分鐘，或以含 有90.0mg/L有效氯溶液對枯草桿菌黑色變種芽抱作用5分鐘，殺滅率均可達(dá)99.9%以上。 Ridenour等人的研究也表明，溶液pH值為610時，對二氧化氯的殺菌作用無明顯影響。 Gill等人研究，在pH為69范圍內(nèi)，二氧化氯的殺菌效果至少是pH為6時自由氯殺菌 效果的兩倍。2殺滅細(xì)菌芽

40、胞研究銀燕等人研究了二氧化氯溶液對細(xì)菌芽孢的殺滅效果，進(jìn)行了懸液定量殺菌試驗。 研究結(jié)果表明以含二氧化氯25.0mg/L的溶液作用20min，對枯草桿菌黑色變種芽孢的平均 殺滅率為99.9%。以其100mg/L溶液作用10min，殺滅率達(dá)100%。劉繼敏等人對二氧化 氯消毒劑(維諾消凈王)的殺菌效果進(jìn)行了試驗觀察。以含500mg/L二氧化氯的溶液對布 片上枯草桿菌黑色變種芽胞作用10min，殺滅率達(dá)100%。以含50%上牛血清的菌懸液染于 布片上，對其殺菌作用沒有明顯影響。未經(jīng)檸檬酸活化的該劑置于54C14d，二氧化氯含量 平均下降率為4.79%。Longley KE研究表明，二氧化氯殺滅細(xì)菌

41、芽胞的作用較同濃度氯者 為強(qiáng)。3滅活病毒研究二氧化氯分于和病毒的衣殼蛋白之間有特異吸附作用，致使病毒的粒子表面聚集了 高濃度的消毒劑分子，從而加強(qiáng)了它對病毒的滅活作用。據(jù)國外報導(dǎo)，它對乙型肝炎病毒、 淋病雙球菌、艾滋病病毒等均有良好殺滅效果。1992年12月上海瑞金醫(yī)院用二氧化氯作 臨床消毒效果監(jiān)測表明：二氧化氯濃度為10mg/L的消毒液，作用時間25min，能完全破 壞病毒。王麗等人研究了二氧化氯對水中流感病毒(包括流感病毒I型，流感病毒II型和流 感病毒III型)的消毒效果，結(jié)果表明：投加量為40mg/L時，作用20min，對試驗的流 感病毒具有很好的滅活效果，且在pH值為3.08.0的范

42、圍內(nèi)均達(dá)到很好的消毒效果，而 液氯在試驗的投加量，時間和pH值范圍內(nèi)均不能滅活流感病毒。Noss研究指出，對于噬 菌體，在pH為7.2和水溫為5C投加二氯化氯0.6mg/L，30s后就可將其殺死99%。Kawata 等人報道，以5.0mg/L二氧化氯作用30秒鐘或以7.5mg/L作用20秒鐘，可分別將 噬茵體 滅活4個對數(shù)級以上。王福玉等測定了二氧化氯對噬茵體的滅活作用，發(fā)現(xiàn)用0.15mg/L 二氧化氯作用10分鐘，可將其全部殺滅，用2mg/L二氧化氯作用1分鐘，殺滅率達(dá)到100%。 當(dāng)二氧化氯濃度為0.5mg/L，水溫20C，水中pH值在7.0左右時，對水中脊髓灰質(zhì)炎III型 病毒殺滅時間為

43、2分鐘。對柯薩奇病毒，在濃度為0.5mg/L，水中PH值為7.0，溫度為15C， 殺滅99%的時間為3秒鐘。由此可見，二氧化氯是目前使用的化學(xué)消毒劑中最理想的殺菌 消毒劑。減少數(shù)癌物的研究使用二氧化氯的最大優(yōu)點(diǎn)還在于它幾乎不會產(chǎn)生致癌副產(chǎn)物三鹵甲烷(THM)，據(jù)報道 美國于1977年用氯、氯胺、二氧化氯和臭氧分別對俄亥俄河水進(jìn)行消毒，然后將濃縮水樣 注入老鼠背部皮下，并用PMA促使腫瘤形成，觀察這幾種飲水消毒劑的反應(yīng)產(chǎn)物的致癌性。 試驗結(jié)果表明，未消毒和二氧化氯消毒的河水沒有增加腫瘤發(fā)生率，而其它三種消毒劑處理 的河水，都使動物的腫瘤發(fā)生率明顯增加。因此，他們認(rèn)為，應(yīng)用二氧化氯是有益的，無致

