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二氧化氯發(fā)生器基本知識

二氧化氯的特性

         二氧化氯是一種優(yōu)良的消毒劑和強(qiáng)氧化劑，又是一種含氯制劑，繼*代消毒劑液化氯（含Cl2、次氯酸鹽和漂白劑）、第二代消毒劑優(yōu)氯劑（二氯異青尿酸鈉）、第三代消毒劑氯精（三氯異青尿酸）后，二氧化氯被推崇為第四代消毒劑，是世界衛(wèi)生組織（WHO）和世界糧農(nóng)組織（FAO）向*推薦的A1級廣普、安全和的消毒劑。

二氧化氯的物理性質(zhì)

         二氧化氯常溫下為黃綠色或橘紅色氣體，帶有一種辛辣氣味，易溶于水，在20℃和30mmHg壓力下，二氧化氯在水中的溶解度為2.9克／升。溶解中形成黃綠色的溶液。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)-59.5℃，沸點(diǎn)9.9℃(壓力為731mmHg時的沸點(diǎn))。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，在實際應(yīng)用中，二氧化氯須避光保存，一般情況下，現(xiàn)使用，現(xiàn)制備。 

二氧化氯的化學(xué)特性

         二氧化氯是一種有多方面用途又有選擇性的氧化劑,它與各種有機(jī)和無機(jī)化合物反應(yīng)，這些反應(yīng)中許多都能用于包括水溶液和氣態(tài)蒸汽在內(nèi)的水處理和工業(yè)廢物處理上。

         二氧化氯屬強(qiáng)氧化劑，其有效氯是氯的2.6倍，可以與包括鐵、錳、硫化物、青化物和含氮化物等無機(jī)物以及酚類，有機(jī)硫化物，多環(huán)芳烴、胺類、不飽和化物，醇醛和碳水化合物以及氨基酸和農(nóng)務(wù)藥等有機(jī)物化合物反應(yīng)。

 二氧化氯的優(yōu)良性能及其作用

一、二氧化氯的優(yōu)良性能

         由于二氧化氯具有很強(qiáng)的反應(yīng)活性和氧化能力，因此在水處理中表現(xiàn)出優(yōu)良的消毒效果和氧化作用。二氧化氯在飲用水消毒中幾乎不形成氯仿等有機(jī)鹵代物，且殺滅細(xì)菌、病毒、藻類和浮游動物的效果好于液化氯，在水消毒過程中未產(chǎn)生致突變物質(zhì)，其Ames試驗和小鼠骨髓嗜多染紅細(xì)胞微核試驗均呈現(xiàn)陰性結(jié)果；二氧化氯與水中無機(jī)物和有機(jī)物，尤其是有機(jī)物的反應(yīng)表現(xiàn)以氧化作用為主，而液化氯則以氯取代為主，氣與水中前驅(qū)物質(zhì)作用形成了顯著數(shù)量的氯仿等有機(jī)鹵代物。

         二氧化氯具有良好的殺菌效果。按國家衛(wèi)生部消毒技術(shù)規(guī)范中規(guī)定我們選用*、大腸桿菌和枯草芽孢桿菌等純菌種，進(jìn)行二氧化氯消毒劑鑒定，結(jié)果表明，對這些純菌種的滅菌效果隨消毒劑投量的增加而增加，且二氧化氯的效果明顯好于氣。證明了二氧化氯對國家規(guī)定的消毒劑鑒定菌種的滅菌效果是顯著和的。二氧化氯對水中的非致病菌均也有非常好的滅菌效果。例如，二氧化氯對水中無色桿菌屬、假單孢桿菌屬、微感菌屬、鏈霉菌屬、梭狀芽孢桿菌屬、短桿菌屬、芽孢桿菌屬、芽孢放射菌屬、八疊球菌屬、葡萄球菌屬和微球菌屬等非致病菌（屬）均具有有效的殺滅效果。

         二氧化氯對細(xì)菌的殺滅效果明顯好于液化氯，并可在pH為3－9范圍內(nèi)有效地殺滅細(xì)菌；而液化氯只有在近中性條件（pH值為6.5－8.5）下可有效地殺死細(xì)菌；相對液化氯而言，二氧化氯所需投量較少，殺菌速率快。尤其二氧化氯可殺滅水中異養(yǎng)菌、鐵細(xì)菌和硫酸鹽還原菌等，且效果持久。二氧化氯的殺菌效果能持續(xù)很長時間，在管網(wǎng)系統(tǒng)中能夠保持一定的殘留。

