二氧化氯发生器设备基础知识简介

 二氧化氯发生器基础知识

 二氧化氯的特性

 二氧化氯是一种优良的消毒剂和强氧化剂，又是一种含氯制剂，继**代消毒剂液氯（含Cl2、次氯酸盐和漂白粉）、第二代消毒剂优氯剂（二氯异氰尿酸钠）、第三代消毒剂氯精（三氯异氰尿酸）后，二氧化氯被推崇为第四代消毒剂，是世界卫生组织（WHO）和世界粮农组织（FAO）向全世界推荐的A1级广普、安全和高效的消毒剂。

 二氧化氯的物理性质

 二氧化氯常温下为黄绿色或橘红色气体，带有一种辛辣气味，易溶于水，在20℃和30mmHg压力下，二氧化氯在水中的溶解度为2.9克／升。溶解中形成黄绿色的溶液。在空气中的体积浓度超过10%时便有爆炸性，但在水溶液中则无危险性。比重为3.09克／升(11℃)，熔点-59.5℃，沸点9.9℃(压力为731mmHg时的沸点)。在水中能被光分解，与氨不起反应。对人体有刺激，当大气中二氧化氯含量为14mg／L时，就可使人觉察；45mg／L时，明显地刺激呼吸道。二氧化氯的挥发性较大，稍一曝气即从溶液中逸出。温度升高、曝光或与有机质相接触，会发生爆炸。因此，在实际应用中，二氧化氯须避光保存，一般情况下，现使用，现制备。

 二氧化氯的化学特性

 二氧化氯是一种有多方面用途又有选择性的氧化剂,它与各种有机和无机化合物反应，这些反应中许多都能用于包括水溶液和气态蒸汽在内的水处理和工业废物处理上。

 二氧化氯属强氧化剂，其有效氯是氯的2.6倍，可以与包括铁、锰、硫化物、氰化物和含氮化物等无机物以及酚类，有机硫化物，多环芳烃、胺类、不饱和化物，醇醛和碳水化合物以及氨基酸和农药等有机物化合物反应。

 二氧化氯的优良性能及其作用

 一、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优良的消毒效果和氧化作用。二氧化氯在饮用水消毒中几乎不形成氯仿等有机卤代物，且杀灭细菌、病毒、藻类和浮游动物的效果好于液氯，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；二氧化氯与水中无机物和有机物，尤其是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，氯气与水中前驱物质作用形成了显著数量的氯仿等有机卤代物。

 二氧化氯具有良好的杀菌效果。按国家卫生部消毒技术规范中规定我们选用金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和枯草芽孢杆菌等纯菌种，进行二氧化氯消毒剂鉴定，结果表明，对这些纯菌种的灭菌效果随消毒剂投量的增加而增加，且二氧化氯的效果明显好于氯气。证明了二氧化氯对国家规定的消毒剂鉴定菌种的灭菌效果是显著和高效的。二氧化氯对水中的非致病菌均也有非常好的灭菌效果。例如，二氧化氯对水中无色杆菌属、假单孢杆菌属、微感菌属、链霉菌属、梭状芽孢杆菌属、短杆菌属、芽孢杆菌属、芽孢放射菌属、八叠球菌属、葡萄球菌属和微球菌属等非致病菌（属）均具有有效的杀灭效果。

 二氧化氯对细菌的杀灭效果明显好于液氯，并可在pH为3－9范围内有效地杀灭细菌；而液氯只有在近中性条件（pH值为6.5－8.5）下可有效地杀死细菌；相对液氯而言，二氧化氯所需投量较少，杀菌速率快。尤其二氧化氯可杀灭水中异养菌、铁细菌和硫酸盐还原菌等，且效果持久。二氧化氯的杀菌效果能持续很长时间，在管网系统中能够保持一定的残留。

 二氧化氯对水中病毒例如脊髓灰质炎I型、柯萨奇病毒B3、艾可病毒II、腺病毒7型、单纯疱疹病毒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；对水中的藻类和浮游生物有很好的失活效果。二氧化氯不仅能杀死微生物，而且能分解残留的细菌结构，具有杀死孢子和病毒的作用，从而可以有效地控制细菌、藻类以及粘泥。

 二、二氧化氯杀灭病毒和病菌的作用

 二氧化氯是一种广谱型的消毒剂，二氧化氯能在pH值很宽的范围内能杀灭大肠杆菌、细菌芽孢、配水网中的异养菌、硫酸盐还原菌及真菌等，其杀灭效果与温度T有关，是温度（1/T）的函数，这一优点弥补了因温度升高而使二氧化氯在水中溶解度降低的缺点。二氧化氯对孢子的杀灭作用比氯强，对水中的野生菌种、放线菌、孢子体等均有较好的杀灭作用。

