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本文詳細(xì)地介紹了二氧化氯的物理、化學(xué)性質(zhì)、消毒機(jī)理、投加量與接觸時(shí)間，以及投加過(guò)程中需注意的事項(xiàng)等。對(duì)水廠(chǎng)工作人員提供了很好地參考借鑒作用。
二氧化氯在水廠(chǎng)的應(yīng)用水質(zhì)檢測(cè)儀器，水質(zhì)分析儀器
二氧化氯
一、性質(zhì)：
（一）、物理性質(zhì)：
①、二氧化氯ClO2摩爾質(zhì)量為67.453g/mol是在自然界中*或幾乎*以單體游離原子團(tuán)整體存在的少數(shù)化合物之一。ClO2熔點(diǎn)-59℃，沸點(diǎn)11℃。常溫下是黃綠色或橘紅色氣體，ClO2蒸氣在外觀(guān)和味道上酷似氯氣，有窒息性臭味，當(dāng)溶液中ClO2濃度高于30%或空氣中大于10%，易發(fā)生低水平爆炸，在有機(jī)蒸氣條件下，這種爆炸可能變得強(qiáng)烈。
②、二氧化氯不穩(wěn)定、受熱或遇光易分解成氧和氯。
③、二氧化氯氣體易溶于水，其溶解度約是Cl2的5倍，溶解中形成黃綠色的溶液，具有與Cl2近似的辛辣的刺激性氣味。
（二）、化學(xué)性質(zhì)：
①、二氧化氯系一強(qiáng)氧化劑，其有效氯是氯氣的2.6倍，與很多物質(zhì)都能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，二氧化氯腐蝕性很強(qiáng)。
②、二氧化氯能與很多無(wú)機(jī)和有機(jī)污染物發(fā)生氧化反應(yīng)其中包括鐵、錳、硫化物、氰化物和含氮化物等無(wú)機(jī)物以及酚類(lèi)、有機(jī)硫化物、多環(huán)芳烴、胺類(lèi)、不飽和化合物、醇醛和碳水化物以及氨基酸和農(nóng)藥等有機(jī)物反應(yīng)。
③、在2-30℃內(nèi)測(cè)定亞硝酸鹽和4-甲基酚的阿累尼烏斯圖給出了很好的線(xiàn)性關(guān)系，每升高1℃其表現(xiàn)速率常數(shù)分別增加4%和7%。
二、二氧化氯的消毒機(jī)理及特性：
二氧化氯對(duì)微生物的滅活機(jī)理：先進(jìn)入微生物體內(nèi)，然后破壞微生物體內(nèi)的酶和蛋白質(zhì)以達(dá)到滅活微生物的目的，但二氧化氯對(duì)細(xì)胞壁有較強(qiáng)的吸附和穿透能力，特別是在低濃度時(shí)更加突出。二氧化氯主要通過(guò)兩種機(jī)理滅活微生物，（一）、是二氧化氯與微生物體內(nèi)的生物分子反應(yīng)。（二）、是二氧化氯影響微生物的生理功能。
三、影響二氧化氯消毒效果的因素：
1、水溫：與液氯消毒相似，溫度越高，二氧化氯的殺菌效力越大。在同等條件下，當(dāng)體系溫度從20℃降到10℃時(shí)，二氧化氯對(duì)隱孢子蟲(chóng)的滅活效率降低了4%。溫度低時(shí)二氧化氯的消毒能力較差，大約5℃時(shí)要比20℃時(shí)多消毒劑31%～35%。
2、pH值：適應(yīng)范圍寬。ClO2分解是pH和OH-濃度的函數(shù)：
當(dāng)pH值＞9時(shí)
2 ClO2+2 OH-= ClO2- + ClO3-+H2O （岐化反應(yīng)）
3、懸浮物：懸浮物能阻礙二氧化氯直接與細(xì)菌等微生物的接觸，從而不利于二氧化氯對(duì)微生物的滅活。
4、二氧化氯投加量與接觸時(shí)間：
二氧化氯對(duì)微生物的滅活效果隨其投加量的增高而提高，消毒劑對(duì)微生物的總體滅活效果取決于殘余消毒劑濃度與接觸時(shí)間的乘積，因此延長(zhǎng)接觸時(shí)間也有助于提高消毒劑的滅菌效果，但出水余量不可過(guò)高，否則易產(chǎn)生異味和提高色度。
5、光對(duì)二氧化氯的影響：
二氧化氯化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，見(jiàn)光極易分解，以穩(wěn)定性液體二氧化氯的衰減為例，在二氧化氯初始濃度為1mg/l，衰減時(shí)間為20分鐘，陽(yáng)光直射、室內(nèi)有光、室內(nèi)無(wú)光下的二氧化氯殘余率分別為12.12%（實(shí)測(cè)值）88.55%（實(shí)測(cè)值）99.85%（計(jì)算值）。