         二氧化氯對水中病毒例如脊髓灰質(zhì)炎I型、柯薩奇病毒B3、艾可病毒II、腺病毒7型、單純皰疹病毒I型、流行性腮腺炎病毒、乙肝病毒、呼吸道病毒具有很好的消毒效果；對水中的藻類和浮游生物有很好的失活效果。二氧化氯不僅能殺死微生物，而且能分解殘留的細(xì)菌結(jié)構(gòu)，具有殺死孢子和病毒的作用，從而可以有效地控制細(xì)菌、藻類以及粘泥。

二、二氧化氯殺滅病毒和病菌的作用

         二氧化氯是一種廣譜型的消毒劑，二氧化氯能在pH值很寬的范圍內(nèi)能殺滅大腸桿菌、細(xì)菌芽孢、配水網(wǎng)中的異養(yǎng)菌、硫酸鹽還原菌及真菌等，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)。二氧化氯對孢子的殺滅作用比氯強(qiáng)，對水中的野生菌種、放線菌、孢子體等均有較好的殺滅作用。

三、二氧化氯的滅藻作用

         二氧化氯對藻類的控制主要是因為它對苯環(huán)有一定的親和性，能使苯環(huán)發(fā)生變化而無臭味。葉綠素中的吡咯與苯環(huán)非常類似，二氧化氯也同樣能作用于吡咯環(huán)。這樣，二氧化氯氧化葉綠素，植物新陳代謝終止，使得蛋白質(zhì)中的合成中斷。這個反應(yīng)結(jié)果

         對植物的損害在于原生質(zhì)脫水而帶來高滲的收縮（質(zhì)壁分離），這是個不可逆的過程，導(dǎo)致藻類死亡。

四、二氧化氯的漂白、脫色作用

         二氧化氯作為一種具有強(qiáng)氧化性和氧化過程中很少有有機(jī)鹵代物產(chǎn)生的氧化劑,在造紙、紙漿工業(yè)的漂白等行業(yè)已經(jīng)廣泛使用。使用ClO2作為漂白劑，與其他漂白劑和氣相比，ClO2可以提高白度，防止纖維強(qiáng)度降低，簡化生產(chǎn)工藝，避免產(chǎn)生游離氯而生成大量致癌物的危害。ClO2在漂白過程中還能殺滅微生物，有效地驅(qū)散紙漿中的粘液和無機(jī)沉積物，從而消除紙漿中固體塊狀的形成，提高紙張的質(zhì)量。

         利用二氧化氯的氧化作用，在適當(dāng)條件下，ClO2有很好的脫色作用。例如ClO2江蘇天倫染織實業(yè)公司及靖江市第三紡織廠，運(yùn)用混凝/ ClO2   組合法處理印染廢水，處理后的水質(zhì)pH分別從11-14降到7，12降到7；色度分別從1000降到50，600降到5，去除率達(dá)到95％和99.2％。其他指標(biāo)如COD、BOD5、SS、S2-均降低且達(dá)到國家行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。

五、二氧化氯的除臭作用

         ClO2可以與硫化物發(fā)生氧化反應(yīng)，而臭味往往是硫化物（如硫化銨、硫化氫、二甲基硫化物等）所致。ClO2氣體與有臭味的含硫污染物接觸之后，迅速發(fā)生氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)，從而除去臭氣。因此，將ClO2制成穩(wěn)定性溶液可用于冰箱、室內(nèi)空氣的除臭、滅菌等，口腔醫(yī)療上也用其消除口臭和煙臭。

六、二氧化氯的保鮮作用

         據(jù)有關(guān)報道，經(jīng)40～60mg/L濃度的二氧化氯水溶液浸漬五分鐘處理的禽肉類能有效地控制家禽軀體微生物污染，在5℃以下，可有效地延長儲藏期。海洋捕撈業(yè)運(yùn)用二氧化氯水溶液處理捕獲的對蝦，先使用40mg/L二氧化氯水溶液浸泡10-20分鐘，再用20mg/L二氧化氯的冰塊保鮮，對蝦不會變黑.二氧化氯消毒殺菌的同時，不會使生物蛋白質(zhì)變性而喪失已有的營養(yǎng)成分和價值，對水生物細(xì)胞無影響。

