隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平逐漸提高，人們對水質(zhì)的要求也越來越高。而發(fā)展經(jīng)濟的同時，造成環(huán)境污染問題也日趨嚴(yán)重。特別是我國的水環(huán)境狀況仍在惡化，中國的主要河流有機污染普遍，主要湖泊富營養(yǎng)化嚴(yán)重(1999年環(huán)境狀況公報)。而我國目前絕大多數(shù)水廠還是沿用傳統(tǒng)的混合、絮凝、沉淀、過濾、氯消毒水處理工藝，氯消毒對去除水中的有機物效果不理想，還會產(chǎn)生20多種副產(chǎn)物，包括三鹵甲烷(THMs)等致癌物質(zhì)。有些凈水廠為此增加了深度處理構(gòu)筑物(活性炭吸附技術(shù))或預(yù)處理構(gòu)筑物(生物預(yù)處理)等，但大都有投資高、占地大的缺點。隨著歐美國家在水廠和其他行業(yè)廣泛使用二氧化氯，以及國內(nèi)對其在消毒方面的認(rèn)識與研究逐漸加深，二氧化氯正逐步成為氯消毒的替代物。
一、二氧化氯的物理性質(zhì)
二氧化氯(ClO2)氣體是具有和氯相似的刺激性氣體，易溶于水，它的溶解度是氯氣
的5倍。二氧化氯水溶液的顏色會隨濃度的增加由黃綠色轉(zhuǎn)成橙色。它在水中是純粹的
溶解狀態(tài)，不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以它的消毒作用受水的PH值影響極小。二氧化氯
易揮發(fā)，其液態(tài)和氣態(tài)極不穩(wěn)定，溫度升高、曝光或與有機質(zhì)接觸均會發(fā)生爆炸，故通
?，F(xiàn)場制備的二氧化氯會即時使用，并存放于陰涼避光處。二氧化氯溶液濃度在10g/l
以下時，基本沒有爆炸危險。一般水廠所用二氧化氯很少超過4g/l，加注量基本為0.1
～5mg/l。
二、二氧化氯的消毒滅菌性能
(1)、強力
在常用消毒劑中，相同時間內(nèi)達(dá)到同樣殺菌效果所需的二氧化氯濃度是zui低的。
對殺滅異養(yǎng)菌所需的二氧化氯濃度僅為氯的1/2。二氧化氯對地表水中大腸桿菌
殺滅效果比氯高出5倍以上。二氧化氯對孢子的殺滅作用比氯強。
(2)快速、持久
二氧化氯溶于水后，基本不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不以二聚或多聚狀態(tài)存在。它
在水中的擴散速度與滲透能力都比氯快，特別在低濃度時更為突出。當(dāng)細(xì)菌濃度
在105～106個/ml時，0.5ppm的二氧化氯作用5分鐘后，即可殺滅99%以上的異
養(yǎng)菌；而0.5ppm的氯的殺菌率zui高只能達(dá)到75%，試驗表明，0.5ppm的二氧化氯
在12小時內(nèi)對異養(yǎng)菌的殺滅率保持在99%以上，作用時間長達(dá)24小時后，殺菌率
才下降為86.3%。
(3)廣譜、滅菌
二氧化氯是一種廣譜型消毒劑，對一切經(jīng)水體傳播的病原微生物均有很好的殺滅
效果。二氧化氯除了對一般細(xì)菌有殺死作用外，對芽孢、病毒、異養(yǎng)菌、鐵細(xì)菌
、硫酸鹽還原和真菌等均有很好的殺滅作用，且不易產(chǎn)生抗藥性，尤其是對傷寒
、甲肝、乙肝、脊髓灰質(zhì)炎及艾滋病毒等也有良好的殺滅和抑制效果。二氧化氯
對病毒的滅活比臭氧和氯更有效。低劑量的二氧化氯還具有很強的殺蠕蟲效果。
(4)無毒、無刺激
急性經(jīng)口毒性試驗表明，二氧化氯消毒滅菌劑屬實際無毒級產(chǎn)品，積累性試驗結(jié)
論為弱蓄積性物質(zhì)。用其消毒的水體不會對口腔粘膜、皮膜和頭皮產(chǎn)生損傷，其
在急性毒性和遺傳毒理學(xué)上都是安全的。
(5)安全、廣泛
二氧化氯不與水體中的有機物作用生成三鹵甲烷等致癌物質(zhì)，對高等動物細(xì)胞、
精子及染色體無致癌、致畸、致突變作用。二氧化氯對還原性陰、陽離子和氧化
