二氧化氯的消毒機(jī)理

１．１ 二氧化氯的性質(zhì)廣東二氧化氯發(fā)生器板材厚度

二氧化氯是由漢費(fèi)萊?戴維先生于１８１１年發(fā)現(xiàn)的，在水處理中的應(yīng) 用始于１９４４年，當(dāng)時(shí)美國(guó)ＮｉａｇａｒａＦａｌｌｓ水廠為控制水中由于藻類繁殖與酚污染所產(chǎn)生的氣體，*使用二氧化氯獲得成功。二氧化氯分子式為ＣｌＯ２，常溫下為橙黃色氣體，帶有一種辛辣氣味，熔點(diǎn)－５９．５℃、 沸點(diǎn)９．９℃，當(dāng)壓力為９８．５６ｋＰａ時(shí)，易溶于水，但不和水起化學(xué)反應(yīng)，在水中極易揮發(fā)，其水溶液呈黃綠色，敞開存放時(shí)能被光分解，在空氣中的體積濃度超過 １０％或水中濃度大于３０％時(shí)具有爆炸性，因此不宜貯存，必須在現(xiàn)場(chǎng)邊生產(chǎn)邊使用；在密閉，避光條件下存放很穩(wěn)定，若輕度酸化則更穩(wěn)定；與氨不反應(yīng)，對(duì)人體有刺激，當(dāng)空氣中二氧化氯含量為１４ｍｇ／Ｌ時(shí)，一般就可察覺；當(dāng)空氣中二氧化氯含量為４５ｍｇ／Ｌ時(shí)，明顯刺激人的呼吸道

１．２二氧化氯的氧化性質(zhì)

（１）二氧化氯對(duì)錳的氧化。二氧化氯能夠把二價(jià)錳氧化成四價(jià)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(duì)錳的去除率為６９％～８１％，而氯對(duì)錳的去除率僅為２５％。一般二氧化氯的投加量為５．０ｍｇ／Ｌ

（２）二氧化氯對(duì)鐵的氧化。二氧化氯同樣也能夠把二價(jià)的鐵氧化成三價(jià)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(duì)鐵的去除率為７８％～９５％，而氯對(duì)鐵的去除率僅為５０％左右。一般二氧化氯的投加量為２．０ｍｇ／Ｌ。

（３）二氧化氯對(duì)硫化物的氧化。二氧化氯在ｐＨ值５～９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(shí)，硫的去除率為８１％。

（４）二氧化氯對(duì)的氧化。二氧化氯可以將qing化物氧化成二氧化碳和氮，即： ２ＣｌＯ２＋２ＣＮ－＝２ＣＯ２＋Ｎ２＋２Ｃｌ－ 當(dāng)qing化物的濃度為３．０ｍｇ／Ｌ，二氧化氯的投加量為５．０ｍｇ／Ｌ，其qing化物的去除率一般都大于８５％。

（５）二氧化氯對(duì)*的氧化。二氧化氯對(duì)*的氧化去除效果隨著二氧化氯投加量的增加而提高（它對(duì)*的去除率明顯優(yōu)于yelv）。當(dāng)原水中*濃度為２．０ｍｇ／Ｌ，加５ｍｇ／Ｌ二氧化氯時(shí)，*的去除率一般大于 ８５％。傳統(tǒng)的氯消毒隨著yelv投加量的增加，氯代酚的量隨之增加，而投加二氧化氯時(shí)，則基本上不形成氯代酚。

（６）二氧化氯對(duì)有機(jī)物的氧化。二氧化氯對(duì)有機(jī)物的氧化降解與氯所不同的大特點(diǎn)是，它不會(huì)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。*，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，如腐植酸、 灰黃霉酸等；另一類是小分子有機(jī)物，如酸類化合物、苯胺、苯醌、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)里黃腐酸（ＦＡ）的含量高達(dá)９０％。通過研究和試驗(yàn)表明，二氧化氯與黃腐酸幾乎不生成lv仿，而yelv與黃腐酸反應(yīng)則會(huì)生成大量lv仿，而且，lv仿的生成量隨著yelv的投加量和水中腐殖質(zhì)含量的增加而增加；*是黃腐酸中多、基本的部分，一般用它代表黃腐酸來說明二氧化氯和氯的作用機(jī)理