 三、二氧化氯的灭藻作用

 二氧化氯对藻类的控制主要是因为它对苯环有一定的亲和性，能使苯环发生变化而无臭味。叶绿素中的吡咯与苯环非常类似，二氧化氯也同样能作用于吡咯环。这样，二氧化氯氧化叶绿素，植物新陈代谢终止，使得蛋白质中的合成中断。这个反应结果

 对植物的损害在于原生质脱水而带来高渗的收缩（质壁分离），这是个不可逆的过程，导致藻类死亡。

 四、二氧化氯的漂白、脱色作用

 二氧化氯作为一种具有强氧化性和氧化过程中很少有有机卤代物产生的氧化剂,在造纸、纸浆工业的漂白等行业已经广泛使用。使用ClO2作为漂白剂，与其他漂白粉和氯气相比，ClO2可以提高白度，防止纤维强度降低，简化生产工艺，避免产生游离氯而生成大量致癌物的危害。ClO2在漂白过程中还能杀灭微生物，有效地驱散纸浆中的粘液和无机沉积物，从而消除纸浆中固体块状的形成，提高纸张的质量。

 利用二氧化氯的氧化作用，在适当条件下，ClO2有很好的脱色作用。例如ClO2江苏天伦染织实业公司及靖江市第三纺织厂，运用混凝/ ClO2   组合法处理印染废水，处理后的水质pH分别从11-14降到7，12降到7；色度分别从1000降到50，600降到5，去除率达到95％和99.2％。其他指标如COD、BOD5、SS、S2-均降低且达到国家行业排放标准。

 五、二氧化氯的除臭作用

 ClO2可以与硫化物发生氧化反应，而臭味往往是硫化物（如硫化铵、硫化氢、二甲基硫化物等）所致。ClO2气体与有臭味的含硫污染物接触之后，迅速发生氧化反应，转变为其它物质，从而除去臭气。因此，将ClO2制成稳定性溶液可用于冰箱、室内空气的除臭、灭菌等，口腔医疗上也用其消除口臭和烟臭。

 六、二氧化氯的保鲜作用

 据有关报道，经40～60mg/L浓度的二氧化氯水溶液浸渍五分钟处理的禽肉类能有效地控制家禽躯体微生物污染，在5℃以下，可有效地延长储藏期。海洋捕捞业运用二氧化氯水溶液处理捕获的对虾，先使用40mg/L二氧化氯水溶液浸泡10-20分钟，再用20mg/L二氧化氯的冰块保鲜，对虾不会变黑.二氧化氯消毒杀菌的同时，不会使生物蛋白质变性而丧失已有的营养成分和价值，对水生物细胞无影响。

 七、二氧化氯的氧化作用

 1、二氧化氯对锰的氧化

 二氧化氯能够把二价锰氧化成四价锰，使之形成不溶于水的二氧化锰(Mn02)，即：

 2CIO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+12H++2Cl-

 2、二氧化氯对铁的氧化

 二氧化氯同样也能够把二价的铁氧化成三价的铁，形成氢氧化铁沉淀，即：

 ClO2+5Fe(HC03)2+13H2O=5Fe(0H)3+10C032-+Cl-+21H＋

 3、二氧化氯对硫化物的氧化

 二氧化氯在pH值5～9的区间内，很快将硫化物(S2-)氧化成硫酸盐(Sa2-)，即：

 8C1O2+5S2-+4H2O=5SO42-+8Cl-+8H+

 4、二氧化氯对氰化物的氧化

 二氧化氯可以将氰化物氧化成二氧化碳和氮，即：

 2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2C1-

 当氰化物的浓度为3.Omg／L，二氧化氯的投加量为5.Omg／L，其氰化物的去除率一般都大于85％。

 5、二氧化氯对苯酚的氧化

 二氧化氯对苯酚的氧化去除效果随着二氧化氯投加量的增加而提高(它对苯酚的去除率明显优于液氯)。当源水中苯酚浓度为2.Omg／L，加5mg／L二氧化氯时，苯酚的去除率一般大于85％。传统的氯消毒随着液氯投加量的增加，氯代酚的量随之增加，而投加二氧化氯时，则基本上不形成氯代酚。