七、二氧化氯的氧化作用

         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(Mn02)，即：

         2CIO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+12H++2Cl-

         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(HC03)2+13H2O=5Fe(0H)3+10C032-+Cl-+21H＋

         3、二氧化氯對硫化物的氧化

         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(Sa2-)，即：

         8C1O2+5S2-+4H2O=5SO42-+8Cl-+8H+

         4、二氧化氯對青化物的氧化

         二氧化氯可以將青化物氧化成二氧化碳和氮，即：

         2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2C1-

         當(dāng)青化物的濃度為3.Omg／L，二氧化氯的投加量為5.Omg／L，其青化物的去除率一般都大于85％。

         5、二氧化氯對*的氧化

         二氧化氯對*的氧化去除效果隨著二氧化氯投加量的增加而提高(它對*的去除率明顯優(yōu)于液化氯)。當(dāng)源水中*濃度為2.Omg／L，加5mg／L二氧化氯時，*的去除率一般大于85％。傳統(tǒng)的氯消毒隨著液化氯投加量的增加，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。

         6、二氧化氯對有機(jī)物的氧化

          二氧化氯對有機(jī)物的氧化降解，與氯所不同的zui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。*，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％。通過研究和試驗表明，二氧化氯與黃腐酸幾乎不生成氯仿，而液化氯與黃腐酸反應(yīng)，則會生成大量氯仿。而且，氯仿的生成量隨著液化氯的投加量和水中腐殖質(zhì)含量的增加而增加。*是黃腐酸中zui多、zui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。

        二氧化氯與*的反應(yīng)的zui后產(chǎn)物是有機(jī)酸、水和二氧化碳，通過反應(yīng)，二氧化氯則被還原成氯離子。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。液化氯與黃腐酸的作用機(jī)理主要表現(xiàn)在液化氯與*的反應(yīng)過程：

        由此可見，液化氯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)果生成大量的氯仿和有機(jī)氯代物等有害物質(zhì)。因此，二氧化氯對酚類化合物都有比較好的去除效果。例如當(dāng)二氧化氯的投加量為5.0㎎/L時，它對*、簡苯三酚的去除率都在90%以上；而當(dāng)氯的投加量和二氧化氯相同時，它的去除率只有60%左右。二氧化氯對間甲酚的去除率為50%；而氯對它的去除率只有30%左右。

        因為二氧化氯與酚類化合物所產(chǎn)生的是“氧化還原反應(yīng)"，所以不會形成氯代酚；而氯與酚類化合物所產(chǎn)生的是“取代反應(yīng)"，所以會形成氯代酚。

二氧化氯的應(yīng)用說明

        二氧化氯問世以來，已經(jīng)先后被用于紙張和纖維漂白、飲用水消毒、食品加工、肉類水果蔬菜和水產(chǎn)品滅菌與保鮮、工業(yè)冷卻水和廢水處理、食品包裝紙消毒和漂白、注水采油和油井解堵、臨床醫(yī)療中的消毒滅菌、衛(wèi)生防疫消毒、油脂脫色及面粉和大米加工中的漂白和殺菌、水產(chǎn)養(yǎng)殖中的水體養(yǎng)殖消毒和防病治病以及水廠殺藻和控制生物污染和管道淤塞等諸多方面。

一、二氧化氯在引用水消毒中的應(yīng)用

        美國環(huán)境保護(hù)局進(jìn)行過幾項使用二氧化氯消毒水和廢水的研究，實驗證明二氧化氯是一種比氯更有效的殺病毒劑和殺細(xì)菌劑，而且在廣泛的pH范圍內(nèi)有效，成為大家喜歡使用的消毒劑。認(rèn)真控制二氧化氯消毒可減少形成有機(jī)氯代物的潛力。

二、使用二氧化氯控制三氯甲烷

        二氧化氯在水處理中的應(yīng)用，是多年來已被接受的一項事實，它曾經(jīng)是減少水源疾病的重要因素之一。但是三鹵甲烷的發(fā)現(xiàn)及其危及健康的作用卻提出了一個氯化和安全問題，認(rèn)為在保護(hù)飲用水免遭疾病傳染時也能產(chǎn)生致癌性的有機(jī)副產(chǎn)物。這種關(guān)注導(dǎo)致了對“國家臨時初級飲用水章程"的修改，以便控制飲用水中三鹵甲烷的濃度。