    有機(jī)酸、水和二氧化碳，通過反應(yīng)，二氧化氯被還原成氯離子。由此可見，二氧化氯與黃腐酸等有機(jī)物的反應(yīng)是以氧化還原反應(yīng)為主，沒有氯代物生成。yelv與黃腐酸的作用機(jī)理主要表現(xiàn)在yelv與*的反應(yīng)過程

由此可見，yelv與水中黃腐酸等有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)是以親電取代反應(yīng)為主，反應(yīng)結(jié)果生成大量的lv仿和有機(jī)氯代物等有害物質(zhì)。 因此，二氧化氯對(duì)酚類化合物都有比較好的去除效果。例如當(dāng)二氧化氯的投量為５．０ｍｇ／Ｌ時(shí)，它對(duì)*、簡(jiǎn)苯三酚的去除率都在９０％以上。二氧化氯對(duì)間甲酚的去除率為５０％以上；而氯對(duì)它的去除率只有３０％左右。另外，二氧化氯與酚類化合物的反應(yīng)是“氧化還原反應(yīng)”，不會(huì)形成氯代酚；而氯與酚類化合物所產(chǎn)生的是 “取代反應(yīng)”，所以會(huì)形成氯代酚。

• 二氧化氯除色。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，用傳統(tǒng)的水處理工藝 （即反應(yīng)、沉淀、過濾、yelv）消毒只能脫色到１４度，投加二氧化氯后色度顯著降低。如投加二氧化氯０．５ｍｇ／Ｌ時(shí)色度可降低至１１度；投加二氧化氯１．０ｍｇ／Ｌ時(shí)色度可降低至１０度；投加二氧化氯１．５ｍｇ／Ｌ（或大于１．５ｍｇ／Ｌ）時(shí)色度可降低至９度。

１．３二氧化氯的消毒機(jī)理

二氧化氯是一種廣譜消毒劑，它對(duì)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）有很高的殺滅作用，能在ｐＨ值很寬的范圍內(nèi)殺死大腸桿菌，其殺滅效果與溫度Ｔ有關(guān)，是溫度（１／Ｔ）的函數(shù)，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)。二氧化氯以自由基單體存在，氯－氧鍵表現(xiàn)出明顯的雙鍵特征。Ｏ－Ｃｌ－Ｏ鍵的鍵角為１１７．５°，鍵長(zhǎng)為１．４７×１０ －１０ ｍ；二氧化氯具有共振 結(jié)構(gòu)，因?yàn)槁鹊模常滠壍滥軈⑴cＣ－π鍵的共軛。二氧化氯中的氯以正四價(jià)態(tài)存在，其活性為氯的２．５倍，即lv氣的有效氯含量為，而二氧化氯的有效氯含量為２６３％；二氧化氯的氧化能力是氯的２．６倍，殺菌活性*，是環(huán)氧乙烷的１０７５倍，一般認(rèn)為二氧化氯在空氣中濃度低于１ ｍＬ／ｍ３ 時(shí)對(duì)人體無(wú)害；溶解度為氯的５倍，在水中以純粹的溶解氣體的形 式存在，不易發(fā)生水解反應(yīng)，其水溶液在較高溫度與光照下會(huì)生成ＣｌＯ２ － 或ＣｌＯ３－；二氧化氯對(duì)細(xì)胞壁有較好的吸附性和透過性能，可有效的氧化細(xì)胞內(nèi)含疏基的酶；可與半胱氨酶、 色氨酶和游離脂肪酸反應(yīng)，快速控制生物蛋白質(zhì)的合成，使膜的滲透性增高，并能改變病毒衣殼蛋白，導(dǎo)致病毒滅活；二氧化氯可使致癌的稠環(huán)化合物降解成無(wú)致癌作用的物質(zhì)，可去除水中的Ｆｅ３＋，Ｍｎ２＋和色、 味等，對(duì)水中的酚可將其氧化成琨式支鏈酚，不會(huì)產(chǎn)生嗅味很大的氯酚。正是因其具有的廣譜消毒效果，二氧化氯在自來水消毒中的應(yīng)用有逐漸上升的趨勢(shì)。廣東二氧化氯發(fā)生器板材厚度

   １．４影響二氧化氯消毒效果的因素

    影響二氧化氯消毒效果的因素主要是溫度。隨著溫度的降低其殺菌 效力逐漸減弱，但消毒效果不受ｐＨ值的影響（ｐＨ在６～１０）。這使其對(duì)水質(zhì)ｐＨ的變化比氯有更強(qiáng)的適應(yīng)性，特別適用于堿度較高的水源水消毒。