二氧化氯相關(guān)應用和與CL2,次氯酸鈉比較

1、二氧化氯（C1O2）是漢弗萊戴維于 1811 年發(fā)現(xiàn)的。根據(jù)濃度的不同，二氧化氯是一種黃綠色到橙黃色的氣體，分子量 67.45,具有與氯氣相似的刺激氣體，760mmHg 時沸點 11C,熔點59C,比重為 3.09g/Lo 空氣中的體積濃度超過 10%便有爆炸性，但在水溶液卻是十分安全的。二氧化氯在水中的溶解度是氯的 5 倍，20C、10kpa 分壓時達 8.3g/L,在水中溶解成黃色的溶液。與氯氣不同，它在水中不水解，也不聚合，在 PH2-9 范圍內(nèi)以一種溶解的氣體存在，具有一定的揮發(fā)性。二氧化氯（ClO2）中含氯 52.6%,Cl-1-CL+4的氧化過程中有 5 個電子轉(zhuǎn)移，故其當量有效氯

2、為52.6%X5=263%,這表明 ClO2氧化能力是 Cl2的 2.5 倍左右。 ClO2與 Cl2很大的不同是 ClO2是一種強氧化劑，而不是氯化劑，不產(chǎn)生氧化反應。因此，二氧化氯與酚反應不產(chǎn)異味很大的氯苯酚，二氧化氯與腐殖質(zhì)及有機物反應幾乎不產(chǎn)生發(fā)散性有機鹵化物（TOX）,不生成并抑制生成有致癌作用的三鹵甲烷（THM）,二氧化氯不與氨及氨基化合反應。二氧化氯作為一種強氧化劑，它能有效破壞水體中的微量有機污染物，如果并花、蕙醍、氯仿、四氯化碳、酚、氯酚、氧化物、硫化氫及有機硫化物、氧化有機物時不發(fā)生氯代反應。由于ClO2高效、安全、無毒，在美國，ClO2用于飲用水處理已超過 50 年。二氧

3、化氯在自來水廠的應用二氧化氯在自來水廠的應用工藝有兩種情況，一是取代氯氣作為消毒劑，二是作為預氧化齊 Jo（二氧化氯作為消毒劑、二氧化氯作為預氧化劑）設(shè)計參數(shù)項目預氧化最終消毒劑二氧化氯用量 mg/L1-20.5-1設(shè)備選型由于自來水廠的供水量較大，從降低運行費用和自動化控制的角度考慮，宜選用高效復合（HB）系列二氧化氯發(fā)生器?；鹆Πl(fā)電廠的生產(chǎn)系統(tǒng)十分龐大，涉及不同專業(yè)（鍋爐專業(yè)、汽輪機專業(yè)、電氣專業(yè)、熱工控制專業(yè)、計算機專業(yè)、化學專業(yè)、燃料專業(yè)、繼電保護、環(huán)境保護、暖通專業(yè)等）、不種類型的設(shè)備上萬臺，主要包括輸煤系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。主要輔助設(shè)備有冷凝器、給水加熱器、各種水泵、

4、磨煤機、除氧器及各種測量控制設(shè)備。設(shè)備的完好運行是電廠生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵所在，也是生產(chǎn)安全可靠的基本保證條件之一。生產(chǎn)系統(tǒng)中任一臺設(shè)備的缺陷故障，都有可能影響安全生產(chǎn)。凝汽器是火力發(fā)電廠的大型換熱設(shè)備，其作用是將汽輪機做功后的低溫蒸汽凝結(jié)為水，以提高熱力循環(huán)的效率。圖 1 為表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)示意圖。凝汽器運行時，冷卻水從前水室的下半部分進來，通過冷卻水管（換熱管）進入后水室，向上折轉(zhuǎn)，再經(jīng)上半部分冷卻水管流向前水室，最后排出。 低溫蒸汽則由進汽口進來， 經(jīng)過冷卻水管之間的縫隙往下流動，向管壁放熱后凝結(jié)為水。在此工作過程中，由于冷卻水質(zhì)的不潔凈，致使銅管內(nèi)壁積聚了一些不利于傳熱的固態(tài)混合物（稱之為