        八十年代初，美國印第安納州埃文斯維爾供排水公司和美國環(huán)境保護(hù)局（USEPA）發(fā)起了使用二氧化氯的評價研究，結(jié)果表明二氧化氯對減少三鹵甲烷是非常有效的，二氧化氯的效果促成了美國很多供排水公司把預(yù)消毒劑從氣改變?yōu)槎趸取?/span>

三、二氧化氯和氯：預(yù)氧化劑用于飲用水廠殺滅藻類

         與水凈化和水質(zhì)問題相關(guān)的藻類已引起人們的強(qiáng)烈關(guān)注。這些問題概括如下：

         1、藻類和胞外產(chǎn)物干擾物理/化學(xué)水凈化工藝；

         2、藻類通過凈化系統(tǒng)造成令人難以接受的水質(zhì)產(chǎn)生；

         藻類不僅產(chǎn)生影響神經(jīng)系統(tǒng)的肝毒素有害于消費(fèi)者的健康，而且產(chǎn)生藻類產(chǎn)物還能作為三鹵甲烷的前驅(qū)物質(zhì)和微生物及其異樣生物的養(yǎng)料來源。

         自20世紀(jì)70年代中期，南非弗里尼欣市蘭特水司比較了二氧化氯和氣作為原水的預(yù)氧化劑和殺藻劑的效果，并且進(jìn)行了下列研究：

         ①不同種藻類對兩種氧化劑的敏感性；

         ②藻類濃度對氧化效率的影響；

         ③氧化劑濃度和接觸時間對藻類存活率的影響。

         研究結(jié)果表明：在氯需要的1/3接觸時間內(nèi)，二氧化氯的效率是氯的2－10倍。用二氧化氯作預(yù)氧化劑時沒有三鹵甲烷的形成，但是用氯氧化含藻懸浮液在接觸2h內(nèi)形成三鹵甲烷達(dá)35μg/L。從這項研究中可明顯地得出：二氧化氯是這兩種消毒中使用較佳者。

四、二氧化氯對直流式冷卻系統(tǒng)的防污塞處理

         微生物污染是指在處理系統(tǒng)地表面產(chǎn)生不期望地生物粘泥沉積。生物粘泥主要由生物膜組成，其中的微生物包埋于由它們自身組成的聚合基質(zhì)中，形成復(fù)雜的粘泥沉積物。在工業(yè)環(huán)境中產(chǎn)生的生物粘泥，常常包含有生物膜，以及和它們有密切關(guān)系的無機(jī)顆粒、腐蝕產(chǎn)物和較大的污染微生物。

         意大利學(xué)者畢來梯（Belluati）等用二氧化氯處理直流式冷卻系統(tǒng)中的微生物污染取得了積極成果，研究證明二氧化氯在0.05-0.25mg/L的投加濃度下就能有效地控制生物污染地發(fā)生。

五、二氧化氯在煤氣廢水處理中的應(yīng)用

         將二氧化氯（ClO2）應(yīng)用于煤氣廢水（含高濃度酚類物質(zhì)）治理中，對二氧化氯投量與COD的比例關(guān)系、反應(yīng)時間對酚類物質(zhì)去除的影響、反應(yīng)過程中二氧化氯的消耗與ClO2-的形成做了比較。結(jié)果表明，在煤氣廢水中的COD與ClO2的濃度比為5.5，反應(yīng)進(jìn)行30min后，可以使廢水中可降解的酚類物質(zhì)基本去除。GC/MS表明，在處理過程中基本沒有氯代有機(jī)物生成。

二氧化氯可以有效去除煤氣廢水中的有機(jī)物質(zhì)，在實際廢水處理工藝中，如果在生化處理之后輔之以化學(xué)氧化，處理出的水就可以滿足循環(huán)冷卻水的要求，這不僅達(dá)到了廢水處理的目的，而且使廢水得到了回用。

六、二氧化氯在石油污染地下水治理中的應(yīng)用

         利用二氧化氯作為氧化劑，并結(jié)合曝氣、微生物技術(shù)及水利截獲技術(shù)使地下水中油類污染物的濃度較大程度地降低。

七、二氧化氯處理醫(yī)院污水

         醫(yī)院污水消毒目前國內(nèi)外主要采用液化氯、漂白劑（或漂白精）、次氯酸鈉、臭氧和二氧化氯等。用二氧化氯和氣對照處理醫(yī)院污水，進(jìn)行消毒處理實驗，考察二氧化氯對醫(yī)院污水地處理效果，得出以下結(jié)論：