 6、二氧化氯对有机物的氧化

 二氧化氯对有机物的氧化降解，与氯所不同的*大特点是，它不会生成有机氯代物。二氧化氯可以控制三卤甲烷(THM)的形成，减少总有机卤的生成。众所周知，三卤甲烷的前驱物质通常有以下3类：一类是天然大分子有机物，如腐殖酸、灰黄霉酸等；另一类是小分子有机物，如酸类化合物、苯胺、苯醌、氨基酸等多种有机物；第三类是藻类及代谢产物。

 我们知道，黄腐酸是腐殖质的主要组成物质，腐殖质里黄腐酸(FA)的含量高达90％。通过研究和试验表明，二氧化氯与黄腐酸几乎不生成氯仿，而液氯与黄腐酸反应，则会生成大量氯仿。而且，氯仿的生成量随着液氯的投加量和水中腐殖质含量的增加而增加。间苯二酚是黄腐酸中*多、*基本的部分，一般用它代表黄腐酸来说明二氧化氯和氯的作用机理。

 二氧化氯与间苯二酚的反应的*后产物是有机酸、水和二氧化碳，通过反应，二氧化氯则被还原成氯离子。由此可见，二氧化氯与黄腐酸等有机物的反应是以氧化还原反应为主，没有氯代物生成。液氯与黄腐酸的作用机理主要表现在液氯与间苯二酚的反应过程：

 由此可见，液氯与水中黄腐酸等有机物发生反应是以亲电取代反应为主，反应结果生成大量的氯仿和有机氯代物等有害物质。因此，二氧化氯对酚类化合物都有比较好的去除效果。例如当二氧化氯的投加量为5.0㎎/L时，它对间苯二酚、简苯三酚的去除率都在90%以上；而当氯的投加量和二氧化氯相同时，它的去除率只有60%左右。二氧化氯对间甲酚的去除率为50%；而氯对它的去除率只有30%左右。

 因为二氧化氯与酚类化合物所产生的是“氧化还原反应”，所以不会形成氯代酚；而氯与酚类化合物所产生的是“取代反应”，所以会形成氯代酚。

 二氧化氯的应用说明

 二氧化氯问世以来，已经先后被用于纸张和纤维漂白、饮用水消毒、食品加工、肉类水果蔬菜和水产品灭菌与保鲜、工业冷却水和废水处理、食品包装纸消毒和漂白、注水采油和油井解堵、临床医疗中的消毒灭菌、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、水产养殖中的水体养殖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。

 一、二氧化氯在引用水消毒中的应用

 美国环境保护局进行过几项使用二氧化氯消毒水和废水的研究，实验证明二氧化氯是一种比氯更有效的杀病毒剂和杀细菌剂，而且在广泛的pH范围内有效，成为大家喜欢使用的消毒剂。认真控制二氧化氯消毒可减少形成有机氯代物的潜力。

 二、使用二氧化氯控制三氯甲烷

 二氧化氯在水处理中的应用，是多年来已被接受的一项事实，它曾经是减少水源疾病的重要因素之一。但是三卤甲烷的发现及其危及健康的作用却提出了一个氯化和安全问题，认为在保护饮用水免遭疾病传染时也能产生致癌性的有机副产物。这种关注导致了对“国家临时初级饮用水章程”的修改，以便控制饮用水中三卤甲烷的浓度。

 八十年代初，美国印第安纳州埃文斯维尔供排水公司和美国环境保护局（USEPA）发起了使用二氧化氯的评价研究，结果表明二氧化氯对减少三卤甲烷是非常有效的，二氧化氯的效果促成了美国很多供排水公司把预消毒剂从氯气改变为二氧化氯。

 三、二氧化氯和氯：预氧化剂用于饮用水厂杀灭藻类

 与水净化和水质问题相关的藻类已引起人们的强烈关注。这些问题概括如下：

 1、藻类和胞外产物干扰物理/化学水净化工艺；

 2、藻类通过净化系统造成令人难以接受的水质产生；

 藻类不仅产生影响神经系统的肝毒素有害于消费者的健康，而且产生藻类产物还能作为三卤甲烷的前驱物质和微生物及其异样生物的养料来源。

 自20世纪70年代中期，南非弗里尼欣市兰特水司比较了二氧化氯和氯气作为原水的预氧化剂和杀藻剂的效果，并且进行了下列研究：

 ①不同种藻类对两种氧化剂的敏感性；

 ②藻类浓度对氧化效率的影响；

 ③氧化剂浓度和接触时间对藻类存活率的影响。

 研究结果表明：在氯需要的1/3接触时间内，二氧化氯的效率是氯的2－10倍。用二氧化氯作预氧化剂时没有三卤甲烷的形成，但是用氯氧化含藻悬浮液在接触2h内形成三卤甲烷达35μg/L。从这项研究中可明显地得出：二氧化氯是这两种消毒中使用较佳者。

