二氧化氯（clo2）在饮用水处理中的应用（刘粤明）

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1、二氧化氯（ClO2）在饮用水处理中的应用（刘粤明）　　摘要：消毒通常是传统饮用水处理工艺关键一步，从而保证了水质的安全可靠。加入到水中消毒剂可以从根本上消除或是抑制传播水生疾病的病菌，就目前来说，氯气以及次氯酸盐是给水处理工业当中最常见的消毒剂。由于认识到加氯消毒副产品的危害，现在研究人员越来越多的把目光投向了其他的替代消毒剂。主要从水处理替代消毒剂二氧化氯的制造，氧化方式，消毒效率以及副产物等方面进行论述。关键词：饮用水处理、消毒、二氧化氯、PH值 1二氧化氯消毒 　　1.1简介。二氧化氯是一种含氯的中性化合物，由于

2、其在化学反应中的单电子转移能力，二氧化氯通常在水消毒的过程中被用作高效率的氧化剂，氧化还原反应后的产物为亚氯酸根离子。亚氯酸盐与亚氯酸根离子之间的电离平衡常数相对较小,这也与次氯酸与其共轭碱对之间的电离平衡关系有着很大的不同,次氯酸的电离平衡反应多发生在中性的PH范围内,这就决定了在饮用水的应用范围内,水中的主要成分还是次氯酸根离子。根据Werdehoff和Singer的研究,在使用二氧化氯进行给水消毒的过程中,大约有50%到70%的二氧化氯被转化成亚氯酸根离子，还有30%左右的ClO2被转化成氯酸根离子或氯离子。 　

3、　由于其超强的氧化能力，二氧化氯通常被用作初级或是二级消毒剂，并在对水中的气、味控制；含氯消毒副产品的消除；铁、锰离子的氧化，颜色调节以及硫化物和酚类物质的去处方面有着广泛的应用。作为一种应用水处理中的替代消毒剂，二氧化氯对于病毒，细菌等微生物的抑制能力要超出氯气和氯氨类消毒剂。 　　1.2二氧化氯的制取。因为二氧化氯具有较强的膨胀性并且在压力下容易发生爆炸，因此二氧化氯不可以被压缩或是简单的以气态的形式储存。通常的情况下，二氧化氯多数是在现场制取。在给水消毒的应用过程中，二氧化氯可以通过利用亚氯酸盐分别与氯气、次氯酸

4、或是盐酸直接反应而生成二氧化氯。具体的反应过程如下所列： 　　直接与盐酸的反应：反应一般发生在较低的PH值范围内，并且反应速率较低。 　　亚氯酸盐与氯气的反应：这是在水处理应用中最为常见的制取二氧化氯的方式。反应包括了两个阶段：第一，通过向水中通入过量的氯气来生成次氯酸和盐酸；第二，次氯酸与亚氯酸钠反应生成二氧化氯。为了提高亚氯酸盐的使用率，通常需要向水中同入过量的氯气，以生成足够反应的次氯酸。在反应中，由于次氯酸的生成，从而降低了水的PH值，这将更加有利于反应的正常进行。通过这种方式来制取二氧化氯的反应速率要比前一种

5、方式来的快，但比较下面所介绍的第三种方法来说就相对较慢了。 　　氯气直接与亚氯酸盐反应：此类反应多发生在中性的PH值环境下，而且反应速率相对较快。 　　1.3通过氧化反应去除水中的铁、锰离子。铁离子和锰离子是水中最为常见的两种金属离子，因此在饮用水处理的过程中，通常要采用一些特殊的方法来对水中的铁、锰离子加以去除。其中最常见的方法就是通过加入强氧化剂来与铁、锰离子反应，从而生成沉淀物，再通过后续处理，例如沉淀和过滤加以去除。而由于二氧化氯具有很强的氧化性，因此在给水处理中被用来作为氧化剂来去除水中过量的铁、锰离子。 　

6、　为了能够生成氢氧化铁沉淀3），通常控制反应发生在碱性环境下，与1.0mg/l的铁离子反应需要1.2mg/L的二氧化氯。 　　在实际的给水消毒应用过程中，特别是在高浓度的铁、锰离子原水处理中，二氧化氯的用量还要考虑到消毒副产物的生成、氯酸根离子和亚氯酸根离子的浓度等因素，因此在实际应用中，二氧化氯的用量应控制在0.07~2.0mg/L的范围内，一般不超过1.0mg/L。 　　1.4水中天然有机物的去除。从在水中的浓度以及活性的角度来说，天然有机物是地表水和地下水中的一种重要成分。存在于水中的天然有机物，影响微量金属和亲

7、水有机化合物的流动性以及在一定范围内的胶状颗粒的聚合速度。同时，对于微生物和依靠本身特性例如分子重量，分子组成和官能团进行反应的物质来说，天然有机物也是有机碳的来源。 　　通过进一步对天然有机化合物成分的研究，它们被分成以下几部分：腐殖质酸；非水溶性酸性物质；非水溶性碱性物质；非水溶性中性物质；水溶性酸性物质；水溶性碱性物质；水溶性中性物质。在大多数的情况下，饮用水中的天然有机物的主要成分是非水溶性酸性物质，约占54%，腐殖质酸和非水溶性中性物质分别占19%和12%。通常情况下，天然水体中非水溶性碱性物质的含量微乎其微

8、，另外水溶性物质的比例也相对较小，大约占总的有机物的15%左右。 　　根据以往的试验数据，经过二氧化氯的氧化作用，HA，HON和HIB在水中所占的比例明显减少，而对于HOA来说，去除量不会超过9%。HIA的成分会少许增加，而HIN的成分会有明显的增加。二氧化氯打碎大分子量的有机物质使其变成小分子量的物质，从而使非生物降解的有机物转