四、投加量的一般控制：
投加量可分為兩部分：一部分是為了殺滅細(xì)菌除藻類(lèi)、蚤類(lèi)、氧
化有機(jī)物等而消耗的量，這部分和原水水質(zhì)情況有關(guān)，另一部分是剩余量，是為了滿(mǎn)足水在管網(wǎng)中有持續(xù)殺菌能力，現(xiàn)國(guó)標(biāo)規(guī)定出口不低于0.1mg/l，但在夏季應(yīng)相應(yīng)提高。在夏季水溫高時(shí)二氧化氯在水中衰減散失的比較快，但不宜過(guò)高如果超過(guò)0.5mg/l，水在加熱時(shí)產(chǎn)生異味（崔福義）并增加出水廠(chǎng)水的色度，增加亞氯酸鹽、氯酸鹽含量。應(yīng)多點(diǎn)投加充分發(fā)揮二氧化氯在低濃度時(shí)滅活性突出的特點(diǎn)。
五、二氧化氯投加需注意的其它事項(xiàng)：
1、因二氧化氯具有遇光分解的特性，如果沉淀池濾池的采光條件較好，應(yīng)在投加二氧化氯時(shí)在沉淀池和濾池增加避光設(shè)施，否則將會(huì)出現(xiàn)以下情況：
①二氧化氯遇光分解，使二氧化氯不能充發(fā)揮作用，并分解產(chǎn)生亞氯酸鹽、氯酸鹽。
ClO2+ H2O =ClO2- + ClO3+2H+
②在反應(yīng)池和沉淀池的過(guò)渡段、濾池（恒水位工作）滯水區(qū)存在藻、蚤類(lèi)的二次繁殖問(wèn)題。（二氧氯因自身分解及遇光分解，滯水區(qū)二氧氯濃度很低，藻、蚤類(lèi)具有趨光性，為二次繁殖提供有利條件。）（夏季在斜板和濾池排水槽及池壁生長(zhǎng)藻細(xì)胞成層的黏物質(zhì)，形成一層潤(rùn)滑層，影響感官效果和水質(zhì)，主要原因也是光。）
③由于光照強(qiáng)度的不同使沉淀池，濾池出口余ClO2變化較大，必將影響清水池出口余ClO2的穩(wěn)定性。
2、二次投加后的水，在清水池不宜儲(chǔ)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。二氧化氯靜態(tài)衰減結(jié)果表明，二氧化氯濃度降低的大部分（50%--60%）發(fā)生在與水接觸的10min內(nèi)，在與水接觸10min后的1天內(nèi)，二氧化氯濃度降低了20%--40%。實(shí)際在清水池的衰減速度更快。
3、沉淀池和濾池的負(fù)荷不易過(guò)低，防止二氧化氯自身?yè)]發(fā)和分解。
六、ClO2的無(wú)機(jī)副產(chǎn)物的產(chǎn)生主要途徑：
(1) 、在用ClO2凈化飲用水時(shí)，大約有50%～70%參與反應(yīng)的ClO2轉(zhuǎn)化為ClO2—和ClO3—并殘留在水中。
(2)、在光和熱的作用下也會(huì)產(chǎn)生ClO2—和ClO3— 。
(3)、ClO2 的強(qiáng)氧化性在與水中的某些還原物質(zhì)反應(yīng)而形成ClO2— 。
(4)、ClO2在堿性介質(zhì)中也會(huì)發(fā)生酸化反應(yīng)，生成ClO2—和ClO3—。
(5)、化學(xué)法產(chǎn)生二氧化氯的過(guò)程中，由反應(yīng)條件的限制可造成不*反應(yīng)和非定量投加，將會(huì)導(dǎo)制產(chǎn)物中ClO2—和ClO3— 的增加。
七、如何zui大限度減少無(wú)機(jī)副產(chǎn)物量：
（1）、若用氯酸鹽法，可設(shè)法提高反應(yīng)原料的轉(zhuǎn)換效率，探求反應(yīng)的*濃度、酸度、溫度、壓力。
（2）、要做好水源保護(hù)工作，提高二氧化氯應(yīng)用工序之前處理工藝的效率，zui大程度地降低水體與二氧化氯投加量以及有機(jī)和無(wú)機(jī)副產(chǎn)物的生成量。
（3）、在二氧化氯應(yīng)用工藝階段注意適量投加二氧化氯在滿(mǎn)足氧化和消毒要求的情況下，盡量減少二氧化氯的殘余量，并且不要使二氧化氯暴露在陽(yáng)光下而分解，同時(shí)注意水體的pH 值等條件，充分發(fā)揮二氧化氯的氧化能力。
八、亞氯酸鹽的去除技術(shù)：
在凈水工藝中去除亞氯酸鹽的應(yīng)用技術(shù)，基本上都是氧化還原法，還原法包括硫化物，亞鐵和活性炭吸附等還原產(chǎn)物為Cl— 。氧化法有臭氧氧化等氧化產(chǎn)物為氯酸性。
