一、二氧化氯的性質
二氧化氯是由漢費萊‐戴維于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-59.5℃,沸點9.9℃(壓力為731mmHg時的沸點)。在20℃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。對人體有刺激,當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、曝光或與有機質相接觸,會發(fā)生爆炸。因此,在實際應用中,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值很寬的范圍內殺滅大腸桿菌,其殺滅效果與溫度T有關,是溫度(1/T)的函數(shù),這一優(yōu)點彌補了因溫度升高而使二氧化氯在水中溶解度降低的缺點。二氧化氯在水中的擴散速度較氯快,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,對水中的放線菌、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/L。
2.2 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%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5~9的區(qū)間內,很快將硫化物(S2-)氧化成硫酸鹽(SO42-),即:
8ClO2+5S2-+4H2O=5SO42-+8Cl-+8H+
當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*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)于液氯)。當源水中*濃度為2.0mg/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 二氧化氯對有機物的氧化
二氧化氯對有機物的的氧化降解,與氯所不同的zui大特點是,它不會生成有機氯代物。二氧化氯可以控制三鹵甲烷(THM)的形成,減少總有機鹵的生成。*,三鹵甲烷的前驅物質通常有以下3類:一類是天然大分子有機物,如腐殖酸、灰黃霉酸等;另一類是小分子有機物,如酸類化合物、苯胺、苯醌、氨基酸等多種有機物;第三類是藻類及代謝產(chǎn)物。
我們知道,黃腐酸是腐殖質的主要組成物質,腐殖質里黃腐酸(FA)的含量高達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,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含量的增加而增加。
3、二氧化氯的殺菌消毒機理
二氧化氯是上*的含氯消毒劑中*的消毒劑(滅菌劑),它可以殺滅一切微生物,包括細菌繁殖體、細菌芽孢、真菌、分枝桿菌和病毒等。 其對微生物的殺滅機理為:二氧化氯對細胞壁有較強的吸附穿透能力,可有效地氧化細胞內含巰基的酶,還可以快速地抑制徽生物蛋白質的合成來破壞微生物。