44、癌副產(chǎn)物。Lykin等人對美國Ohio河水用二氧化氯或氯預(yù)處理，劑量為37mg/L，放置3 天，用二氧化氯處理的余氯量為1.9mg/L，THM的量為1.4g/L；用氯處理的余氯量為2.5 mg/L，THM 量高達(dá) 141pg/Lo除鐵除錳的研究二氧化氯能夠有效地氧化Mn2+和Fe3+生成高價氧化物或氫氧化物沉淀而使之被除 去，在正常飲水pH范圍內(nèi)，二氧化氯被還原為亞氯酸鹽并快速地和或反應(yīng)。堿性條件有利 于此反應(yīng)。黃君禮等人的研究結(jié)果也表明：二氧化氯能有效去除水中的無機(jī)污染物。除臭脫色的研究當(dāng)今，不少水源水污染日趨嚴(yán)重，有的含有酚類、藻類、腐敗的有機(jī)物等引起水有 異味，有的水有顏色，二氧化氯在除

45、臭脫色方面有良好的效果，與活性炭、紫外線和超聲波 等比較，二氧化氯效果最好。黃君禮等人的研究表明二氧化氯對水中硫化氫、硫醇、二甲基 硫酸鹽、甲酸、草酸、乙二酸鹽、酚類等都具有較好的氧化作用。二氯化氯消毒副產(chǎn)物對健康影響的研究二氧化氯處理水后生成物為水、氯化物、二氧化碳和有機(jī)糖等無毒物質(zhì)，不會與酚 類結(jié)合生成氯酚化合物、不致畸、不致癌。由于二氧化氯及其它無機(jī)產(chǎn)物(亞氯酸鹽)有可 能在動物體內(nèi)引起高鐵血紅蛋白血癥，國內(nèi)外對其毒性問題非常重視，進(jìn)行了大量研究。動 物實(shí)驗證明，只有接觸高濃度二氧化氯或亞氯酸鹽時，才會對動物產(chǎn)生不利影響，低劑量接 觸一股不會影響健康。有人實(shí)驗大白鼠長期飲用含二氧化氯為1

46、9mg/L的水，兩年后并未檢 出對動物健康有害的作用，關(guān)于二氧化氯對人體的危害也有實(shí)驗，有志愿者服用劑量5mg/L 含有二氧化氯的飲用水，接觸84天未檢測到任何危害作用。毒理學(xué)研究結(jié)果表明，二氧化 氯的毒副作用牽涉造血功能，但只有過量的亞氯酸鹽才會對溶血性敏感的人產(chǎn)生溶血性貧 血。美國化學(xué)品劑制造協(xié)會(USCMA)二氧化氯專門小組在EPIA水辦公室和環(huán)境利益集團(tuán) 資助下，進(jìn)行了二氧化氯對小鼠毒性的研究，其研究結(jié)果并未證明對小鼠的繁殖與發(fā)育有任 何有意義的不利影響。Divies S等人對二氧化氯的毒性進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明，長時間 飲用含二氧化氯的水，可能損害肝、腎、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能，影響血

47、液的組成，抑制甲狀 腺的功能，氯酸鹽可引起高鐵血紅蛋白的形成。美國環(huán)保局提示，亞氯酸鹽可能在嬰兒和少 兒中引起神經(jīng)系統(tǒng)效應(yīng)和貧血。結(jié)論穩(wěn)定性二氧化氯是靠強(qiáng)氧化能力破壞微生物細(xì)胞賴以生存的酶，阻止蛋白質(zhì)的合成 過程，從而將其分解殺死。因此二氧化氯沒有抗藥性。穩(wěn)定性二氧化氯作為飲用水系統(tǒng)中的 殺菌劑，效果明顯優(yōu)于氯氣和其他含氯制劑，具有殺菌廣譜，投加量小，藥效維持時間長、 不產(chǎn)生抗藥性、消毒費(fèi)用低，其在飲用水處理應(yīng)用方面具有先進(jìn)性、必要性、安全可靠性和 實(shí)際可能性，是理想的飲有用水消毒劑。飲用水是否衛(wèi)生和安全直接關(guān)系到人類的生命與健康，目前雖然有不少人開始喝純凈水、礦 泉水，但中國人絕大多數(shù)喝的仍