九、二氧化氯凈化飲用水的優(yōu)勢(shì)與不足：
主要優(yōu)點(diǎn)：
①二氧化氯對(duì)病毒的滅活能力比氯氣強(qiáng)，特別是對(duì)隱孢子蟲(chóng)，賈第蟲(chóng)的滅活效果好。
②幾乎不產(chǎn)生鹵代消毒副產(chǎn)物。
③二氧化氯能氧化去除鐵、錳、硫化物等，可以提高混凝效果。④可以有效去除由藻類(lèi)或腐敗生物引起的嗅、味、色，有效去除
致臭的氯酚類(lèi)化合物，除臭效果比氯氣好。
⑤適用的水質(zhì)范圍廣，適用pH值范圍大。
主要不足：
①凈化過(guò)程中產(chǎn)生亞氯酸鹽和氯酸鹽等副產(chǎn)物。
②發(fā)生器優(yōu)化運(yùn)行控制有一定的難度，運(yùn)行不佳時(shí)容易導(dǎo)致亞氯酸鹽，氯酸鹽等進(jìn)入水體，并由此引起更多副產(chǎn)物問(wèn)題。
③制造成本比氯氣高。
④二氧化氯氧化能力強(qiáng)，易分解，必須現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生，使用不夠方便。
十、二氧化氯凈化副產(chǎn)物的危害：
二氧化氯副產(chǎn)物主要是ClO2- ClO3- ，而其中ClO2-的作用zui強(qiáng)，但較氯氣所產(chǎn)生的副產(chǎn)物小的多。
高劑量的二氧化氯可能會(huì)在人體內(nèi)產(chǎn)生過(guò)量氧化氫，將液體中的單質(zhì)碘氧化成活性形成，活性碘會(huì)與胃腸中的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物結(jié)合成碘化有機(jī)物，從而干擾碘的吸收代謝并抑制其生理活性，抑制甲狀腺素的分泌而導(dǎo)致血清中甲狀腺素的降低，引起胎兒腦質(zhì)增生。當(dāng)飲食中脂肪和鈣的含量較高時(shí)，二氧化氯還可使血液中的膽固醇濃度升高和增大血小板個(gè)體，增加心血管病?；疾÷?，損害肝、腎和中樞神經(jīng)系統(tǒng)。消毒副產(chǎn)物亞氯酸有較大的毒理學(xué)影響。亞氯酸鹽能使紅細(xì)胞氧化變性成為無(wú)色的正鐵血紅蛋白，引起溶血性貧血，導(dǎo)致生物個(gè)體成加速度減慢和幼胎夭折！還能影響肝功能和免疫反應(yīng)，毒害性腺使含硫基因受抑制，肝產(chǎn)生壞死病變，腎和心肌營(yíng)養(yǎng)不良。亞氯酸鹽被癌癥研究所確定為致癌物類(lèi)。氯酸鹽屬于中等毒性的化合物，會(huì)引起腎功能衰竭。
二氧化氯，氯酸和亞氯酸的綜合作用能引起質(zhì)突變，使精子畸形，血液和尿液化學(xué)成分異常。因此有些人認(rèn)為二氧化氯消毒的危險(xiǎn)潛在不亞于加氯。不過(guò)上述研究結(jié)果都是在較高濃度和較高的攝入劑量下獲得的。當(dāng)濃度低于2 mg/L時(shí)，并沒(méi)有觀(guān)察到對(duì)實(shí)驗(yàn)個(gè)體有顯著的生理影響。另外據(jù)研究在低于5 mg/L 的濃度時(shí)，二氧化氯、氯酸和亞氯酸在生物體的蓄積作用，亞慢性中毒和致突變作用都不明顯。所以在采用二氧化氯消毒時(shí)，如果嚴(yán)格控制管網(wǎng)中的ClO2- ClO3- ClO2-的含量，則應(yīng)當(dāng)是能保證飲用水安全的。
目前根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，認(rèn)為安全濃度的界限為10~~100 mg/L 由于二氧化氯在水溶液中消耗較快，世界衛(wèi)生組織認(rèn)為設(shè)置亞氯酸鹽指標(biāo)限值已能保證毒性安全要求，可不用進(jìn)一步設(shè)置其他毒理準(zhǔn)則（新國(guó)標(biāo)0.7 mg/L）
據(jù)研究，所生成的亞氯酸鹽和氯酸鹽的數(shù)量還與總有機(jī)碳含量有關(guān)，當(dāng)二氧化氯與總機(jī)碳的比例低于0.4時(shí)水處理效果*。所以有人建議在投二氧化氯后采用活性碳或其他還原劑（如亞鐵鹽）進(jìn)行后續(xù)處理。
十一、濾后水二氧化氯的衰減規(guī)律及亞氯酸鹽的生成規(guī)律：
