二氧化氯應用于水箱二次供水安全消毒研究

來(lái)源：http://www.thesierramadre.com/ 作者：余氯檢測儀 時(shí)間：2019-07-23

　　摘 要：文章首先簡(jiǎn)要闡述了二氧化氯的特性及其消毒機理，隨后分析了二氧化氯在水處理中的消毒優(yōu)勢，并在此基礎上對二氧化氯在水箱二次供水安全消毒中的應用進(jìn)行論述。期望通過(guò)文章的研究能夠對提高二氧化氯在二次供水消毒中的安全性有所幫助。

　　關(guān)鍵詞：二氧化氯;二次供水;消毒

　　1 二氧化氯的特性及其消毒機理

　　1.1 二氧化氯的特性

　　在自然界中，二氧化氯是為數不多以單體游離形式存在的化合物，在微酸條件下，其穩定性能夠獲得進(jìn)一步提升，常溫下二氧化氯的溶解度為2.9g/L，隨著(zhù)溫度的降低溶解度會(huì )有所增加，最高可達10g/L以上，其在水中為純溶解狀態(tài)，不會(huì )與水發(fā)生化學(xué)反應，由此使得二氧化氯的消毒作用基本不會(huì )受到水的pH值影響。

　　1.1.1 物理性質(zhì)。ClO2是二氧化氯的分子表達式，它的外層共有19個(gè)電子，屬于典型的活潑自由基[1]。液體ClO2的沸點(diǎn)為10℃，固體ClO2的熔點(diǎn)為59.5℃。ClO2分子一般都是以單體自由基的形式存在，它們之間并不存在明顯的聚合傾向，當ClO2溶于水時(shí)，通常都是以分子的形式進(jìn)行擴散，這有助于其在水中溶解。在酸性溶液當中，ClO2的性質(zhì)相對比較穩定，初始時(shí)會(huì )還原成亞氯酸。在水處理的過(guò)程中，ClO2的濃度一般都低于4g/L，這樣不會(huì )引起爆炸。

　　1.1.2 化學(xué)性質(zhì)。ClO2的性質(zhì)較為活潑，歸屬于強氧化劑的范疇，其氧化能力約為氯的2.5倍左右，正因如此，使其可以和多種有機或是無(wú)機物發(fā)生反應，從而使其成為一種無(wú)毒、無(wú)害的物質(zhì)。但相關(guān)研究結果表明，ClO2氣體卻對人體有害，前提是濃度需要達到比較高的程度，若是人體吸入高濃度的ClO2氣體，則可能致人死亡。故此，確保ClO2的使用安全性非常必要。

　　1.2 二氧化氯的消毒機理

　　目前，學(xué)術(shù)界對ClO2的消毒殺菌機理存在兩種不同的觀(guān)點(diǎn)，一種觀(guān)點(diǎn)認為，ClO2對各種微生物的細胞壁具有較強的穿透性和吸附性，其能夠透過(guò)細胞壁侵入到細胞內部，并對細胞內的色氨酸、含硫基丙氨酸以及酪氨酸等進(jìn)行直接氧化，由此便會(huì )造成細菌死亡，進(jìn)而達到消毒的目的[2]。另外一種觀(guān)點(diǎn)則認為，ClO2之所以能夠將細菌殺死，主要是因為大量的ClO2聚集在細胞的周?chē)?，將細胞封閉在內，從而使其失去了對蛋白質(zhì)的利用能力，破壞了新細胞的再生過(guò)程，最終達到了破壞細胞的目的[3]。通過(guò)對大量相關(guān)資料及研究成果進(jìn)行查閱后發(fā)現，氯之所以能夠消毒，主要是次氯酸的作用，它屬于一種不帶電的中性分子，質(zhì)量相對較小，能夠擴散至帶負電荷的細菌表面，并透過(guò)細菌外壁進(jìn)入到其內部，在氯原子的氧化作用下，細菌的酶系統會(huì )被破壞，這樣便可造成細菌死亡。

　　2 二氧化氯在水處理中的消毒優(yōu)勢

　　2.1 殺菌效果好

　　與氯相比，ClO2的殺菌效果要更好一些，并且當pH升高后，其殺菌效果也會(huì )隨之獲得進(jìn)一步提高。同時(shí)在低濃度的條件下，ClO2在殺菌消費上要比氯更加有效，這主要是由ClO2在水中快速的擴散性所決定的。此外，ClO2對水中的腸道病毒、疤疹病毒等均有著(zhù)較好的消毒效果，對水池、水過(guò)濾設備中的鐵細菌、異養菌以及藻類(lèi)等有著(zhù)良好的去除效果。

　　2.2 余氯濃度高

　　由于ClO2不會(huì )與水體當中的氨、氮等化合物發(fā)生作用而被消耗，故此，在投加量相同的前提下，其能夠保持較高的余氯濃度，由此進(jìn)一步提升了ClO2的消毒殺菌效果。

　　2.3 基本不受pH影響

　　ClO2的殺菌能力基本不會(huì )受到pH值的影響，并且在pH的范圍內其具有較強的氧化能力，約為自由氯的2.5倍左右，同時(shí)，ClO2還能快速地對錳、鐵等還原態(tài)物質(zhì)進(jìn)行氧化，并具有一定的漂白作用。

　　3 二氧化氯在水箱二次供水安全消毒中的應用

　　3.1 實(shí)驗材料與方法

　　3.1.1 試劑與標準品。(1)本次試驗中使用的主要試劑有ClO2消毒液、乙二胺、純水和高純氮(99.99%)。(2)標準品。主要有純度為80%的亞氯酸鈉和純度為99%的氯酸鈉。