效果以去毒為主(H2S、SO32-、CN-、Mn2+)，對有機物的氧化降解以含氧基
因的小分子化合物為主，這些產(chǎn)物到目前研究為止，均證明是無毒害的，而且使
用二氧化氯的劑量是很低的，因此用來消毒十分安全，不會殘留毒性。其安全性
是被世界衛(wèi)生組織(WHO)定為AI級。
三、二氧化氯的消毒機理
(1)二氧化氯與無機物的反應(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+ + 6H2O → 5MnO2 + 2Cl- + 12H+
?、?ClO2 + 5Fe(HCO3)2 + 3H2O → 5Fe(OH)3 + 10CO2 + Cl- + H+
(2)二氧化氯與有機物的反應(yīng)
二氧化氯與有機物的反應(yīng)較復(fù)雜，主要發(fā)生氧化反應(yīng)，其產(chǎn)物有酸、醇、環(huán)氧化
物等。二氧化氯與酚反應(yīng)不會生成有異味的氯酚。二氧化氯與腐植酸反應(yīng)，不會
生成三鹵甲烷(THMs)等有機鹵代物。
(3)據(jù)有關(guān)專家研究，二氧化氯對細(xì)菌的細(xì)胞壁有較強的吸附和穿透能力，從而有效
破壞細(xì)菌內(nèi)含巰基的酶，可快速控制微生物蛋白質(zhì)的合成，故二氧化氯對細(xì)菌、
病毒等有很強的滅活能力。二氧化氯不與氨反應(yīng)，故氨氮含量高的水采用二氧化
氯消毒仍可保持其全部殺菌能力。這些細(xì)菌除一般細(xì)菌外，還包括大腸桿菌、異
細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌、脊髓灰質(zhì)炎菌病毒、肝炎病毒、蘭伯氏賈第蟲胞
囊、尖刺賈第蟲胞囊等。
(4)二氧化氯與常用消毒劑的比較
飲用水消毒劑是水質(zhì)控制的一個重要環(huán)節(jié)，其效果令人關(guān)注，尋找一種廣譜殺菌
能力、消毒性能持久、副產(chǎn)物較少(特別是有毒副產(chǎn)物)、使用安全、方便的消
毒劑，是有關(guān)研究人員的共同目標(biāo)。目前，常用飲用水消毒劑有三種：氯、臭氧
、二氧化氯。以下是對它們的性能及副產(chǎn)物比較：
| | 優(yōu)點 | 缺點 | 副產(chǎn)物 |
| 氯
（Cl2） | 使用方便、易于存貯、運輸方便、綜合成本低、操作管理簡單、水中溶解度高 | 受PH值及氨的影響大，殺菌速度一般 | 三鹵甲烷（致癌物）、鹵代丙烯腈、鹵代酮、鹵代醋酸
、三氯硝基甲烷、氯化氰、甲醛、乙醛 |
| 臭氧
（O3） | 強氧化劑、殺菌能力強、速度快、PH值及氨的影響小 | 水中易分解，不能保持殺菌消毒的持久性；成本高、電耗大、設(shè)備操作運行復(fù)雜 | 羰基化合物（其中有毒醛類物質(zhì)有甲醛、乙醛、乙二醛
、甲基乙二醛）、含氧酸類
、羰酸類；有溴離子存在時
，會生成溴酸鹽、溴仿等可疑致癌物 |
| 二氧化氯
（ClO2） | 強氧化劑、殺菌能力強、消毒性久、PH值及氨的影響小
、資金投入不高 | 不易貯存、運輸 | 元毒的含氧基（-COOH）產(chǎn)物
、醌支鏈酸，不會生成三鹵甲烷（THMs） |
從上表可以看出，二氧化氯的優(yōu)勢明顯(特別適合受有機物污染的水源)，不但
氧化能力、殺菌能力強，受PH值和氨的影響小，而且不會生成致癌物和可疑致癌
物，飲用水中投加少量二氧化氯還能有效抑制三鹵甲烷(THMs)的生成。
四、二氧化氯制取方法
目前常用化學(xué)方法制取二氧化氯。
(1)亞氯酸鹽法
一般用氯(Cl2)或鹽酸(HCl)與亞氯酸鈉(NaClO2)制取，反應(yīng)式如下：
?、?Cl2 + 2NaClO2 → 2ClO2 + 2NaCl
?、?5NaClO2 + 4HCl → 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O
