二氧化氯發(fā)生器產(chǎn)生的二氧化氯在水處理中起什么作用,復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器所產(chǎn)生的二氧化氯是較好的一種消毒劑,1,1、氯氣與二氧化氯的對比,氯氣是人們最為熟悉的傳統(tǒng)的水處理用消毒劑。但氯氣消毒具有如下缺點(diǎn)：(1)氯會與水中腐植酸類物反應(yīng)形成致癌的鹵代烴(thms);(2)氯會與酚類反應(yīng)形成具有怪味的氯酚;(3)氯與水中的氨反應(yīng)形成消毒效力低氯胺，而且排入水體對魚類有危害;(4)氯在ph值較高時(shí)消毒效力大幅度下降;(5)氯長期使用用會引起某些微生物的抗藥性。有鑒于此，人們對其他的時(shí)代用消毒劑生產(chǎn)了很大的興趣并進(jìn)行了廣泛的研究，其中二氧化氯在最近幾年更是引起了人們的極大關(guān)注。,2,二氧化氯于1811年首先由humphreydavey制得。于1921年用于紙漿的漂白。在水處理中的應(yīng)用始自1944年。當(dāng)時(shí)美國niaharafalls水廠為控制水中由于藻類繁殖與酚污染所產(chǎn)生的氣味，率先使用二氧化氯獲得成功。到目前僅在美國就有400多家水廠應(yīng)用二氧化氯。在歐洲，二氧化氯的使用更為普遍，已有數(shù)千家水廠在應(yīng)用。使用二氧化氯的目的包括除臭除味、脫色、消毒、除鐵除錳、控制鹵代烴的形成等。,3,2、二氧化氯的性質(zhì)與制備,二氧化氯是一種黃綠色氣體，具體與氯相似的刺激性氣味，沸點(diǎn)11，凝固點(diǎn)59。二氧化氯的液體與氣體極不穩(wěn)定，在空氣中濃度為10%時(shí)就可能爆炸。到目前為止，將二氧化氯液化儲存的種種努力都沒有成功，只能在使用現(xiàn)場臨時(shí)制備。,4,二氧化氯易溶于水，溶解度約為氯的5倍。與氯不同，二氧化氯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)。二氧化氯的水溶液在較高溫度與光照下，會生成clo2-與clo3-，因此應(yīng)在陰涼避光處存放。二氧化氯溶液濃度在10g/l以下時(shí)，基本沒有爆炸的危險(xiǎn)。,5,制備二氧化氯的起始原料有氯酸鈉與亞氯酸鈉，在水處理領(lǐng)域，二氧化氯的使用量一般不大，幾乎全都亞氯酸鈉為原料，與氯反應(yīng)以制備二氧化氯：2naclo2+cl2+cl22clo2+2nacl,6,為使亞氯酸鈉反應(yīng)完全，獲得高的轉(zhuǎn)化率，一般要使用過量的氯氣(但過量倍數(shù)應(yīng)盡量小，以減少產(chǎn)生品中的殘余氯)和較高濃度的亞氯酸鈉，并在酸性條件下反應(yīng)。二氧化氯發(fā)生器廠家根據(jù)上述工藝設(shè)計(jì)了20kg/h二氧化氯發(fā)生器，經(jīng)在某化肥廠實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)，表面二氧化氯產(chǎn)率達(dá)90%以上，產(chǎn)量達(dá)設(shè)計(jì)要求。,7,為了盡可能提高產(chǎn)物中二氧化氯純度，已有報(bào)道采用電解亞氯酸鈉液的辦法，同時(shí)用空氣將二氧化氯吹脫出來，然后再加入水中。除此之外，將二氧化氯溶解于含碳酸鈉、硼酸鈉及過氧化物的水溶液中，濃度在百分之幾時(shí)可穩(wěn)定存在，此即所謂穩(wěn)定二氧化氯溶液，國內(nèi)已有生產(chǎn)。這是一種性能良好的廣譜消毒劑，為獲得更好的殺菌效果。一般需加酸活化之后再用。