　　3.1.2 試驗儀器。便攜式分光光度計、離子色譜儀、抑制器、色譜分離柱、保護柱、淋洗液全自動(dòng)發(fā)生器等等。

　　3.1.3 方法檢出限。實(shí)驗參照國家現行的《生活飲用水標準檢驗方法》，配置不同濃度的混合標準溶液，對離子的線(xiàn)性范圍進(jìn)行測定，并以空白噪聲標準差的3倍作為方法檢出限，經(jīng)過(guò)計算后得出ClO2和ClO離子的檢出限分別為0.005和0.01(mg/L)。

　　3.2 試驗步驟

　　先采用離子色譜法對氯酸鹽及亞氯酸鹽進(jìn)行測定，具體做法如下：向待測的水體樣本中通入高純氮氣約10min左右，使溶液轉變?yōu)闊o(wú)色后，取10ml的水體樣本，并用離子色譜進(jìn)行分析。隨后使用分光光度計對ClO2的濃度進(jìn)行測定，具體做法是將待測的水體樣本全部倒入10ml的比色杯中，并向杯中滴入4滴甘氨酸試劑，搖晃均勻，再加入DPD試劑1包，輕輕搖晃20s左右后在常溫下靜置30s，使不溶物質(zhì)全部沉于杯子底部。同時(shí)蓋好器具蓋，開(kāi)啟檢測儀器，儀器會(huì )自動(dòng)顯示測定水樣中的ClO2濃度。

　　3.3 實(shí)驗分析

　　3.3.1 接觸時(shí)間對消毒副產(chǎn)物生成的影響。取ClO2消毒液4ml，以COD含量為5mg/L的水體樣本將其定容至1000ml，并使ClO2的濃度達到8mg/L，隨后分別在1、5、10、30、60min時(shí)進(jìn)行取樣，用離子色譜對水體樣本中的氯酸鹽及亞氯酸鹽的濃度進(jìn)行測定。

　　3.3.2 耗氧量對消毒副產(chǎn)物生成的影響。取ClO2消毒液4ml，然后分別用COD含量為1、3、5、8mg/L的水體樣品將之定容至1000ml，并使水體樣本中的ClO2濃度達到8mg/L，隨后用離子色譜對各個(gè)水樣當中的氯酸鹽及亞氯酸鹽的濃度進(jìn)行測定。

　　3.3.3 ClO2投加濃度對消毒副產(chǎn)物生成的影響。取不同的劑量的ClO2消毒液(1、2、3、4ml)，并用COD含量為3mg/L的水體樣本之分別定容至1000ml，使水體樣本中的ClO2濃度分別為1、2、3、5、8mg/L，然后通過(guò)離子色譜對水體樣本中的氯酸鹽及亞氯酸鹽的濃度進(jìn)行測定。

　　3.4 結果與討論

　　由試驗結果可知，ClO2的投加濃度、與水體的接觸時(shí)間以及水體溫度均對消毒效果有所影響。實(shí)驗表明，隨著(zhù)ClO2投加濃度的增大、水體溫度的增高以及接觸時(shí)間的延長(cháng)，均能夠進(jìn)一步提高ClO2的消毒效果。我國現行的《生活飲用水衛生標準》對ClO2與水體的接觸時(shí)間給出了明確的規定，即不少于30min，但通過(guò)本次實(shí)驗發(fā)現，ClO2與水體的接觸時(shí)間為10min時(shí)，便可確保微生物安全性[4]。ClO2的投加劑量、有機物的濃度以及與水體的接觸時(shí)間均會(huì )對亞氯酸鹽的生成有一定影響，當有機物和ClO2投加濃度均為3mg/L時(shí)，亞氯酸鹽的濃度低于0.7mg/L，該數值符合《生活飲用水衛生標準》的規定要求。同時(shí)，實(shí)驗表明，ClO2的投加濃度越大、接觸時(shí)間越長(cháng)、水體中的有機物濃度越高，均會(huì )造成亞氯酸鹽生成濃度增大。此外，需要特殊闡明的一點(diǎn)是，氯酸鹽的主要來(lái)源為原料，其與ClO2對水體的消毒過(guò)程基本無(wú)關(guān)。

　　4 結束語(yǔ)

　　目前，我國飲用水箱二次供水的人群不斷日趨增多，其消毒多以二氧化氯為主，為了確保二次供水的安全性，必須合理確定ClO2的投加濃度，并控制好接觸時(shí)間，減少消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生，提高飲用水的質(zhì)量。通過(guò)文章的研究可知，在ClO2消毒劑含量符合國家現行標準規定要求的前提下，采取控制ClO2投加量的方法減少消毒副產(chǎn)物的生成量是可行的。

　　參考文獻

　　[1]韓永萍，付建立.二氧化氯消毒劑在飲用水處理中的應用[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2014(4)：47-48.

　　[2]完顏華.二氧化氯的特性及在水處理中的應用[J].鐵道勞動(dòng)安全衛生與環(huán)保，2012(10)：65-66.

　　[3]于登文，陳強.二氧化氯在水體消毒及含氰電鍍廢水處理中的應用[J].材料保護，2013(5)：98-99.

　　[4]林健東，關(guān)宏舵.二氧化氯應用于中小型水廠(chǎng)水質(zhì)消毒的可行性研究[J].中國衛生監督雜志，2012(1)：67-68.

——本文由豐臨科技整理發(fā)布，內容供參考，如有侵權，請聯(lián)系刪除，謝謝！上海豐臨科技有限公司為你提供濁度儀(濁度計)、在線(xiàn)濁度儀、余氯儀、余氯分析儀、工業(yè)在線(xiàn)pH計、cod測定儀、pH計等多種水質(zhì)檢測儀，水質(zhì)分析儀，歡迎您前來(lái)選購，豐臨科技竭誠為您服務(wù)！