 四、二氧化氯对直流式冷却系统的防污塞处理

 微生物污染是指在处理系统地表面产生不期望地生物粘泥沉积。生物粘泥主要由生物膜组成，其中的微生物包埋于由它们自身组成的聚合基质中，形成复杂的粘泥沉积物。在工业环境中产生的生物粘泥，常常包含有生物膜，以及和它们有密切关系的无机颗粒、腐蚀产物和较大的污染微生物。

 意大利学者毕来梯（Belluati）等用二氧化氯处理直流式冷却系统中的微生物污染取得了积极成果，研究证明二氧化氯在0.05-0.25mg/L的投加浓度下就能有效地控制生物污染地发生。

 五、二氧化氯在煤气废水处理中的应用

 将二氧化氯（ClO2）应用于煤气废水（含高浓度酚类物质）治理中，对二氧化氯投量与COD的比例关系、反应时间对酚类物质去除的影响、反应过程中二氧化氯的消耗与ClO2-的形成做了比较。结果表明，在煤气废水中的COD与ClO2的浓度比为5.5，反应进行30min后，可以使废水中可降解的酚类物质基本去除。GC/MS表明，在处理过程中基本没有氯代有机物生成。

 二氧化氯可以有效去除煤气废水中的有机物质，在实际废水处理工艺中，如果在生化处理之后辅之以化学氧化，处理出的水就可以满足循环冷却水的要求，这不仅达到了废水处理的目的，而且使废水得到了回用。

 六、二氧化氯在石油污染地下水治理中的应用

 利用二氧化氯作为氧化剂，并结合曝气、微生物技术及水利截获技术使地下水中油类污染物的浓度较大程度地降低。

 七、二氧化氯处理医院污水

 医院污水消毒目前国内外主要采用液氯、漂白粉（或漂白精）、次氯酸钠、臭氧和二氧化氯等。用二氧化氯和氯气对照处理医院污水，进行消毒处理实验，考察二氧化氯对医院污水地处理效果，得出以下结论：

 1、二氧化氯对国家规定的消毒剂鉴定菌种的杀灭效果是显著和高效的，符合国家卫生部的规定要求。

 2、二氧化氯对医院污水中分离鉴定出来的非致病菌和致病菌的消毒效果明显好于液氯。

 3、二氧化氯可在pH=3.0-9.0范围内有效杀灭医院污水中的细菌（含大肠杆菌），而氯气只有在中性条件下才达到满意效果。

 4、二氧化氯对医院污水中COD和BOD5的去除效果优于液氯。

 5、建议二氧化氯处理医院污水的运行参数是：投量30-50mg/L，作用60-120min；在此条件下，处理后污水细菌总数均可达到GB48-83国家医院污水排放标准和GB8978-88国家污水综合排放标准。

 八、二氧化氯处理印染废水

 印染废水中助剂和浆料占废水COD的70％以上，而染料只占COD的10％左右。但是，染料形成了印染废水的主要特征之一——高色度。二氧化氯作为一种具有强氧化性和氧化过程中很少有有机卤代物产生的氧化剂，用于处理印染废水，在适当条件下，具有很好的脱色效果，无返色现象，处理后的出水COD等指标能达到国家GB8978-88排放标准。

 九、二氧化氯用于杀灭成熟斑贻贝

 斑贻贝出没于构筑物进水口和管线引起生物淤塞及其相关问题。二氧化氯是一种有效的杀菌剂，与氯气相比，它在低浓度和接触时间内成功地杀死贻贝。在美国已成功使用二氧化氯消除成熟的斑贻贝侵蚀。

 十、二氧化氯在注水采油中的应用

 20世纪90年代以来，美国某些油田采用在常规酸中加入二氧化氯的方法处理地层和注水管线的堵塞收到了明显效果。

 二氧化氯是一种极强的氧化剂，它可优先将FeS氧化成水润湿性的氧化物，溶解了的铁被酸中的添加剂螯合，酸化产生的硫化氢被氧化成SO42－或SO32－,因此不会产生FeS的再沉淀问题。二氧化氯也完全能够氧化堵塞岩层的有机生物质合任何聚合物残渣，因此在常规酸中添加二氧化氯能有效地解决井眼周围地岩层损害合注水管线中的淤渣问题，从而提高注水速度，降低压力，增加生产能力。