5、污垢）。污垢的存在降低了換熱面的傳熱能力，從而降低了汽輪機效率，因此必須對其進行清洗。可見，冷凝器的主要危害來自于循環(huán)水的質(zhì)量，也就說水處理的效果。主要危害有：1.水中礦物質(zhì)和離子沉淀在冷凝器表面上。2,微生物及代謝產(chǎn)物混同循環(huán)水中的無機物和塵土形成粘泥， 附著在冷凝器表面上，腐蝕管道，降低換熱效率。因此， 電廠一般采用投加緩蝕阻垢劑和殺菌滅藻劑的做法， 來解決上述危害，但是有一些無法控制因素，使得電廠頻繁的清洗冷凝器，設(shè)備腐蝕較嚴重，造成設(shè)備折舊加速，還使得電廠大量排出污水，造成成本升高。這些不可控制的因素是：1.大多電廠采用有機磷系列的緩蝕阻垢劑， 無形當中它有成了微生物繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)。2

6、 .微生物無時無刻都在繁殖，有時候肉眼看不到，溫度適宜時繁殖較快，才容易發(fā)現(xiàn)其危害。3 .一般的殺菌滅藻劑，有的受 PH 的影響，有的會使微生物產(chǎn)生抗體。4 .當發(fā)現(xiàn)藻類等微生物時，危害已經(jīng)出現(xiàn)，投藥后，使水的濁度提高，造成工廠大量排水。針對上述情況， 越來越多的電廠均采用二氧化氯殺菌滅藻， 其不可替代的殺毒特點成了取代殺蟲滅藻劑的最理想的產(chǎn)品。應用實例：里彥電廠基本工藝參數(shù)：凝汽器進水溫度：200c 凝汽器進水溫度：330c循環(huán)水流量：3.4-3.7 萬 m3 循環(huán)水量（兩臺）：3.5 萬 m3 由此可見：循環(huán)水時間大約一小時左右，溫度在 20-330C 之間（溫度不影響二氧化氯的殺毒效果）

7、二氧化氯在水中的檢測濃度不小于 0.3ppm設(shè)備選型：3.5X050,3X0-6=10.510-3因此，方案一：選型 SFI10000 的在 3-10 月份，9 個月的時間，每天工作2 個小時，殺菌兩次。方案二：選型 SFI5000 的在 3-10 月份，9 個月的時間，每天工作 4 個小時，殺菌兩次。一、成本分析：方案一：每克有效氯 0.004 元每年的費用：1000000042 招 09=21600 元方案二：每克有效氯 0.004 元每年的費用：50000.004430X9=21600 元循環(huán)冷卻水系統(tǒng)傾向于采用堿性有機磷系配方作為水質(zhì)穩(wěn)定劑，這就為菌藻的繁殖提供了營養(yǎng)源，細菌、真菌、藻

8、類、原生動物等微生物利用水中的營養(yǎng)物質(zhì)大量繁殖。以這些微生物為主體，混雜泥砂、無機物和塵土等，形成生物粘泥附著與堆積，因而產(chǎn)生粘泥故障，引起設(shè)備、管道的局部腐蝕、堵塞等不良問題，降低換熱器的熱交換效率，甚至使管道穿孔，設(shè)備損壞。因此，必須在循環(huán)冷卻水中投加殺生劑，以控制微生物的生長。雖然液氯最廣泛地應用于冷卻水中的微生物，但在許多特殊的情況下，二氧化氯更有優(yōu)勢、更有效、更經(jīng)濟。例如：當冷卻水具有較高的 pH 值、含氮量和有機物含量時，二氧化氯的優(yōu)勢就顯得尤為突出。因為二氧化氯的殺菌效果受環(huán)境 pH 值的影響較小，它可在較寬的 pH 值范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的殺菌作用。二氧化氯不會與氨反應生成殺菌效力低

