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二氧化氯和次氯酸鈉綜合比較

TIME:2017-12-22 11:40:00  HIT:0
 

二氧化氯與次氯酸鈉都是氧化劑,都是良好的水體殺生劑,不僅具有滅殺細菌和病毒的功效,還具有紙張漂白、纖維以及化學分解等作用。在自來水消毒、游泳池水滅菌、污水處置、循環水除藻、造紙工業、化學工業、以及醫藥和衛生防疫等各個領域都有廣泛應用。但是,不同的藥劑具有不同的功能和特點,實踐運用中都有很大的區別,以下對二氧化氯與次氯酸鈉性能及應用特點進行簡單介紹。

一、理化性質

二氧化氯(ClO2)ClO2分子量67.5,在室溫下是一種黃色或黃綠色氣體,具有與氯氣相似的刺激性氣味,二氧化氯含氯52.6%,Cl-1→Cl4的氧化過程中有5個電子轉移,故其當量有效氯為52.6×5263%。ClO2Cl2很大的不同是ClO2是一種強氧化劑,而不是氯化劑,不產生氯取代反應,因此,二氧化氯與酚反應不產生異味很大的氯苯酚,二氧化氯與腐殖質及有機物反應幾乎不產生發散性有機鹵化物(TOX),不產生并抑制生成有致癌作用的三鹵甲烷(THMs),二氧化氯不與氨及氨基發生化合反應。

次氯酸鈉(NaClO):NaClO分子量74.5,其當量有效氯為94.8%,溶液為微黃色,同樣有類似氯氣的刺激性氣味,屬于強堿弱酸鹽,工業次氯酸鈉溶液有效氯含量一級13%,二級10%,也可現場制備低濃度的次氯酸鈉溶液,現制現用。次氯酸根是不穩定的離子,在溶液中迅速水解生成強氧化性的HClO,其氧化性弱于二氧化氯。

二、作用機理

次氯酸鈉的消毒機理本質與氯相同,都是水解成次氯酸發揮作用。故也將其與次氯酸鈣、氯胺、液氯消毒合并成為含氯消毒劑。從下面公式可見,該水解過程可導致待處理水的pH升高。一般認為次氯酸鈉溶于水中后,水解生成次氯酸和新生態的氧擴散到帶負電病原體表面,并通過細胞壁進入體內破壞蛋白質、核酸等,將致病微生物滅活。

NaClO + H2O =HClO + Na+ +OH-

在水廠應用的一般為10%有效氯濃度的次氯酸鈉液體,淡黃色,有少量刺激性氣味,清澈透明,易溶于水,比重為1:18,呈現強堿性;見光容易分解,不宜曝曬和久藏。在pH值低于10時會發生縮合反應生成亞氯酸鹽;然而在pH值大于13時,離子濃度的增加會加速該反應的進行,一般存儲pH范圍通常為11.8-13

高濃度的次氯酸鈉極易衰減,每天可達到 5% 的衰減率,并產生氯酸鹽等副產物,無法長期貯存,需頻繁運輸、低溫避光保存。由于次氯酸鈉分解生成氧氣和氯氣,因此包裝容器都要留出氣孔,防止發生安全事故。

二氧化氯在水中以分子形態存在,在給水消毒條件下可以直接爭奪微生物或其他有機及無機污染物的電子,生成次氯酸根。陳天朗等認為此過程中也有多種自由基的作用。Ogata等通過研究二氧化氯對6-磷酸葡萄糖脫氫酶的氧化過程證實,二氧化氯對氨基酸的破壞來自于其氧原子,而非氯原子。因此,不會與原水中的有機物發生氯化反應而生成THMs和HAAs,這是二氧化氯用于水消毒的一個突出優勢。

二氧化氯可在pH≤9范圍保持較好的消毒效果,在pH>9和見光條件下可發生歧化反應,因此需要低溫避光保存。而且二氧化氯難以壓縮,在溶液中濃度高于10%(Wt/V)或空氣中大于10%(V/V)時,易發生爆炸,因此二氧化氯均采用發生器現場發生的方式進行應用。

三、消毒效果

經過對現有文獻的查閱,對一些水消毒敏感指標的效果進行對比二氧化氯對脊灰病毒、輪狀病毒、隱孢子蟲、賈第蟲、線蟲、微囊藻毒素-LR、苯并[α]芘的處理效果普遍優于次氯酸鈉。

隨著水體富營養化的加劇,藻毒素已經為夏季地表水源控制的重點指標,從殺菌效果、經濟性、安全性進行比較,次氯酸鈉的除藻能力不及高錳酸鉀、硫酸銅和過氧化氫[21],且作用于藻細胞后會破壞其完整性,致使產生大量的、常規水處理工藝無法有效去除的胞外溶解性MC-LR,導致飲用水水質存在安全隱患。因此應避免在藻類大量暴發時(藻濃度>6.96×106個/mL)預氧化中使用次氯酸鈉。而二氧化氯對于高濃度含藻水的胞內及胞外藻毒素可同時去除,作為預氧化工藝投量為3.0mg/L時即可達到控制住飲用水藻毒素的含量。MIB引起的水體濃重土霉味,硫醇、硫醚引起的水體臭味,二氧化氯較次氯酸鈉用量小,處理效果好。

四、應用對比(指次氯酸鈉發生器)

1、設備投資

次氯酸鈉發生器的一次性投資及運行成本均高于二氧化氯發生器,設備數量較多,占地面積相對較大。

2、危化品管理

二氧化氯發生器使用的氯酸鈉、鹽酸、硫酸等均屬于危化品,尤其是鹽酸同時涉及易制毒品,管控嚴格;次氯酸鈉發生器使用的原料僅為食鹽,產出的氫氣稀釋到1%以下后排放,在安全管控方面占優。

3、運維管理

次氯酸鈉自動化程度較高,運行的工作量較少,但控制點多,維護工作量相對較多。次氯酸鈉制備后存儲到儲罐中,抗意外因素沖擊能力較強,投加相對精準。次氯酸鈉維修時,液體的腐蝕性,對呼吸道的刺激是遠優于二氧化氯發生器使用的鹽酸、生成的二氧化氯和氯氣的。

綜上所述,二氧化氯和次氯酸鈉都是良好的消毒劑,但各自都存在自身的優劣,在選擇時應綜合考慮上述利弊,結合應用場所的實際情況選擇最適合的消毒方式或者兩者聯合使用,聯合消毒,達到揚長避短,取長補短的良好收效。

 

¬本文主要數據來自黃君禮、陳天朗、吳明松等業內專家

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