二氧化氯的理化性质及其应用，本文主要内容关键词为：理化论文,及其应用论文,性质论文,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。
近年来，二氧化氯作为饮用水消毒剂日益受到人们的重视，因为随着人们对传统的氯气消毒的深入研究，发现用氯气和其它氯系消毒剂处理过的饮用水及食品中含有氯化副产物——三氯甲烷，这是一种很强的致癌物质。使用二氧化氯处理的水中则不会产生三氯甲烷，其安全性被世界卫生组织列为Al级，二氧化氯已成为国际上公认的氯系消毒剂最理想的更新换代产品，被欧美国家推崇为第四代消毒剂。
二氧化氯不仅是一种广谱、高效的消毒剂，而且还是优良的水处理剂、食品保鲜剂、漂白剂、防腐剂和除臭剂，于是迅速在水处理行业、食品行业、造纸行业、日化行业得到广泛的应用。
1 二氧化氯的理化性质
在常温下二氧化氯是一种黄绿色的气体，具有类似氯气的刺激性气味，熔点-59℃，沸点11℃，密度为3.09g/L。
二氧化氯分子由一个氯原子和两个氧原子组成，外电子层共有19个电子，是自然界中完全以单体游离基形式存在的少数化合物之一。二氧化氯气体易溶于水，室温下溶解度为氯的5倍。与氯不同，ClO[，2]在水中以水合分子存在，不易发生水解反应。在较高温度或光照下二氧化氯和水反应可以生成亚氯酸和氯酸，所以从理论上可以认为二氧化氯是亚氯酸和氯酸的混合酸酐。二氧化氯在酸性溶液中比较稳定，在碱性溶液中会迅速发生歧化反应，生成亚氯酸盐和氯酸盐的混合物。
二氧化氯是强氧化剂，电极电位
=1.95V，具有很强的氧化性。二氧化氯中含氯52.6％，从
的氧化过程中有五个电子转移，故其有效氯含量为52.6％×5=263％，氧化能力是氯气的2.63倍。
二氧化氯很容易爆炸。温度升高，暴露在光线下或与某些有机物接触摩擦，都可能引起爆炸；液体二氧化氯比气体更易爆炸。空气中二氧化氯浓度＞10％或水中二氧化氯浓度＞30％时都将爆炸。所以工业上采用空气或惰性气体来冲淡二氧化氯气体，使其浓度＜8-10％，将这种二氧化氯气体溶于水时，水中的二氧化氯浓度为6-8毫克/升。
由于二氧化氯具有易挥发、易爆炸的特点，故不宜贮存。
（1）二氧化氯对锰（Ⅱ）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（MnO[，2]），即：
（2）二氧化氯对铁（Ⅱ）的氧化
二氧化氯同样也能够把二价的铁氧化成三价的铁，即
（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（S[2-]）氧化成硫酸盐（SO[,4][2-]）。
（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。
（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，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，与氯不同，它不会生成有机氯代物。二氧化氯可以控制三氯甲烷的形成，减少总有机氯化物的生成。
黄腐酸是腐殖质的主要组成物质，是三氯甲烷的前驱物质之一，腐殖质里黄腐酸的含量高达90％。通过研究和试验表明，二氧化氯与黄腐酸几乎不生成三氯甲烷，而液氯与黄腐酸反应，则会生成大量三氯甲烷。而且，三氯甲烷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。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。