9、的氯胺，而且它與有機物反應性低，不易被水中的有機物消耗，不會形成氨化有機物。另外，二氧化氯的殺菌速度快，在水中的衰敗期長，藥效持久，且二氧化氯不與有機磷等水質(zhì)穩(wěn)定劑發(fā)生沉淀反應，對水質(zhì)穩(wěn)定劑的緩蝕阻垢作用沒有影響。二氧化氯對金屬設(shè)備腐蝕實驗表明：70-110mg/L 的二氧化氯對不銹鋼和銅基本無腐蝕，2070mg/L 的二氧化氯對碳鋼基本無腐蝕，所以二氧化氯在循環(huán)水中的殺菌濃度低于 80mg/L,不會對設(shè)備造成腐蝕。由此可見，二氧化氯是一種值得廣泛推廣的循環(huán)水殺菌除藻劑。據(jù)工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范（GB50050-95）之規(guī)定，工業(yè)冷卻循環(huán)水中的有效氯的投加宜采用沖擊性定期投加，每隔 1-3

10、 天投加一次，余氯量宜控制在 0.5-1.0mg/L 以內(nèi)，投加量按循環(huán)水量計，投加量為 2mg/L（總量），則循環(huán)水每次有效氯投加總量（克）=每小時循環(huán)水量（噸/小時）每噸投加有效氯的量為 2 克/噸（mg/L）。設(shè)備選型：設(shè)備型號（克/小時）=每次有效氯投加總量（克）/每次投加時間（一般選白天 8 小時）。循環(huán)水量小于 2000 噸的系統(tǒng)一般選擇每小時有效氯產(chǎn)量 500 克的設(shè)備。由于工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)在運行中自動化程度較高，有效氯需求量較大，為降低運行成本，一般應選高效復合二氧化氯發(fā)生器。工業(yè)循環(huán)冷卻水處理工藝流程圖工業(yè)循環(huán)冷卻水處理工藝流程圖二氧化氯消毒與液氯消毒的比較在城市給水廠中，源水

11、經(jīng)過混凝沉淀、過濾以后，去除了水中的懸浮物和膠體雜質(zhì)，使水變得澄清。同時粘附在雜質(zhì)顆粒上的細菌、大腸桿菌、和其它微生物也被去除，但水中仍還有一定數(shù)量微生物，包括對人體有害的病原體，為了保障人民的身體健康，生活飲用水必須進行徹底的消毒。在凈水工藝中，消毒的方法有很多，如氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒、紫外線消毒等。由于液氯價格低廉、消毒效果良好和使用方便等優(yōu)點，在我廠一直予以應用。隨著人們對有機鹵化物致癌作用的研究認識，源水水質(zhì)日趨下降，我廠于 2002 年引進了華特 99 高效復合二氧化氯發(fā)生器。一、液氯消毒和原理二氧化氯消毒原理(一)、液氯消毒氯氣加入水中產(chǎn)生一系列化學變化。不同的水質(zhì)其化學

12、反應的過程也不一樣，但最終起消毒作用的產(chǎn)物為次氯酸和次氯酸根離子。1 .當水中無氨氮存在時CL2+HO2HOCL+H+CL-(1)次氯酸是一種弱電介質(zhì)HOCH+OCL-(2)次氯酸與次氯酸根在水里所占的比例主要取決于水的 pH 值，HOCL 和 OCL 諸 B 具有氧化能力，但 HOCL 是中性分子，可以擴散到帶負電荷細菌的表面，并滲入細菌體內(nèi)，氯原子氧化作用破壞細菌體內(nèi)的酶，使細菌死亡；而 OCL 卡負電，難于靠近帶負電荷的細菌，所以雖有氧化能力也難起消毒作用。從圖 I 可以看出，在 pH 值 5.6-9.5 范圍內(nèi)，水的 pH 值越低，HOCL 的百分含量越大，因而消毒效果越好。2 .當水

