三氯異氰尿酸的應(yīng)用特性研究

三氯異氰尿酸的應(yīng)用特性研究

三氯異氰胺（tcca）是氯仿異氰胺的一種重要藥物。它與傳統(tǒng)氯化劑(如液氯、漂白粉、漂粉精)相比，具有有效氯含量高，貯運穩(wěn)定，成型和使用方便，殺菌和漂白力高，在水中釋放有效氯時間長，安全無毒等特點，因此它的開發(fā)與研究受到各國的重視。三氯異氰尿酸應(yīng)用廣泛，可以用作工業(yè)用水、游泳池水、醫(yī)院、餐具等的殺菌劑，開發(fā)利用前景十分廣闊。目前，三氯異氰尿酸已廣泛應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)水，但對其應(yīng)用時所表現(xiàn)出來的特性還未進行過深入系統(tǒng)的研究。1實驗部分1.1試驗和分析試劑試驗用三氯異氰尿酸為工業(yè)級，固體狀，有效含量大于90%。其它試驗和分析試劑均為分析純級。試驗用主要儀器包括:722型分光光度計，上海精密儀器公司;RCC-I型旋轉(zhuǎn)腐蝕掛片儀，高郵市秦郵儀器化工有限公司;FN2104電子天平，上海精密儀器公司。1.2試驗條件和方法1.2.1試驗水質(zhì)試驗用水分別為去離子水、自來水和污水，其中自來水和污水的水質(zhì)分析結(jié)果見表1。1.2.2水質(zhì)濃度的確定取2000mL試驗用水于2000mL燒杯中，加入一定質(zhì)量濃度的三氯異氰尿酸溶液，使水中的有效氯質(zhì)量濃度達到預(yù)設(shè)值;靜置燒杯，定時取樣分析水中余氯質(zhì)量濃度。1.2.3旋轉(zhuǎn)腐蝕掛片制備取2000mL試驗用水于2000mL燒杯中，加入一定質(zhì)量濃度的緩蝕阻垢劑和三氯異氰尿酸，置于旋轉(zhuǎn)腐蝕掛片儀中;將已恒重的金屬掛片安裝固定，在(45±1)℃下以75r/min的轉(zhuǎn)速恒溫攪拌72h;以試驗前后掛片的失重計算平均腐蝕速率。1.3分析項目和方法試驗采用鄰聯(lián)甲苯胺目視比色法測定水中的余氯質(zhì)量濃度。2結(jié)果與討論2.1氯異氰尿酸溶解時余氯質(zhì)量濃度的變化三氯異氰尿酸在常態(tài)下為固體形狀，它在水中的溶解規(guī)律對其所表現(xiàn)出的殺菌特性有較大影響。因此，試驗觀察了三氯異氰尿酸在水中的溶解過程，并對過程中余氯質(zhì)量濃度的變化進行了跟蹤測定，結(jié)果見圖1。由圖1可知，在去離子水和自來水中，三氯異氰尿酸溶解時水中的余氯質(zhì)量濃度先增加而后減少，大致在完全溶解時余氯質(zhì)量濃度達到最大值。隨著三氯異氰尿酸溶解，它不斷水解生成次氯酸，次氯酸的電離、分解等反應(yīng)與三氯異氰尿酸的水解反應(yīng)共同形成復(fù)雜的動態(tài)平衡，并伴隨有Cl2溢出系統(tǒng)。三氯異氰尿酸的溶解速度大于Cl2溢出系統(tǒng)的速度，因此在三氯異氰尿酸溶解時，水中的余氯質(zhì)量濃度呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢。當三氯異氰尿酸完全溶解后，隨著Cl2繼續(xù)揮發(fā)，水中的次氯酸含量隨之減少，因而余氯質(zhì)量濃度也下降。在污水中，由于水中含有較多的有機物，它們與溶解的次氯酸迅速反應(yīng)，次氯酸被大量消耗。因此，在試驗中幾乎觀察不到水中余氯質(zhì)量濃度的上升或下降。2.2三氯異氰酸溶液中的余氯衰減規(guī)律2.2.1次氯酸在水中的穩(wěn)定性三氯異氰尿酸在水中水解生成次氯酸和異氰尿酸，它們之間的動態(tài)平衡和異氰尿酸對光照次氯酸分解的抑制作用，可以在一定程度上使次氯酸在水中保持更加穩(wěn)定的狀態(tài)，這與其它氯類殺菌劑的水溶液中余氯的衰減規(guī)律不同。試驗考察了靜態(tài)下三氯異氰尿酸溶于去離子水時的余氯衰減特征，結(jié)果見圖2。圖2顯示，靜態(tài)下三氯異氰尿酸的去離子水溶液中余氯衰減呈線性下降趨勢。比較圖2中三條直線的斜率可知，加入三氯異氰尿酸的初始質(zhì)量濃度(以三氯異氰尿酸的商品濃度計)越大，水中余氯的衰減也就越快。2.3氯異氰尿酸對余氯的去除試驗考察了靜態(tài)下三氯異氰尿酸溶于自來水和污水中余氯的衰減特征，結(jié)果見圖3和圖4。圖3顯示，靜態(tài)下三氯異氰尿酸在自來水溶液中余氯衰減趨勢與去離子水中的結(jié)果基本相同。但是，在加入相同初始質(zhì)量濃度的三氯異氰尿酸時，水中余氯的初始濃度卻有所不同，可能是自來水中的微量還原性物質(zhì)導(dǎo)致了余氯質(zhì)量濃度下降，而不是水中余氯自然衰減的結(jié)果。圖4顯示，在污水中加入三氯異氰尿酸后，水中的余氯迅速衰減。大量有機物質(zhì)與次氯酸反應(yīng)將余氯在短時間內(nèi)消耗殆盡，說明在含有高COD濃度的系統(tǒng)中，采用三氯異氰尿酸進行殺菌時，需要對其投加濃度進行調(diào)整。2.4腐蝕作用分析三氯異氰尿酸在水中水解后，生成的次氯酸和異氰尿酸使水中的pH降低，對金屬有一定的腐蝕作用。試驗考察了三氯異氰尿酸溶液對碳鋼、不銹鋼和黃銅的腐蝕作用，結(jié)果見圖5。由圖5可以看出，隨著三氯異氰尿酸質(zhì)量濃度(以有效氯計)的增加，碳鋼和黃銅的腐蝕速率增加，而不銹鋼的腐蝕速率卻幾乎沒有變化。三氯異氰尿酸濃度由4mg/L增加至20mg/L時，碳鋼的腐蝕速率增加了一倍多，但黃銅的腐蝕速率卻增加了兩倍多。以上結(jié)果說明，從腐蝕的程度上來講，三氯異氰尿酸對黃銅的腐蝕甚至比對碳鋼的腐蝕還要強烈。3氯異氰尿酸投加量的影響(1)污水中有機物的存在大量消耗次氯酸，污水中余氯量很少，甚至檢測不到余氯。因此在三氯異氰尿酸使用過程中，一旦監(jiān)測到余氯出現(xiàn)大幅下降的異常情況，很可能是由于有機物料的泄漏。(2)由于有機物對次氯酸的消耗，若將三氯異氰尿酸應(yīng)用于高COD的系統(tǒng)，應(yīng)當調(diào)整投加濃度。(3)水中投加三氯異氰尿酸的初始質(zhì)量濃度越大，余氯的衰減也就越快。由此可見，并不是三氯異氰尿酸投加