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二氧化氯和次氯酸钠综合比较

TIME:2017-12-22 11:40:00  HIT:0
 

二氧化氯与次氯酸钠都是氧化剂,都是良好的水体杀生剂,不仅具有灭杀细菌和病毒的功效,还具有纸张漂白、纤维以及化学分解等作用。在自来水消毒、游泳池水灭菌、污水处置、循环水除藻、造纸工业、化学工业、以及医药和卫生防疫等各个领域都有广泛应用。但是,不同的药剂具有不同的功能和特点,实践运用中都有很大的区别,以下对二氧化氯与次氯酸钠性能及应用特点进行简单介绍。

一、理化性质

二氧化氯(ClO2)ClO2分子量67.5,在室温下是一种黄色或黄绿色气体,具有与氯气相似的刺激性气味,二氧化氯含氯52.6%,Cl-1→Cl4的氧化过程中有5个电子转移,故其当量有效氯为52.6×5263%。ClO2Cl2很大的不同是ClO2是一种强氧化剂,而不是氯化剂,不产生氯取代反应,因此,二氧化氯与酚反应不产生异味很大的氯苯酚,二氧化氯与腐殖质及有机物反应几乎不产生发散性有机卤化物(TOX),不产生并抑制生成有致癌作用的三卤甲烷(THMs),二氧化氯不与氨及氨基发生化合反应。

次氯酸钠(NaClO):NaClO分子量74.5,其当量有效氯为94.8%,溶液为微黄色,同样有类似氯气的刺激性气味,属于强碱弱酸盐,工业次氯酸钠溶液有效氯含量一级13%,二级10%,也可现场制备低浓度的次氯酸钠溶液,现制现用。次氯酸根是不稳定的离子,在溶液中迅速水解生成强氧化性的HClO,其氧化性弱于二氧化氯。

二、作用机理

次氯酸钠的消毒机理本质与氯相同,都是水解成次氯酸发挥作用。故也将其与次氯酸钙、氯胺、液氯消毒合并成为含氯消毒剂。从下面公式可见,该水解过程可导致待处理水的pH升高。一般认为次氯酸钠溶于水中后,水解生成次氯酸和新生态的氧扩散到带负电病原体表面,并通过细胞壁进入体内破坏蛋白质、核酸等,将致病微生物灭活。

NaClO + H2O =HClO + Na+ +OH-

在水厂应用的一般为10%有效氯浓度的次氯酸钠液体,淡黄色,有少量刺激性气味,清澈透明,易溶于水,比重为1:18,呈现强碱性;见光容易分解,不宜曝晒和久藏。在pH值低于10时会发生缩合反应生成亚氯酸盐;然而在pH值大于13时,离子浓度的增加会加速该反应的进行,一般存储pH范围通常为11.8-13

高浓度的次氯酸钠极易衰减,每天可达到 5% 的衰减率,并产生氯酸盐等副产物,无法长期贮存,需频繁运输、低温避光保存。由于次氯酸钠分解生成氧气和氯气,因此包装容器都要留出气孔,防止发生安全事故。

二氧化氯在水中以分子形态存在,在给水消毒条件下可以直接争夺微生物或其他有机及无机污染物的电子,生成次氯酸根。陈天朗等认为此过程中也有多种自由基的作用。Ogata等通过研究二氧化氯对6-磷酸葡萄糖脱氢酶的氧化过程证实,二氧化氯对氨基酸的破坏来自于其氧原子,而非氯原子。因此,不会与原水中的有机物发生氯化反应而生成THMs和HAAs,这是二氧化氯用于水消毒的一个突出优势。

二氧化氯可在pH≤9范围保持较好的消毒效果,在pH>9和见光条件下可发生歧化反应,因此需要低温避光保存。而且二氧化氯难以压缩,在溶液中浓度高于10%(Wt/V)或空气中大于10%(V/V)时,易发生爆炸,因此二氧化氯均采用发生器现场发生的方式进行应用。

三、消毒效果

经过对现有文献的查阅,对一些水消毒敏感指标的效果进行对比二氧化氯对脊灰病毒、轮状病毒、隐孢子虫、贾第虫、线虫、微囊藻毒素-LR、苯并[α]芘的处理效果普遍优于次氯酸钠。

随着水体富营养化的加剧,藻毒素已经为夏季地表水源控制的重点指标,从杀菌效果、经济性、安全性进行比较,次氯酸钠的除藻能力不及高锰酸钾、硫酸铜和过氧化氢[21],且作用于藻细胞后会破坏其完整性,致使产生大量的、常规水处理工艺无法有效去除的胞外溶解性MC-LR,导致饮用水水质存在安全隐患。因此应避免在藻类大量暴发时(藻浓度>6.96×106个/mL)预氧化中使用次氯酸钠。而二氧化氯对于高浓度含藻水的胞内及胞外藻毒素可同时去除,作为预氧化工艺投量为3.0mg/L时即可达到控制住饮用水藻毒素的含量。MIB引起的水体浓重土霉味,硫醇、硫醚引起的水体臭味,二氧化氯较次氯酸钠用量小,处理效果好。

四、应用对比(指次氯酸钠发生器)

1、设备投资

次氯酸钠发生器的一次性投资及运行成本均高于二氧化氯发生器,设备数量较多,占地面积相对较大。

2、危化品管理

二氧化氯发生器使用的氯酸钠、盐酸、硫酸等均属于危化品,尤其是盐酸同时涉及易制毒品,管控严格;次氯酸钠发生器使用的原料仅为食盐,产出的氢气稀释到1%以下后排放,在安全管控方面占优。

3、运维管理

次氯酸钠自动化程度较高,运行的工作量较少,但控制点多,维护工作量相对较多。次氯酸钠制备后存储到储罐中,抗意外因素冲击能力较强,投加相对精准。次氯酸钠维修时,液体的腐蚀性,对呼吸道的刺激是远优于二氧化氯发生器使用的盐酸、生成的二氧化氯和氯气的。

综上所述,二氧化氯和次氯酸钠都是良好的消毒剂,但各自都存在自身的优劣,在选择时应综合考虑上述利弊,结合应用场所的实际情况选择最适合的消毒方式或者两者联合使用,联合消毒,达到扬长避短,取长补短的良好收效。

 

¬本文主要数据来自黄君礼、陈天朗、吴明松等业内专家