2 二氧化氯的制备方法
二氧化氯制备方法很多，从发生原理上可分为化学法和电解法两大类。化学法举例如下：
同时产生的二氧化碳有稀释二氧化氯的效用，使处理时不致发生爆炸。
（4）用蔗糖、氯酸钠和硫酸反应制取二氧化氯的方法：
3 二氧化氯的应用
3.1 杀菌、消毒
二氧化氯具有极强的杀菌能力，对经水传播的病源性微生物包括病毒、芽孢以及水路系统中的异养菌、硫酸盐还原菌和真菌均有很好的消毒效果。在几分钟甚至几秒钟内即可杀灭枯草芽胞杆菌、绿脓杆菌、霍乱杆菌、沙门氏菌、痢疾杆菌、军团菌、大肠杆菌、结核菌、伤寒和乙肝病毒等，特别是用二氧化氯杀菌不会产生致癌、致突、致畸物质。
在医疗方面，二氧化氯可用于医疗器械、术前泡手、牙科杀菌及口腔含漱、阴道冲洗、伤口冲洗、坐浴以及对乙型肝炎、大肠杆菌等各种病毒的杀灭等；在卫生防疫方面，二氧化氯可用于食品制造业、餐饮业、冰箱、饮料、饮用水、游泳池、交通工具等公共场所以及传染病病源地等的杀菌消毒；在水产养殖业方面，二氧化氯可用于鱼虾贝类饲养水消毒及防治病菌浸染等；在畜牧养殖业方面，二氧化氯可用于养猪场消毒，控制猪瘟、猪肺疫以及杀灭猪“5”号病毒等。二氧化氯还可用于工厂生产车间以及医院病房空气的消毒。
用二氧化氯制成新型洗涤消毒剂，可以使二氧化氯的应用深入到千家万户。1998年抗洪救灾中，抗洪战士用二氧化氯消毒液洗脸、坐浴、擦身、泡脚、泡洗内衣裤等，其神奇作用再次被验证。据悉，二氧化氯对红眼病、皮肤病也有很好的疗效。
大量实验证明，二氧化氯消毒剂不仅杀菌消毒作用强于其它类消毒剂，而且对人、动物无害。在目前，发达国家已将二氧化氯应用到几乎所有需要杀菌消毒的领域。
3.2 工业循环水系统的杀生剂
工业上，循环冷却水中的微生物是主要危害，因此对微生物控制便是工业循环冷却水处理的关键。二氧化氯对微生物有很强的杀灭作用。与微生物接触时，二氧化氯对细胞壁有较强吸附力和穿透能力，可有效地氧化细胞内含的酶以损伤细胞或通过抑制蛋白质的合成来破坏微生物。1944年美国Niagara Falls水厂为控制水中由于藻类繁殖所产生的气味，率先采用二氧化氯获得成功，之后，此法迅速推广到全世界。近年来国内电厂、氨厂使用二氧化氯进行水处理的研究也屡有报道。
3.3 废水处理
工业废水中常含有许多有害物质，如氰化物、硫化物、酚类和胺类等，必须进行处理才能排放。二氧化氯对煤气废水、含硫废水、含蒽、萘等多环芳烃的废水、高浓度含氰废水、对氨基苯甲醚废水、苯酚甲醛废水的处理均取得了较好的效果。二氧化氯还具有较强的脱色作用，对印染废水有很好的脱色效果。
3.4 漂白剂
在造纸工业上，为获得强度较大，白度较高的纸浆，常用二氧化氯代替次氯酸盐对纸浆进行补充漂白。二氧化氯是一种有选择性的氧化剂，能在有效地脱除木素及其它有色物质的同时，对纤维素和半纤维素的氧化作用较少，使它们能较好地保存下来。在造纸工业上使用二氧化氯进行补充漂白，可获得白度为90％以上的强度高的纸浆。近年来，无元素氯漂白（ECF）和完全无氯漂白（TCF）的研究，取得很大进展并获得可喜成果。从完全消除有机氯化物来看，无疑必须走TCF漂白路线。从我国实际情况来看，工厂全部采用TCF漂白，对大多数中小纸厂是有一定难度的，用二氧化氯进行漂白，无疑是一条可行的路子。另外，二氧化氯也可用于棉纺织物的漂白。
3.5 防腐剂
二氧化氯可除去由有机胺类及有机硫化物等所产生的臭味，还可用于饲料防腐及食品保鲜，能除去食品中的异味。
总之，二氧化氯的应用十分广泛。二氧化氯的应用在我国虽然刚刚起步，但在不久的将来，二氧化氯会成为我们生产和生活中必不可少的用品。