48、是天然水體經(jīng)常規(guī)處理工藝處理后的自來水。由于天然水體 受到的各種污染日趨嚴(yán)重，自來水仍采用液氯進(jìn)行消毒，將造成水中存在不安全隱患。目前，我國自來水廠大部分采用液氯進(jìn)行水的消毒，液氯在消毒過程中與水中存在 的腐殖質(zhì)及其他有機(jī)物作用會產(chǎn)生氯仿等有機(jī)鹵代物。美國環(huán)保局曾指出，在用液氯消毒的 飲用水中，有機(jī)鹵代烴類化合物普遍存在，其中氯仿、漠仿、一漠二氯甲烷、二漠一氯甲烷 等有機(jī)鹵代物含量最多?？茖W(xué)家經(jīng)過大量動物實(shí)驗研究證明，氯仿為致癌物，一漠二氯甲烷、二漠一氯甲烷 具有使肝、腎中毒的作用，它們對人體的危害已被世界公認(rèn)。美國、加拿大、日本等國家的 學(xué)者經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在有機(jī)鹵代烴含量高的區(qū)域，胃癌、肝

49、癌和膀胱癌的發(fā)病死亡率明顯 增高。我國臺灣成功大學(xué)楊倍昌教授研究了臺灣地區(qū)14個鄉(xiāng)鎮(zhèn)用液氯進(jìn)行飲用水消毒與癌 癥危險性關(guān)系，并與13個未用液氯消毒的鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在19811991年間， 用液氯消毒的鄉(xiāng)鎮(zhèn)其結(jié)腸癌、膀胱癌、肺癌及腎癌的死亡率明顯高于未加液氯的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。我國曾規(guī)定飲用水中氯仿的含量不得超過60微克/升，美國則更為嚴(yán)格，規(guī)定氯仿、 一漠二氯甲烷和二漠一氯甲烷的總含量不得超過80微克/升。但是，采用液氯進(jìn)行飲用水的 消毒，氯仿含量超標(biāo)現(xiàn)象時有發(fā)生。前不久，非典疫情暴發(fā)，有的電視臺還專門報道不少水 廠都在加大消毒劑的投放量，以確保安全，但卻增加了以上致癌物質(zhì)產(chǎn)生的幾率。由于液氯消毒

50、飲用水存在不安全隱患，世界衛(wèi)生組織和世界糧農(nóng)組織已向全世界推 薦A1級廣譜、安全和高效的消毒劑一一二氧化氯。目前，歐洲各國、美國和加拿大等的大 多數(shù)水廠都已使用該消毒劑。美國環(huán)保局將二氧化氯作為替代液氯的首選消毒劑，并對二氧 化氯用于飲用水消毒做了具體規(guī)定。意大利不僅采用二氧化氯處理飲用水，而且還將其用于 鋼廠、電廠、紙漿廠和石油化工廠等用水和冷卻水系統(tǒng)中控制生物污染的藥劑。我國目前也 有幾十家水廠采用二氧化氯消毒。二氧化氯之所以被廣泛接受，主要原因有四點(diǎn)：二氧化氯在失活病毒及其他微生物 方面比液氯更有效，即殺菌效果明顯好于液氯；二氧化氯在水中不形成氯仿等對人體健康有 害的有機(jī)鹵代物；二氧化氯

51、殺菌特性幾乎不受pH影響；二氧化氯可用于控制藻類、腐敗植 物和酚類化合物產(chǎn)生的嗅和味等。據(jù)有關(guān)資料介紹，目前我國已擁有用高純二氧化氯替代液氯進(jìn)行飲用水消毒的成熟 技術(shù)。這其中包括生產(chǎn)穩(wěn)定性二氧化氯及其活化技術(shù)，生產(chǎn)二氧化氯發(fā)生器設(shè)備的技術(shù)。并 有準(zhǔn)確分析水中二氧化氯、氯氣、亞氯酸根和氯酸根的方法，為我國推廣二氧化氯消毒飲用 水提供了技術(shù)保障。從成本上分析，采用現(xiàn)場制備二氧化氯的方式進(jìn)行飲用水消毒的成本較 液氯僅高出0. 0035元/噸水左右，采用穩(wěn)定性二氧化氯的綜合成本稍高，約為0.10.2元 /噸水。二氧化氯簡介二氧化氯為黃綠色氣體，帶有一種與氯氣或臭氧類似的特征氣味，分子式為CIO2， 分

