新型水处理剂———二氧化氯

 

二氧化氯是优良的水消毒剂之一，它作为消毒剂 、氧化剂、杀生物剂、杀藻剂 、漂白剂 、除味剂 、清洁剂在其相关领域中正在得到普遍的应用。自二氧化氯问世以来，已先后被用于纸浆和纤维漂白、饮用水消毒、食品加工、肉类水果蔬菜的水产品灭菌与保鲜、工业冷却水和废水处理、临床医疗中的消毒灭菌、食品包装纸消毒和漂白、注水采油和油井解堵、卫生防疫消毒、油脂脱色及面粉和大米加工中的漂白和杀菌、水产养殖中的水体消毒和防病治病以及水厂杀藻和控制生物污染和管道淤塞等诸多方面。二氧化氯正在被用户接受和认可，是一种很有前途的消毒剂。二氧化氯的历史1811年汉弗莱·戴维先生发现二氧化氯，他反这种黄绿色的气体称为优氯。1940年，泰勒及其同事报道了一种具有强烈漂白性质的新型化学商品—亚氯酸钠。这些研究者也讨论了当酸化或同氯气反应时从亚氯酸钠中放出二氧化氯。亚氯酸钠（NaClO₂）已成功地用于饮用水处理50多年了，在1944年纽约州尼亚加拉瀑布城是首先应用NaClO₂控制给水的嗅和味的城市。今天，在欧洲和北美市政当局已广泛地使用NaClO₂发生二氧化氯ClO₂，在欧洲有成千家设施使用ClO₂，美国和加拿大也有600家以上水厂使用ClO₂。例如，意大利是用ClO₂处理饮用水的主要用户，不仅将ClO₂用于水消毒，而且在意大利南部钢厂（海水）、中部电厂（海水）、北部钢厂（海水）、南部纸浆厂（湖泊水）和地中海岛屿上的石油化工厂（海水）等用水和冷却水系统中用ClO₂用作为控制生物污染的药剂。我国也有崑山水厂等几十家水厂应用ClO₂消毒。二氧化氯作为消毒剂、漂白剂、脱味剂、清洁剂在其相关领域中正得到非常普遍的应用。例如，在肉类、水果和蔬菜加工、牛奶及乳品业、造纸业、制革和纺织业、循环冷却水和废水处理、油类和燃气工业、水产养殖业以及医疗场所等领域中的应用在逐年增加。近20年来，ClO₂应用日益增长，主要是因为ClO₂已被证明作为一种替代包括从常规的液氯到臭氧O₃等其他消毒工艺的消毒剂 以及漂白是可行和有效的。 二氧化氯化学ClO₂的电子对排布是平面三角形，氯（Cl）为sp²杂化，孤对电子对占据一个杂化轨道，分子的形状为V形，键角为117.4°，在分子中还有一个离域π键垂直于分子平面，键长为1.47Å（1 Å=0.1nm）。虽然ClO₂的电子分布呈不饱和状态（有顺磁性），但没有明显的二聚或多聚的倾向，ClO₂在水溶液中以ClO₂分子型体存在，有利于在水中扩散。ClO₂在室温下是气体，25℃时ClO₂在水溶液中溶解度比Cl₂大5倍左右。当杀灭和失活水中细菌、病毒和浮游动物时，采用ClO₂作为消毒剂，它与其维持生命所必需的氨基酸反应，而达到消毒目的。 二氧化氯的优良性能由于二氧化氯具有很强的反应活性和氧化能力，因此 在水处理中表现出有优良的消毒效果和氧化作用。ClO₂在饮用水消毒中几乎不形成氯仿CHCl₃等有机卤代物，且杀灭细菌、病毒、藻类和浮游动物等的效果好于液氯，在水消毒过程中未产生致突变物质，其Ames试验和小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验均呈现阴性结果；ClO₂与水中无机物和有机物，尤其有机物的反应表现以氧化作用为主；而液氯则以氯取代为主，Cl₂与水中前驱物质作用形成了显著数量的CHCl₃等有机物。自从ClO₂作为一种消毒剂用于水处理工艺中以来，已对它消毒效果进行了许多研究。ClO₂在水中不水解，并在较宽PH值范围内（PH=6～9）是稳定的，使ClO₂在水消毒中引起关注。二氧化氯作为饮用水消毒剂的优点有：（1）          ClO₂在失活病毒、隐孢子虫和贾第虫方面比Cl₂更有效；（2）          ClO₂不形成氯仿等有机卤代物；（3）          ClO₂杀菌特性几乎不受PH影响，且杀菌效果明显好于Cl₂；（4）          ClO₂可用于控制藻类、腐蚀植物和酚类化合物产生的嗅和味问题；（5）          ClO₂氧化铁、锰、硫化物、氰化物和亚硝酸盐以及许多有机物；（6）          ClO₂在水中的剩余量，将处长或保证管网水中的消毒作用；（7）          ClO₂不与氨反应，也不与溴化物反应形成溴或溴酸盐；（8）          ClO₂在减少杀灭斑贻贝方面是有效的。