13、中存在氨氮時，(1)式產(chǎn)生的 HOCL 就會和氨化合，產(chǎn)生一類叫胺的化合物，其成份視水的 pH值及 CL2 和 NH3 含量的比值而定。NH3+HOCLfNH2CL+H2O.(3)NH3+2HOCBNHCL2+2H2O(4)NH3+3HOCL-NCL3+3H2O.(5)當水的 PH 值在 5-8.5 之間時，NH2CL 和 NHCL2 同時存在，但 PH 值低日 NHCL2 較多，NHCL2的殺菌能力 NH2CL 強，所以水的 PH 值低一些，也是有利于消毒作用的。NCL3 要在 PH 值低于 4.4 時才產(chǎn)生，在一般的飲用水中不大可能形成。所以，無論水中是否存在氨氮，在使用液氯消毒時，在 p

14、H 值 6.8-8.5 范圍內(nèi)，pH 值越低，消毒效果比 PH 值高的消毒效果好。（二）、二氧化氯消毒二氧化氯化學性質(zhì)活潑，易溶于水，在 20c 下溶解度為 107.98g/L,是氯氣的溶解度的5 倍。氧化能力為氯氣的 2 倍。CLO2 是中性分子，在水中幾乎 100%以分子狀態(tài)存在，所以極易穿透細胞膜，滲入細菌細胞內(nèi)，將其核酸（DNA 或 RNA）氧化后，從而阻止細菌的合成代謝，并使細菌死亡。在飲用水中 CLO2 滅菌反應如下式.（6）、（7）所示。CLO2+e-CLQ（6）CLO2+2H2O+4e-CL+4OH（7）實驗測知，式（6）式的電極電位 0.95V,式（7）式的電極電位 0.78

15、V。所以使用二氧化氯消毒還可以氧化水中的一些還原性金屬離子（如 Fe2+Mn2+等），即對水中的鐵、鎰有著不錯的去處效果。CLO2 的氧化能力與溶液的酸堿性有關(guān)，溶液酸性越強，CLO2 的氧化能力越強。但在 PH 值 6-10 范圍內(nèi)的殺菌效果幾乎不受 PH 值影響。綜上，在凈水工藝條件下，用液氯消毒，起殺菌作用的主要是 HOCL,其殺菌效果比OCL 舟近 80 倍。由圖表 I 可以看出 pH 值越高，HOCL 離解的越多，當 pH 值大于 8 時即達到 75%的OCL-消毒效果就愈發(fā)降低。經(jīng)過眾多試驗結(jié)果得出，CLO2 可以在范圍內(nèi)殺滅細菌，液氯只有在近中性條件下才能有效地殺滅細菌。二、兩種

16、消毒劑殺滅飲用水中細菌的情況在飲用水中投加消毒劑的目的主要是殺滅對人體有害的病原菌、病菌，及其它致病的病原微生物。經(jīng)過消毒處理的水，不是將水中所有的細菌殺滅，可以允許含有少量的對人體健康無害的細菌，但一定要達到生活飲用水衛(wèi)生標準的要求。（一）、消毒劑投加量對消毒效果的影響為了研究消毒劑投加兩對消毒效果的影響，對我公司的沉淀水（未加消毒劑）、濾前水（預加 1.5mg/L 消毒劑）、濾后水（又加 1.5mg/L 消毒劑）進行了細菌學指標的檢測，檢測結(jié)果見圖表 n。從試驗結(jié)果可以得出：1 .二氧化氯和液氯對大腸桿菌均有較好的滅菌效果，且隨著投加量增大殺菌率增大；二氧化氯的滅菌效果稍優(yōu)于液氯。投加量為

17、 1.5mg/L 時，液氯的殺菌率是 94.76%,二氧化氯的殺菌率則達 97.62%。2 .二氧化氯殺滅細菌的效果明顯優(yōu)于液氯。（二）、水溫對消毒劑殺菌效果的影響消毒劑的殺菌能力隨著溫度的上升而增強，溫度低時每上升 10C,細菌死亡率成倍增加。圖表出為 Benarde 等試驗的不同溫度下二氧化氯接觸時間與大腸桿菌存活率的關(guān)系。由圖可見，溫度升高，滅菌時間相對縮短，殺菌效果相對增強。三、兩種消毒劑對飲用水中有機鹵代物形成的影響隨著人們對用液氯消毒飲用水所產(chǎn)生的有機鹵代物致癌作用的研究，國家自然科學基金資助了對比液氯消毒與二氧化氯消毒處理水中有機物情況的項目。對用液氯消毒和用二氧化氯消毒的四種同