1、依據(jù)①式制取二氧化氯時，理論上1mol氯和2mol亞氯酸鈉反應(yīng)可生成2mol二
氧化氯。但實際應(yīng)用時，為了加快反應(yīng)速度，氯投加量往往超過化學(xué)計量的
理論值，這樣，產(chǎn)品中就會含有部分自由氯(Cl2)。作為污染水的消毒劑，
多余的自由氯存在就有可能產(chǎn)生三鹵甲烷(THMs)。若自由氯過多，二氧化
氯還可能被氧化成ClO-3而降低殺菌能力。另外，該法的氯氣還需用加氯機投
加，運行復(fù)雜，占地面積大。
2、依據(jù)②式制取二氧化氯時，要注意兩種反應(yīng)物(NaClO2和HCl)的濃度控制，
濃度過高，化合時會發(fā)生爆炸。這種制取方法不存在自由氯，不會產(chǎn)生三鹵
甲烷(THMs)。有些廠家已利用此法研制開發(fā)出高純二氧化氯發(fā)生器。
(2)氯酸鈉―甲醇法(R8法)
在酸性條件下用甲醇還原氯酸鈉產(chǎn)生二氧化氯，氣體經(jīng)冷卻后以水吸收制得二氧
化氯溶液。反應(yīng)式如下：
30NaClO3 + 20H2SO4 + 7CH3OH →
30ClO2 + 23H2O + 10Na3H(SO4)2 + 6HCOOH + CO2
用該法制取二氧化氯時，關(guān)鍵是甲醇要較長時間的連續(xù)滴加，并使二氧化氯溶液
在吸收塔中不斷循環(huán)吸收，從而提高二氧化氯轉(zhuǎn)化率。目前，國內(nèi)已有一些廠家
利用此法制取二氧化氯。
五、二氧化氯在給水處理中的應(yīng)用情況
自從1944年，美國NIAGARA FALLS水廠為控制水中藻類繁殖與酚污染所產(chǎn)生的氣味，
使用二氧化氯獲得成功后，歐美國家數(shù)百家水廠都相繼開始用二氧化氯作為消毒
劑，進(jìn)行消毒、除臭、除味、除鐵、錳、控制鹵代烴的形成。包括德國斯圖加特來格
朗水廠、科隆WAHNBACH水廠、意大利佛羅倫薩ANCONEIIA水廠、法國巴黎ORLY水廠等
等，運行效果良好。國內(nèi)上海、深圳、重慶等許多城市的一些水廠也在近幾年開始試
行以二氧化氯或二氧化氯―液氯組合消毒，其中蕪湖市供水總公司在這方面取得了顯
著的效果，他們以ClO2-Cl2組合投加法(2%二氧化氯2.5～3.0g/m3，氯1.0～1.5
g/m3)，既解決了氯消毒而產(chǎn)生的氯酚臭味問題，又使各項水質(zhì)指標(biāo)合格率達(dá)100%。
今年，廈門水司也計劃在上里水廠進(jìn)行二氧化氯消毒的試點，以解決源水中大量的藻
類和有機物與氯反應(yīng)所產(chǎn)生的氯仿嚴(yán)重超標(biāo)問題，待取得成功經(jīng)驗后，再在其它水廠
推廣。
六、上里水廠二氧化氯消毒工程方案
上里水庫庫容100萬m3，上里水廠日供水量5000m3/d。由于該水庫匯水區(qū)域內(nèi)有牲畜養(yǎng)
殖廠，其污水直接排放到庫內(nèi), 導(dǎo)致水庫水氮磷含量高，水體呈富營養(yǎng)化狀態(tài)，且含
有較多的有機物腐殖質(zhì)和藻類。目前，上里水廠的消毒方式仍為氯消毒，加氯量大，達(dá)
4.5kg/dam3，使出水氯仿含量超過200μg/l，為國標(biāo)(GB5749-85)的3.4倍，強制性
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(CJ94-1999)的6.7倍。為了保證各項水質(zhì)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，廈門市自來水公司對
上里水廠消毒方式的改造提上議事日程，計劃下半年實施。具體方案如下：
(1)消毒方式
采用二氧化氯―液氯組合消毒法，氯前投加二氧化氯，以氧化有機物、腐殖質(zhì)、
去除藻類，氯后投加少量液氯，保證氯后水游離性余氯及管網(wǎng)末端的余氯要求。
(2)加注量
上里水廠日供水量5000m3/d，zui大供水量為208m3/h
1、濾前投加二氧化氯量為3mg/l(濃度2%)