52、子量為67.45。二氧化氯以自由基單體存在，氯一氧鍵表現(xiàn)出明顯的雙鍵特征，鍵角為 117.5,鍵長為 1.47A。比重為 3.09 克/升（11 C），熔點(diǎn)-59.5 0C，沸點(diǎn) 9.9C （壓力為 731 mmHg時的沸點(diǎn)）。在20C和30 mmHg壓力下，二氧化氯在水中的溶解度為2.9克/升。在 水中能被光分解，與氨不起反應(yīng)。二氧化氯對人體有刺激，當(dāng)大氣中二氧化氯含量為14mg/L 時，就可使人覺察；45mg/L時，明顯地刺激呼吸道；另外，當(dāng)二氧化氯在空氣中的體積濃 度超過10%時會有爆炸性，但在水溶液中則無危險性，因此在使用二氧化氯時要非常小心。 二氧化氯的揮發(fā)性較大，稍一曝氣即從溶液中

53、逸出。溫度升高、曝光或與有機(jī)質(zhì)相接觸，也 會發(fā)生爆炸。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，二氧化氯須避光保存，一般情況下，得現(xiàn)場制備，現(xiàn)場 使用。二氧化氯的產(chǎn)生二氧化氯可以通過以下多種方法產(chǎn)生：1）硫酸法制造二氧化氯2NaClO3+SO2+H2SO4=2ClO2+Na2SO4+H2SO42）二氧化硫法制造二氧化氯2NaClO3+SO2=2ClO2+Na2SO43）甲醇法制造二氧化氯2NaClO3+CH3OH+H2SO4=2ClO2+HClO+Na2SO4+2H2O4）硫酸一氯化鈉法制造二氧化氯2NaClO3+2NaCl+H2SO4=2ClO2+Cl2+Na2SO4+2H2O5）鹽酸法制造二氧化氯NaClO3+

54、2HCl= CIO2+1/2CI2+ NaCl+ H2O6）亞氯酸鈉一硫酸反應(yīng)10 NaClO2+ H2SO4=8 ClO2+5 Na2SO4+2HCl+4H2O7）亞氯酸鈉一鹽酸反應(yīng)5NaClO2+4HCl=4 ClO2+5 NaCl+2H2O8）亞氯酸鈉一次氯酸鈉一酸反應(yīng)2NaClO2+HOCl=2ClO2+NaCl+NaOH9）亞氯酸鈉和氯氣反應(yīng)2NaClO2+Cl2=2ClO2+2NaCl具體生產(chǎn)時要根據(jù)所需的量和純度來選擇。反應(yīng)69在原料、副反應(yīng)、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn) 品純度、操作等方面更為合理，為目前所普遍采用。二氧化氯用于飲用水消毒劑的主要特點(diǎn)1）消毒特性二氧化氯是高效的消毒劑和殺菌劑，在

55、相同的劑量下，其性能優(yōu)于氯氣，這一點(diǎn)不 論在實(shí)驗室、小型試驗場還是在大規(guī)模飲用水及廢水處理中得到證實(shí)。二氧化氯在水中不會 水解，所以在很寬的PH值范圍內(nèi)的殺菌效果是比較穩(wěn)定的。在PH值為6.5時，濃度為0. 25mg/L的二氧化氯與氯氣對大腸桿菌一分鐘殺滅率基本相同。而在PH值為8.5時二氧化 氯仍保持相同的殺菌效率，而氯氣則需要5倍的時間。二氧化氯對于其他傳染性細(xì)菌同樣具有高效的殺滅性，比如葡萄球菌和沙門氏菌。 用劑量為2mg/L的二氧化氯殺菌的存活率比用10mg/L的氯氣低得多。一個消毒劑用于消 毒時，必須具有特定的微生物殺滅或去活性的標(biāo)準(zhǔn)。通常根據(jù)EPA （環(huán)境保護(hù)組織）對消 毒的定義，

56、以CT值（即濃度*接觸時間的函數(shù)）看，二氧化氯要使99.9%的Giardfia lamb lia孢子或99.99%的傷寒病毒失去活性都有可靠的保證。根據(jù)美國環(huán)?？偸穑‥PA）的規(guī)定， 二氧化氯在飲用水中最大消毒殘留水平（MRDL）為0.8mg/L，其消毒副產(chǎn)物一一亞氯酸根離 子的最大污染物水（MCL）為1.0 mg/L。因此在二氧化氯用于飲用水消毒時，只要不超過以 上規(guī)定就可以認(rèn)為是安全的。2）對THMs的控制近來研究表明，氯氣與水中的腐植物質(zhì)反應(yīng)時，會產(chǎn)生氯仿和其他氯化和漠化有機(jī) 衍生物，統(tǒng)稱為三氯甲烷（THMs）。國際腫瘤研究組織（IARC）和美國國家毒理綱（NT P）都已證實(shí)氯仿對動物有