         1、二氧化氯對國家規(guī)定的消毒劑鑒定菌種的殺滅效果是顯著和的，符合國家衛(wèi)生部的規(guī)定要求。

         2、二氧化氯對醫(yī)院污水中分離鑒定出來的非致病菌和致病菌的消毒效果明顯好于液化氯。

         3、二氧化氯可在pH=3.0-9.0范圍內(nèi)有效殺滅醫(yī)院污水中的細(xì)菌（含大腸桿菌），而氣只有在中性條件下才達(dá)到滿意效果。

         4、二氧化氯對醫(yī)院污水中COD和BOD5的去除效果優(yōu)于液化氯。

         5、建議二氧化氯處理醫(yī)院污水的運(yùn)行參數(shù)是：投量30-50mg/L，作用60-120min；在此條件下，處理后污水細(xì)菌總數(shù)均可達(dá)到GB48-83國家醫(yī)院污水排放標(biāo)準(zhǔn)和GB8978-88國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。

八、二氧化氯處理印染廢水

         印染廢水中助劑和漿料占廢水COD的70％以上，而染料只占COD的10％左右。但是，染料形成了印染廢水的主要特征之一——高色度。二氧化氯作為一種具有強(qiáng)氧化性和氧化過程中很少有有機(jī)鹵代物產(chǎn)生的氧化劑，用于處理印染廢水，在適當(dāng)條件下，具有很好的脫色效果，無返色現(xiàn)象，處理后的出水COD等指標(biāo)能達(dá)到國家GB8978-88排放標(biāo)準(zhǔn)。

九、二氧化氯用于殺滅成熟斑貽貝

         斑貽貝出沒于構(gòu)筑物進(jìn)水口和管線引起生物淤塞及其相關(guān)問題。二氧化氯是一種有效的殺菌劑，與氣相比，它在低濃度和接觸時間內(nèi)成功地殺死貽貝。在美國已成功使用二氧化氯消除成熟的斑貽貝侵蝕。

十、二氧化氯在注水采油中的應(yīng)用

         20世紀(jì)90年代以來，美國某些油田采用在常規(guī)酸中加入二氧化氯的方法處理地層和注水管線的堵塞收到了明顯效果。

         二氧化氯是一種*的氧化劑，它可優(yōu)先將FeS氧化成水潤濕性的氧化物，溶解了的鐵被酸中的添加劑螯合，酸化產(chǎn)生的硫化氫被氧化成SO42－或SO32－,因此不會產(chǎn)生FeS的再沉淀問題。二氧化氯也完夠氧化堵塞巖層的有機(jī)生物質(zhì)合任何聚合物殘渣，因此在常規(guī)酸中添加二氧化氯能有效地解決井眼周圍地巖層損害合注水管線中的淤渣問題，從而提高注水速度，降低壓力，增加生產(chǎn)能力。

十一、二氧化氯處理高濃度含青廢水

         二氧化氯是一種強(qiáng)氧化劑，它可將含青廢水中的CN－氧化成CO2和N2而達(dá)到凈化目的。

十二、二氧化氯在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

         大量的養(yǎng)殖實驗已證明二氧化氯對經(jīng)水傳播的病原微生物均具有較好的消毒效果，且對養(yǎng)殖動物生長發(fā)育沒有影響。有因其使用后不會導(dǎo)致病原體產(chǎn)生耐藥性和作用后無有害殘留物生成等特點(diǎn)，二氧化氯將會作為水產(chǎn)養(yǎng)殖用水消毒劑而被廣泛使用。

十三、二氧化氯的在醫(yī)療中的應(yīng)用

         二氧化氯可用于皮膚保護(hù)液、清潔劑和消毒劑，婦科消毒，口腔消毒，眼科消毒和治療眼疾，骨科消毒，外科消毒和傷面沖洗，哺乳動物消毒，還可用于防止組織紅腫；另外，二氧化氯在醫(yī)院其它方面也有應(yīng)用，如用于醫(yī)院污水的消毒，醫(yī)院廢物處理，醫(yī)療器械的即時消毒，醫(yī)院環(huán)境及空氣消毒等等。