18、一自來水廠飲用水的富集水樣進行 GC/MS 分析，其試驗結(jié)果見圖表 IV。由試驗結(jié)果表明，凡是投加液氯消毒，不僅有機物種類多，含量大，且均形成較多的有機鹵代物（如CHC13、CHBr3 等）。如投加 0.7mg/L 液氯的水樣檢出 2 種氯代物和 7 種澳代物，含量為 9.76%;而用二氧化氯消毒的水樣，未檢出有機鹵代物。二氧化氯消毒一般只起氧化作用，不起氯化作用，這是二氧化氯消毒幾乎不形成有機鹵代物的根本原因。可見，源水嚴重污染或水體中有機物含量高時，二氧化氯是最好的選擇。該設(shè)備在投入使用初期，由于管垢中的銹蝕物要消耗一些二氧化氯，二氧化氯消耗量較大，運行成本較高。運行一個月左右后，二氧化氯

19、的投加量趨于穩(wěn)定。統(tǒng)計生產(chǎn)實踐所耗用的成本，進行經(jīng)濟技術(shù)分析，我們得出，在達到同樣的消毒效果時，消耗二氧化氯的量要比液氯的消耗量低一些，但制備二氧化氯的原料成本要比液氯成本高 0.02 元/噸。為了保證水質(zhì)，同時兼顧節(jié)約成本，在冬季水源污染少、濁度低時，使用液氯消毒；到了夏季，水源污染較重或者水源中有機物含量偏高時，使用二氧化氯消毒。五、結(jié)論液氯作為經(jīng)典的飲用水消毒方式，消毒能力強，貨源充足，價格低廉，投加設(shè)備較為簡單，有著價廉物美的優(yōu)勢。但當水中有機物含量高時，會產(chǎn)生有致癌作用的鹵化有機物。二氧化氯作為后發(fā)展起來的消毒方式，殺菌能力比液氯消毒強，殺菌效果不受水的 pH值影響，只發(fā)生氧化作用不

20、發(fā)生氯化作用達到消毒效果，避免了有機鹵代物的問題。但是二氧化氯制取出來即須應用，不能貯存，制取原料價格較貴。無論是液氯消毒還是二氧化氯消毒，都有各自的優(yōu)點和缺點。應該根據(jù)生產(chǎn)實踐中的實際情況，因水制宜，合理選用飲用水消毒劑，力爭得到最好的性價比。次氯酸鈉與二氧化氯的區(qū)別次氯酸鈉屬氯消毒劑，用電解法可以制造。次氯酸鈉揮發(fā)性低，腐蝕性小，在水中溶解度大，消毒效果可靠。但是，采用次氯酸鈉消毒會產(chǎn)生較多的消毒副產(chǎn)物，如三氯乙酸、二氨乙酸、氯仿等。動物實驗表明，不少氯化副產(chǎn)物具有致突變性和（或）致癌性。許多流行病學調(diào)查結(jié)果認為，飲水氯化與人群膀胱癌、結(jié)腸癌和直腸癌的發(fā)病率增加有關(guān)。二氧化氯屬氧化消毒劑，在水中具有很強的氧化和消毒作用，效果可靠，而且不會產(chǎn)生三鹵甲烷等物質(zhì)，現(xiàn)已被國際組織認定為 A1 級新一代化學消毒劑。2 二氧化氯與次氯酸鈉性能比較二氧化氯與次氯酸鈉性能比較3 二氧化氯與次氯酸鈉殺菌效果比較見表 3、表 4 表 3 常規(guī)濃度二氧化氯對不同微生物的殺滅效果表 4 常規(guī)濃度次氯酸鈉對不同微生物的殺滅效果4 討論通過以上實驗，我們可以看出，二氧化氯是一種理想的消毒劑。與次氯酸鈉相比較，其優(yōu)點在于：(1)有效活性殺菌成分是溶于水中的二氧化氯氣體，可通過熏蒸或噴霧對空氣和環(huán)境進行殺菌消毒；(2)使