二氧化氯反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)而減少，反應(yīng)前期衰減較快，后期衰減平緩，二氧化氯投加量越大，快速衰減所需要時(shí)間就越短。投加量3.23mg/L時(shí)，二氧化氯基本在1小時(shí)內(nèi)完成快速衰減，之后衰減趨向平緩，而投加量2.04 mg /L的二氧化氯在6小時(shí)內(nèi)都維持著較快的衰減速度。
亞氯酸根隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)而增多，二氧化氯投加量越大，時(shí)間內(nèi)生成亞氯酸根越多，經(jīng)過(guò)24小時(shí)后，二氧化氯投加量0.51mg/L 2.04 mg/L 3.24 mg/L時(shí)，亞氯酸根的轉(zhuǎn)換率分別為58.3% 72.4%和65.1%。
十二、水中二氧化氯及副產(chǎn)物的控制：
（1）、二氧化氯在投加量的限制，是為了避免水中二氧化氯及其衍生物對(duì)人體健康構(gòu)成威脅，因此一些國(guó)家和組織對(duì)二氧化氯投加量和出廠(chǎng)二氧化氯余量及其氯酸鹽做出了嚴(yán)格規(guī)定。在感官角度上對(duì)二氧化氯濃度的要求，通常從感官性能要求，二氧化氯濃度要小于0.4mg/L（味閾）指標(biāo)值為0.7 mg/L按一般實(shí)踐中人體的感覺(jué)反應(yīng)，水中二氧化氯的zui大濃度在0.42——0.45 mg/L以下時(shí)對(duì)水沒(méi)有異臭味的影響。（新國(guó)標(biāo)0.8mg/L ）
（2）、過(guò)量二氧化氯和副產(chǎn)物的控制：
1、提高二氧化氯產(chǎn)品的純度，改善工藝提高控制的度。
2、改進(jìn)水處理工藝。如采用避光，減少跌水，縮短工藝流程的時(shí)間等措施。
3、去除消毒副產(chǎn)物。（例：在水中投加亞鐵）
4Fe+ClO2+10H2O=Fe(OH)3↓+Clˉ+8H+
4、去除過(guò)量的消毒劑。（例：在水投加CO2進(jìn)行碳酸化處理）
十三、適合二氧化氯處理的水質(zhì)條件：
1、原水中含有大量的腐殖酸，富里酸等天然有機(jī)物質(zhì)或受到有機(jī)污染的地表水廠(chǎng)。
2、因大量藻類(lèi)和真菌繁殖而產(chǎn)生的色、臭、味的水源。
3、PH和氨氮含量較高的水源。
4、原水的酚濃度高，并且氯酚是水產(chǎn)生味的主要來(lái)源。
5、鐵、錳含量較高，要采用化學(xué)氧化去除的水源。
6、采用氯消毒會(huì)使三氯甲烷嚴(yán)重超標(biāo)的水源等。
十四、二氧化氯投加量及投加點(diǎn)：
1、預(yù)處理：用于預(yù)處理除鐵、除錳、除藻時(shí)一般投加0.5-3.0mg/L
（一般是氯化所需劑量的30%----50%）若同時(shí)除臭則還要有所提高，但一般不超過(guò)5mg/L。
投加點(diǎn)一般設(shè)在混凝劑加注前的5min左右，以二氧化氯與被去除物質(zhì)所需的反應(yīng)時(shí)間而定，接觸時(shí)間約為15--30min，除臭時(shí)投加點(diǎn)可以設(shè)在濾后。
2、消毒處理：用于出廠(chǎng)飲用水消zui終處理時(shí)一般投加0.1--1.4mg/L水溫低時(shí)投量可加大；投加點(diǎn)一般設(shè)在濾后，接觸時(shí)間約為15--30 min。處理水中二氧化氯用于保證安全消毒的剩余濃度尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定各不相同，我國(guó)新水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定0.8—0.1mg/L。
總之，實(shí)踐中二氧化氯的投加量一般約為0.1—5.0mg/L，主要與原水水質(zhì)和加藥處理的目的有關(guān)。
空氣中ClO2的濃度毒性表現(xiàn)
5ppm 開(kāi)始對(duì)呼吸器官產(chǎn)生刺激
17ppm 氣味十分明顯
45ppm 對(duì)眼、鼻吼產(chǎn)生損傷性刺激
150ppm 動(dòng)物40分鐘死亡
350ppm 動(dòng)物迅速死去
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