果內(nèi)市場上有通過電解食鹽水以制備二氧化氯的裝置，據(jù)稱可同時(shí)產(chǎn)生含clo2、o3、h2o2的復(fù)合消毒劑。但該類裝置內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)為何，尚未見到研究報(bào)道。,8,3、二氧化氯的分析測試方法,對二氧化氯的分析測試主要基于它的顏色與氧化作用。二氧化氯在360nm處具有一吸收峰。氯的其他成分在360nm處吸光度很低，因此可用分光光度計(jì)直接測量其濃度，用于監(jiān)測二氧化氯發(fā)生器的運(yùn)行情況極為方便。,9,二氧化氯的氧化作用會使某些有色物質(zhì)(如氧化還原指示劑)顏色發(fā)生變化，通過有色物質(zhì)色度的變化可測量二氧化氯。該法比較靈敏，可測量較低濃度的二氧化氯。曾被研究過的發(fā)色物質(zhì)有酸性鉻紫k、h-二乙基對苯二胺(dpd)是美國水與廢水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)法推薦的分析試劑。,10,常用的碘量法也可用于分析測定。aieta用碘量法在不同的ph值下分不滴定，可同時(shí)測定水中clo2、cl2、clo2、clo3。靈敏度與準(zhǔn)確度均令人滿意?？捎糜谒懈鞣N成分的氯的殘余量。對于clo2、clo3，現(xiàn)在已有研究者用fia(流動注射分析)與ic(離子色譜法)法來進(jìn)行分析。,11,4、二氧化氯在水中與某些物質(zhì)的反應(yīng),4、1與無機(jī)物的反應(yīng)二氧化氯可將水中溶解的還原態(tài)鐵、錳氧化，對去除鐵、錳很有效。反應(yīng)式如下：2clo2+5mn2+6h2o5mno2+2cl-+12h+clo2+5fe(hco3)2+3h2o5fe(oh)3+10co2+cl+h+,12,作為氧化劑，二氧化氯氧化能力比過氧化氫強(qiáng)，而比臭氧弱，因此在水中與過氧化氫或臭氧共存時(shí)，會發(fā)生如下反應(yīng)：2clo2+h2o2+2oh-2clo2-+2h2o+o2clo2+o3clo3+o2,13,從上反應(yīng)看，目前復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器所產(chǎn)生的二氧化氯、過氧化氫、臭氧相互之間會消耗。如何避免這種消耗，提高其復(fù)合使用效果，值得進(jìn)一步研究。,14,4.2與有機(jī)物的反應(yīng)二氧化氯與水中有機(jī)物的反應(yīng)比較復(fù)雜，主要發(fā)生氧化反應(yīng)，與氯不同，它不會發(fā)生取代與加成反應(yīng)。其中特別值得注意的是，二氧化氯與酚反應(yīng)不會生成有味的氯酚，而是將其氧化。二氧化氯與腐植酸反應(yīng)，不會生成三氯甲烷，主要生成苯多羧酸、二元脂肪酸、羧苯基二羥乙酸、一元脂肪酸四類氧化產(chǎn)物，它們的致突變性比較低。,15,5、二氧化氯的消毒作用,實(shí)驗(yàn)研究表明，二氧化氯對大腸桿菌、脊髓灰質(zhì)炎病毒、甲肝病毒、蘭伯氏賈第蟲胞囊、尖刺賈第蟲胞囊等均有很好的殺滅作用，效果優(yōu)于自由氯11。對消毒劑能力的評價(jià)，通常用達(dá)到一定殺滅率時(shí)所需的濃度與時(shí)間的乘積ct為指標(biāo)，ct值越低，消毒效果越好。表1給出了4種常用消毒劑殺滅不同微生物的ct值，濃度單位為mg/l，時(shí)間單位為min，殺滅率為99%。,16,對消毒的評價(jià)要綜合考慮到殺生能力與水中的穩(wěn)定性。