 十一、二氧化氯处理高浓度含氰废水

 二氧化氯是一种强氧化剂，它可将含氰废水中的CN－氧化成CO2和N2而达到净化目的。

 十二、二氧化氯在水产养殖中的应用

 大量的养殖实验已证明二氧化氯对经水传播的病原微生物均具有较好的消毒效果，且对养殖动物生长发育没有影响。有因其使用后不会导致病原体产生耐药性和作用后无有害残留物生成等特点，二氧化氯将会作为水产养殖用水消毒剂而被广泛使用。

 十三、二氧化氯的在医疗中的应用

 二氧化氯可用于皮肤保护液、清洁剂和消毒剂，妇科消毒，口腔消毒，眼科消毒和治疗眼疾，骨科消毒，外科消毒和伤面冲洗，哺乳动物消毒，还可用于防止组织红肿；另外，二氧化氯在医院其它方面也有应用，如用于医院污水的消毒，医院废物处理，医疗器械的即时消毒，医院环境及空气消毒等等。

 几种其它常用消毒产品与二氧化氯的比较

 目前，作为饮用水的消毒剂主要有液氯、臭氧O3、氯胺（NH2Cl和NHCl 2等）和二氧化氯ClO2等，其中液氯消毒在全球仍很普遍，但是液氯消毒产生三卤甲烷等有机卤代物的潜在危险已成为共识。

 一、液氯消毒

 目前在我国液氯仍然是水处理过程中应用*多的消毒剂，氯用于饮用水消毒已有近百年历史。液氯消毒具有余氯的持续消毒作用，试剂价格低，运输方便，操作简便，不需庞大的设备；氯气本身有毒，使用时必须注意安全，防止泄漏。饮用水氯消毒产生卤化物（三氯甲烷）会造成水体的二次污染。我国规定饮用水中氯仿小于60μg/L。但是，欲彻底控制饮用水消毒中氯仿等有机卤代物的形成，则必须用新型消毒剂替代传统的液氯。

 二、臭氧消毒

 臭氧（O3）是一种优良的消毒剂和强氧化剂，不仅能杀灭水中的许多微生物，而且还能将水中的大分子有机物转化为易生物降解和易被活性炭吸附的小分子有机物。但目前臭氧发生装置的产率较低，设备昂贵，安装管理复杂，运行费用高，而且臭氧在水中溶解度低，衰减速度快，为保证管网内持续的杀菌作用，必须和其它消毒方法协同进行。

 三、紫外线消毒

 紫外线消毒的优点是消毒后水中不增加任何化学添加物，也不产生任何新的化学合成物，更不能去除有益的矿物质。但紫外线消毒对原水浊度要求很高，且必须保证一定的水流厚度，当水深较大时，杀菌效果急剧下降，不能实现管网中的持续消毒作用。故现在只有在纯净水等小型高标准水处理中应用较广。

 四、二氧化氯消毒

 二氧化氯是一种强氧化剂和高效杀菌剂，自从ClO2作为一种消毒剂用于水处理工艺以来，在欧洲及美国得到广泛应用，其综合指标远远好于其它消毒剂，表1对几种消毒剂的各项指标作了一个综合比较，通过对比可知，二氧化氯发生器无论在安装、使用还是维护方面都比其他几种消毒剂及产品有很高的优越性，随着水源污染的日益加重及人们对水质要求的日益提高，二氧化氯必将成为广泛应用的新一代消毒产品。并已对它的消毒效果进行了许多实验及研究。

 二氧化氯作为水消毒剂具有以下明显优点：

 1、二氧化氯在失活病毒、隐孢子虫和贾第虫方面比氯气更有效果；

 2、二氧化氯不形成氯仿等有机卤代物；

 3、二氧化氯杀菌性几乎不受pH 影响，且杀菌效果明显好于氯气；

 4、二氧化氯可用于控制藻类、腐败植物和酚类化合物产生的嗅和味问题；

 5、二氧化氯氧化铁、锰、硫化物和亚硝酸盐以及许多有机物；

 6、二氧化氯在水中的剩余量，将延长或保证管网水中的消毒作用；

 7、二氧化氯不与氨反应，也不与溴化物反应形成溴或溴酸盐；

 8、二氧化氯在减少杀灭斑贻贝方面是有效的。

  

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