Q1=0.001×3×208=0.624kg/h(投加量根據(jù)生產(chǎn)實際情況進(jìn)行調(diào)整)
2、濾后液氯投加量采用1.0mg/l
Q2=0.001×1.0×208=0.21kg/h
(3)設(shè)備選用
計劃選用1臺1kg/h正壓注入式化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器，每噸含2%二氧化氯的生
產(chǎn)成本約1500元。
七、二氧化氯的應(yīng)用前景
二氧化氯作為新型消毒劑，具有多方面的優(yōu)勢：殺菌能力強、消毒性久、副產(chǎn)物少、不
生成三鹵甲烷等致癌物，還可除藻、剝泥、防腐、抗霉、保鮮、除臭、除鐵、除錳等氯
化及漂白色等多方面的功能，用途十分廣泛，世界衛(wèi)生組織已將其列為AI級、廣譜、
安全消毒劑，二氧化氯已成為上*的氯系列消毒劑的更新替代產(chǎn)品。它的
應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣闊，包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品加工中的消毒滅菌、食品(肉類、水產(chǎn)
品、果蔬)的防腐、保鮮，環(huán)境、飲水、工業(yè)循環(huán)及污水處理等方面殺菌、清毒、除臭
的理想藥劑，冷卻水處理、印染污水處理、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)保等各領(lǐng)域，特別是飲用水應(yīng)
用方面的潛力巨大，早在“九五”期間，建設(shè)部已將二氧化氯列入替代消毒劑的推廣應(yīng)
用研究之列。但是，二氧化氯領(lǐng)域行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化及二氧化氯更科學(xué)合理的制備和貯運安
全性問題已日顯重要，特別是在飲用水消毒方面尚未制訂全國性的標(biāo)準(zhǔn)，這些方面還有
大量的工作要做。
八、二氧化氯滅功消毒劑的應(yīng)用范圍
(1)各種場合下的生活、飲用、自來水的消毒
(2)餐廳、賓館、家庭、攤檔餐具和衛(wèi)生設(shè)施的滅菌消毒與空氣環(huán)境消毒
(3)食品、飲料廠、發(fā)酵工業(yè)的設(shè)備、管道、容器的zui終滅菌消毒
(4)乳品廠、屠宰廠、發(fā)酵工業(yè)的設(shè)備、管道、容器的zui終滅菌消毒
(5)醫(yī)院污水的滅菌消毒處理
(6)游泳池循環(huán)水、浴池水的滅菌消毒
(7)醫(yī)療、衛(wèi)生、臨床器械消毒、滅菌、除臭和防霉處理
(8)家庭、賓館、飯店、水果蔬菜、魚肉食品的保鮮及zui終淋洗消毒和衛(wèi)生器具消毒
(9)高層建筑給水的二次消毒處理
(10)配制各種口腔消毒液、除臭液及創(chuàng)口清洗液等
(11)公共場所環(huán)境空氣、冰箱、冷庫、辦公室、宿舍、車廂及空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的空氣
清潔、消毒、除臭。也可用于病家、病區(qū)及病人物品的殺菌消毒
(12)魚蝦疾病防治、池水消毒與增氧、殺滅毛蚶甲肝病毒及磨菇生產(chǎn)滅菌消毒保鮮
處理等，達(dá)到防病、增產(chǎn)、提質(zhì)的效果
(13)魚蝦類加工過程中消毒控制雜菌、大腸桿菌等污染及保鮮
(14)動物禽畜飼養(yǎng)場舍及飲水的消毒、蠶繭養(yǎng)殖器具消毒
(15)中水回用中的滅菌與脫臭
(16)面粉與各種食品的漂白劑
(17)造紙、印染行業(yè)的漂抓藥劑
(18)工業(yè)循環(huán)冷卻水的除藻滅菌處理
(19)石油管道中硫酸鹽還原菌的滅除
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