二氧化氯与饮用水消毒，本文主要内容关键词为：饮用水论文,二氧化氯论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
对饮用水进行消毒始于19世纪初，当时使用氯作为消毒剂，它能有效杀灭水中的微生物病原体，大大降低了人们因饮用水而感染痢疾、霍乱等水传播疾病而致死的几率，是人类健康史上的一次重大突破。但1974年Bellar等研究发现，用氯作为消毒剂时，不仅可引起嗅觉和味觉上的反应，还可产生一类致癌的化合物—THMS[1]（即trihalomethanes，三氯化甲烷）。20世纪50年代，流行病学家发现膀胱癌、直肠癌及结肠癌等的发病率和饮用水消毒有潜在的相关性[2 ]。因此，新一代广谱、高效、无污染的饮用水消毒剂在20世纪后半叶诞生了。目前，欧美等发达国家已基本采用二氧化氯处理饮用水，一些国家还颁布了强制使用二氧化氯的法律和法规。而我国使用二氧化氯对饮用水消毒则刚刚起步，人们对二氧化氯的认识还很不足，本文就二氧化氯的性质、制备方法及其在饮用水中的应用做一介绍，期望二氧化氯在饮用水消毒方面的应用得到进一步推广、普及。
1 氯气对饮用水消毒的副作用及局限性
用氯对饮用水消毒是最早使用的消毒方式，由于价廉、简便、杀菌能力强及在水中持续时间较长等优点，目前仍是世界上使用最多、最广泛的一种饮用水消毒剂。但是氯气作为饮用水消毒剂的副作用也是明显的：①氯气消毒主要是氯气溶于水后生成次氯酸的作用，次氯酸不稳定，易分解生成氧，能使细胞中的磷酸丙糖去氢酶中的巯基被氧化而破坏，引起细菌死亡。而在这一消毒过程中，当水的pH小于5.0时， 含氯消毒液100％以次氯酸分子存在于水中，杀菌能力特强；但随着pH的增高，次氯酸分子浓度逐渐减小，而次氯酸根离子浓度逐渐增多，当pH大于7.0时，次氯酸含量急剧减少，氯气的杀菌作用明显降低。即氯气的消毒仅适合于偏酸性条件。②氯气消毒时，常与水中的有机物作用，发生一系列取代反应，产生CHCl[,3]、CHCl[,2]Br[,2]、氯乙酸等500 种以上有致癌、致畸作用的有机氯衍生物[3]。严重影响人们的身体健康。③有味觉与嗅觉的不适感。④如长期使用该杀菌剂，细菌产生了抗药性，使氯气的用量逐渐增加，其副作用愈来愈大。
2 新一代广谱、高效型饮用水消毒剂ClO[,2]
2.1 ClO[,2]的制备方法
实验室制备ClO[,2]通常用亚氯酸钠与氯气反应：
2NaClO[,2]＋Cl[,2]＝2ClO[,2]＋2NaCl这种方法的产率可达97％～98％。
工业上制备ClO[,2]常用的化学方法是氯酸钠与浓盐酸反应：
2NaClO[,3]＋4HCl（浓）＝2NaCl＋2ClO[,2]＋Cl[,2]＋2H[,2]O所得ClO[,2]的浓度达到70％。
也可用甲醇在酸性介质中还原NaClO[,3]而得到ClO[,2]CH[,3]OH＋6NaClO[,3]＋3H[,2]SO[,4]（浓）＝6ClO[,2]＋CO[,2]＋3Na[,2]SO[,4]＋5H[,2]O
现代工业制备ClO[,2]多用电解法。在一定条件下， 电解饱和食盐水溶液，在电解槽的阳极可收集到20％～30％（体积比）ClO[,2]， 60％～70％的Cl[,2]，同时，还有少量的O[,2]、H[,2]O[,2]； 在电解槽的阴极可得到H[,2]和NaOH， 此种装置在我国北京永益科技有限公司（京港合资）已经成功地批量生产。
也可直接电解氯酸盐来制备ClO[,2][4]：
2ClO[－][,3]＋2H[＋]＝2ClO[,2]＋（1／2）O[,2]＋H[,2]O
一般条件下，制得ClO[,2]的纯度在90％以上， 在最佳条件下可以产生98％左右的纯ClO[,2]，这是极有发展前途的一种方法。
2.2 ClO[,2]的物理性质
ClO[,2]在通常状况下是黄色气体，液态时呈红棕色， 固态为黄红色。分子量67.45，熔点－59℃，沸点＋9.9℃，在4℃时1体积水可溶解20体积ClO[,2]，其饱和溶液的浓度为5.7％。已有的研究表明，ClO[,2]在水中溶解成黄绿色溶液，与氯气不同，它在水中不水解，也不聚合，在pH为2～9范围内以一种溶解的气体存在，具有一定的挥发性[5]。
二氧化氯很不稳定，与空气混合的体积比大于10％时，受到强光或强烈振动可能发生爆炸。因此，ClO[,2]通常是现用现制。
2.3 ClO[,2]的强氧化性及其对饮用水的消毒作用
ClO[,2]的氧化性极强，是氯气的27倍。 其杀菌作用是通过在水中分解出的氯气穿透细胞壁，使蛋白质变性而实现的。使用ClO[,2] 作为饮用水的杀菌剂，每升水中只需加含3％的ClO[,2]的水溶液0.4mL， 就可使杀菌率达99％以上[6]。
此外，二氧化氯还可将以有机键合形式存在的Mn[2＋]、Fe[2＋]氧化。
二氧化氯杀灭大肠杆菌的效果即使在介质的pH变化较大时，影响也不大，对0.5mg／L以下的含菌介质，pH为6.5时，ClO[,2]与Cl[,2]均在60s内去除99％的大肠杆菌。但当pH为8.5时，如剂量为0.25mg／L时， 要求去除率为99％，则ClO[,2]只需15s而Cl[,2]却需要5min才能达到要求。
对病毒的消毒效果，ClO[,2]比Cl[,2]、O[,3]更有效。剂量为0.20mg／L～0.25mg／L的ClO[,2]，对水源中的柯隆奇病毒、疱疹病毒、新城病毒等众多病毒可在几分钟内将其杀灭，这比Cl[,2]要有效的多。
3 二氧化氯替代氯气消毒的优越性
二氧化氯消毒反应以氧化反应为主，经氧化的有机物降解为含氧基团（羧酸）为主的产物，且加入剂量越多，氯代物的产生量越少[7 ]。而氯气以亲电取代为主，取代产物多为致癌物质。
用二氧化氯消毒时，受水体本身酸碱度的影响较小，pH在5～9间变动时对消毒效率影响不大。
二氧化氯的水溶性是氯气的5倍，其杀菌消毒能力比氯气的5倍还强，二氧化氯对经水传播的病原微生物，包括病毒、芽孢以及水路系统的厌氧菌、硫酸盐还原菌、真菌和藻类均有较好的去除效果[8]。
二氧化氯还具有明显改善消毒水体的味觉和嗅觉等优点。
4 小结
被称为“第四代”广谱、高效、无污染杀菌剂的二氧化氯作为新型饮用水消毒剂已脱颖而出，尽管二氧化氯的贮存有待进一步研究改善，价格有待进一步降低，但随着人们环保意识的增强，二氧化氯替代氯气对饮用水消毒已是大势所趋。这一新生事物必将为人们所接受，它为人类的健康将会做出更大的贡献。