57、致癌作用。二氧化氯和氯氣與THM前體的反應(yīng)是完全不同的。 二氧化氯主要發(fā)生氧化反應(yīng)，而氯氣則同時發(fā)生氧化反應(yīng)和親電取代反應(yīng)，產(chǎn)生易揮發(fā)的和 不易揮發(fā)的氯化有機(jī)物（THMs）。二氧化氯與THM的前體反應(yīng)，使他們無反應(yīng)性或不會 形成THM。這說明用二氧化氯對原水進(jìn)行預(yù)處理會有效減少THM的產(chǎn)生。3）對味和嗅的控制（氧化作用）飲用水中如果存在較為嚴(yán)重的味和嗅，會影響人們的飲用。而二氧化氯在破壞產(chǎn)生 味和嗅的各種物質(zhì)的性質(zhì)方面要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于氯氣。因此，它一直用于飲用水味和嗅的控制。酚 類化合物中，鄰一氯酚在低濃度下就產(chǎn)生令人不愉快的氣味，二氧化氯能有效破壞氯酚。二 氧化氯能有效控制藻類的生長。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，

58、二氧化氯破壞葉綠素中的毗咯環(huán)，使葉綠素失 活。據(jù)報道，控制藻類污染的劑量為1mg/L。二氧化氯與錳反應(yīng)將其氧化為二氧化錳2ClO2+5Mn2+6H2O=5MnO2+12H+2Cl-二氧化錳不溶于水，可在濾池去除。二氧化氯能迅速將Fe2+氧化為Fe3+，以氫氧 化鐵的形式沉淀析出ClO2+5Fe（HCO2）2+2H2O=5Fe（OH）3+H+Cl-+10CO2二氧化氯能將硫化物迅速氧化為硫酸鹽。4）對色度的控制二氧化氯具有較強(qiáng)的氧化作用，所以有較好的脫色作用。例如江南太湖系某河流， 在初春其原水色度為17度，而傳統(tǒng)的水處理工藝，即反應(yīng)、沉淀、過濾、液氯消毒只能脫 色4度，即達(dá)到14度，而當(dāng)投加二

59、氧化氯時，則色度有顯著降低，如當(dāng)預(yù)投加二氧化氯0. 5mg/L時，色度可降低至11度；當(dāng)預(yù)投加二氧化氯1.0mg/L，色度可降低至10度；當(dāng)預(yù) 投加二氧化氯1.5mg/L（或大于1.5mg/L）時，色度可降低至9度，也即傳統(tǒng)的水處理工藝， 其脫色效率只能達(dá)到23.5%，而二氧化氯對低色度的原水，其脫色效率可以達(dá)到47.0%。二氧化氯的應(yīng)用目前，我國二氧化氯的應(yīng)用比較普遍。在食品、衛(wèi)生、醫(yī)療、工業(yè)用水、污水處理 和生活飲用水等多方面都有應(yīng)用。但是由于我國對二氧化氯的研究較晚，其實(shí)際應(yīng)用與廣闊 的市場相比還是十分有限的。國內(nèi)市場上與二氧化氯有關(guān)的產(chǎn)品種類較多。根據(jù)了解主要有兩種形式：一種是各 種穩(wěn)

60、定性二氧化氯產(chǎn)品，產(chǎn)品形式主要有液體和固體粉劑兩種。這類型產(chǎn)品由于其穩(wěn)定性高， 可以長期儲存，使用較為方便，所以主要應(yīng)用于一些周期性的、比較集中的、臨時性的局部 消毒場所，比如食品加工企業(yè)的設(shè)備、空氣系統(tǒng)的消毒，醫(yī)院賓館、飯店的消毒，以及家庭 的局部消毒等場所。從經(jīng)濟(jì)角度講，這種消毒方式的綜合成本較高，如果應(yīng)用于飲用水消毒， 處理綜合成本約為0.10.2元/噸水。從消毒工藝上講，其操作比較簡便，設(shè)備也很簡單， 有些場所甚至不需要專用設(shè)備，只需要簡單的溶解容器即可進(jìn)行消毒操作。第二種是代理國 外的產(chǎn)品或國內(nèi)自行研制生產(chǎn)的二氧化氯發(fā)生器，這類產(chǎn)品在國內(nèi)也有幾十種之多，產(chǎn)品性 能參差不齊。這種產(chǎn)品的