對水處理常用的4種消毒劑(氯、二氧化氯、臭氧、氯胺)而言，從殺生能力看，臭氧二氧化氯氯氯胺;從穩(wěn)定性看，氯胺二氧化氯氯臭氧。綜合而言，二氧化氯是其中較好的一種消毒劑。,17,與氯不同，二氧化氯的一個(gè)重要特點(diǎn)是在堿性ph條件下仍具有很好的殺菌能力。由于二氧化氯不會與氨反應(yīng)，因此在高ph值的含氨的系統(tǒng)中可發(fā)揮極好的殺菌作用。而且二氧化氯對藻類也具有很好的殺滅作用。,18,關(guān)于二氧化氯的殺菌機(jī)理，有很多解釋。有人認(rèn)為二氧化氯會附著在細(xì)胞壁上，然后穿過細(xì)胞壁與含疏基的酶反應(yīng)而使細(xì)菌死亡。二氧化氯會很快地抑制蛋白質(zhì)的合成，在與二氧化氯接觸的幾秒鐘之后，細(xì)胞就不能將用c14標(biāo)記的氨基酸合成為蛋白質(zhì)。,19,6、二氧化氯在水處理中的應(yīng)用,6.1給水處理二氧化氯是強(qiáng)氧化劑，它不會與水中有機(jī)物發(fā)生取代反應(yīng)。對于受污染的含酚的源水，以二氧化氯代替氯氣消毒，不會產(chǎn)生具有怪味的氯酚。二氧化氯與水中腐植反應(yīng)，不會生成三氯甲烷。通常在水廠入水口投加二氧化氯代替預(yù)氯化，通過其后的凝聚、沉淀、過濾去除腐植酸或使腐植酸改性，可大幅度降低三氯甲烷的形成量，然后在出廠前加氯以維持網(wǎng)消毒劑殘余量。筆者的研究也表明，應(yīng)用二氧化氯消毒時(shí)，不會形成量隨投氯量、ph值、cod值的升高而升高。而且二氧化氯與氯復(fù)配使用也會抑制三氯甲烷的形成。黃君禮等人研究了氯、二氧化氯與黃腐酸反應(yīng)時(shí)三氯甲烷的形成量，結(jié)果與此類似。有研究表明，二氧化氯對一些使水帶有泥腥怪味的物質(zhì)，如1，10-二甲基-9-十氫萘醇、2，3，6-三氯苯甲醚、2-甲基異茨醇等，具有很好的去除效果，其去除效率要高于臭氧、高錳酸鉀、氯氣。,20,6.2排水處理城市污水經(jīng)二級處理排放水體時(shí)，往往需要消毒以殺滅腸道傳染病致病菌。由于污水中氨的存在，會消耗大量的氯形成氯氨。氯氨消毒作用緩慢，在水體中比較穩(wěn)定，會對魚類造成危害。改用二氧化氯消毒，則可避免這些弊端，而且可減少向水體排放的鹵帶烴的量。對于某些氯有耐性的病毒，二氧化氯也具有很好的殺滅效果，這對于醫(yī)院污水的消毒處理具有特別的意義。對工業(yè)廢水，利用二氧化氯的強(qiáng)氧化性，可有效除去氰、酚、硫化物等污染物。,21,6.3工業(yè)循環(huán)冷卻水處理為控制循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的菌藻繁殖，通常需投加氯氣。目前循環(huán)冷卻水系統(tǒng)傾向于采用堿性磷系,配方，在ph8以上運(yùn)行。而且由于工藝介質(zhì)的泄露、水質(zhì)穩(wěn)定劑的使用(磷系水質(zhì)穩(wěn)定劑本身即是菌藻的養(yǎng)料)，循環(huán)水水質(zhì)往往較差，此時(shí)氯氣殺生效果大大降低。若改用二氧化氯則可取得較好的消毒效果。may-ack16對比研究了用二氧化氯與氯控制306不銹鋼熱交換管上生物膜的附著，結(jié)果表明二氧化氯可更有效地抑制生物膜的附著。筆者在某化肥廠循環(huán)水系統(tǒng)應(yīng)用二氧化氯消毒的實(shí)驗(yàn)也表明，二氧化氯是一種效果良好的消毒劑。,22,6.4油田注井水處理油田采油時(shí)，多采用注水開采方式，此時(shí)往往伴隨采出大量的水，為保護(hù)環(huán)境、節(jié)約水資源，這些水不能任意排放，需