使用二氧化氯存在的問(wèn)題和機(jī)理

1、使用二氧化氯存在的問(wèn)題及機(jī)理？CI02加入水中后，會(huì)有50%70%轉(zhuǎn)變?yōu)镃IO2-與CIO3-。很多實(shí)驗(yàn)表明CIO2-、CIO3-對(duì)血紅細(xì)胞有損害，對(duì)碘的吸收代謝有干擾，還會(huì)使血液中膽固醇升高。建議二氧化氯消毒時(shí)殘余氧化劑總量（CIO2+CIO2-+CIO3-）<1.0mg/L,使對(duì)正常人群健康不致有影響。而實(shí)際應(yīng)用中CIO2的劑量都控制在0.5mg/L以下。CIO2氧化分解有機(jī)物具有較強(qiáng)的選擇性。它能氧化去除水中的Fe2+、Mn2+、氰化物、酚等；能氧化硫醇、仲胺和叔胺，消除水中的不愉快氣味，卻不易氧化醇、醛、酮、伯胺等有機(jī)物，導(dǎo)致去除不徹底。哈爾濱臭氧發(fā)生器-哈爾濱紫外線消毒哈爾濱設(shè)

2、備-水處理設(shè)備二氧化氯性質(zhì)比較活潑，易爆炸，且其本身也有毒性。因此在使用CIO2時(shí)要十分注意安全。一般在CIO2制備系統(tǒng)中應(yīng)嚴(yán)格控制原料稀釋濃度，防止誤操作并應(yīng)建立相應(yīng)安全措施。CIO2儲(chǔ)存要低溫避光；CIO2車間禁用火種，設(shè)良好的通風(fēng)換氣設(shè)備。2臭氧（O3）2.1 臭氧的應(yīng)用1840年瑞士化學(xué)家SchOnbein證實(shí)了臭氧的存在。1886年法國(guó)人Meritenus發(fā)現(xiàn)臭氧具有殺菌作用。1893年荷蘭首先將臭氧應(yīng)用于水的消毒處理。1906年法國(guó)的Nice城將臭氧用于大規(guī)模凈水廠的水處理，至今已有近百年歷史。臭氧氧化能力強(qiáng)，用于消毒殺菌殺傷力大，速度快；臭氧可氧化溶解性鐵、錳，形成高價(jià)沉淀物，使

3、之易于去除；可將氰化物、酚等有毒有害物質(zhì)氧化為無(wú)害物質(zhì)；可氧化致嗅和致色物質(zhì)，從而減少嗅味，降低色度；可將生物難分解的大分子有機(jī)物氧化分解為中小分子量有機(jī)物，使之易于生物降解；使用臭氧預(yù)處理，還可以起到微絮凝作用，提高出水水質(zhì)；應(yīng)用臭氧，不會(huì)在處理過(guò)程中產(chǎn)生有害的三致物質(zhì)。目前，世界上有上千家水廠使用臭氧進(jìn)行處理、消毒。在歐洲主要城市已把臭氧作為去除水中污染的一種主要手段用于飲用水的深度凈化。20世紀(jì)70年代初以來(lái)，許多國(guó)家還對(duì)臭氧應(yīng)用于城市污水、工業(yè)廢水、循環(huán)冷卻水處理進(jìn)行了研究并有很多成功的例子。70年代中期開(kāi)始，我國(guó)也開(kāi)始了利用臭氧氧化工藝處理受污染飲用水水源的試驗(yàn)研究工作。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已有

4、數(shù)十家水廠應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。2.2 臭氧的物理性質(zhì)O3是一種具有特殊的刺激性氣味的不穩(wěn)定氣體，常溫下為淺藍(lán)色，液態(tài)呈深藍(lán)色。O3是常用氧化劑中氧化能力最強(qiáng)的，在水中的氧化還原電位為2.07V，而氯為1.36V，二氧化氯為1.50V。另外，O3具有較強(qiáng)腐蝕性。O3在空氣中會(huì)慢慢自行分解為02,同時(shí)放出大量的熱量，當(dāng)其濃度超過(guò)25%時(shí)，很容易爆炸。但一般臭氧化空氣中O3的濃度不超過(guò)10%，不會(huì)發(fā)生爆炸。在標(biāo)準(zhǔn)壓力和溫度下，純臭氧的溶解度比氧大10倍，比空氣大25倍。0°C時(shí)，純臭氧在水中的溶解度可達(dá)1.371g/L。O3在水中不穩(wěn)定，在含雜質(zhì)的水溶液中迅速分解為O2,并產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的單

5、原子氧（O）和羥基（OH）等具有極強(qiáng)滅菌作用的物質(zhì)。其中羥基的氧化還原電位為2.80V。20C時(shí)，03在自來(lái)水中的半衰期約為20分鐘。2.3 臭氧的氧化消毒機(jī)理03溶于水后會(huì)發(fā)生兩種反應(yīng)：一種是直接氧化，反應(yīng)速度慢，選擇性高，易與苯酚等芳香族化合物及乙醇、胺等反應(yīng)。另一種是03分解產(chǎn)生羥基自由基從而引發(fā)的鏈反應(yīng)，此反應(yīng)還會(huì)產(chǎn)生十分活潑的、具有強(qiáng)氧化能力的單原子氧（0），可瞬時(shí)分解水中有機(jī)物質(zhì)、細(xì)菌和微生物。0302+(0)(0)+H2020H羥基是強(qiáng)氧化劑、催化劑，引起的連鎖反應(yīng)可使水中有機(jī)物充分降解。當(dāng)溶液pH值高于7時(shí)，03自分解加劇，自由基型反應(yīng)占主導(dǎo)地位，這種反應(yīng)速度快，選擇性低。由上

6、述機(jī)理可知，03在水處理中能氧化水中的多數(shù)有機(jī)物使之降解，并能氧化酚、氨氮、鐵、錳等無(wú)機(jī)還原物質(zhì)。此外，由于03具有很高的氧化還原電位，能破壞或分解細(xì)菌的細(xì)胞壁，容易通過(guò)微生物細(xì)胞膜迅速擴(kuò)散到細(xì)胞內(nèi)并氧化其中的酶等有機(jī)物；或破壞其細(xì)胞膜、組織結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)、核糖核酸等從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。因此，03能夠除藻殺菌，對(duì)病毒、芽孢等生命力較強(qiáng)的微生物也能起到很好的滅活作用。2.4 臭氧的氧化消毒特性(1)03作為高效的無(wú)二次污染的氧化劑，是常用氧化劑中氧化能力最強(qiáng)的(03>CI02>CI2>NH2CI),其氧化能力是氯的2倍，殺菌能力是氯的數(shù)百倍，能夠氧化分解水中的有機(jī)物，氧化去除無(wú)機(jī)還

7、原物質(zhì)，能極迅速地殺滅水中的細(xì)菌、藻類、病原體等。(2) 03消毒受pH值、水溫及水中含氨量影響較小，但也有一定的選擇性，如綠霉菌、青霉菌等對(duì)03具有抗藥性，須較長(zhǎng)時(shí)間才能殺死。03用于飲用水消毒時(shí)，水的濁度、色度對(duì)消毒滅菌效果有影響，將有相當(dāng)一部分03被用于無(wú)機(jī)物和有機(jī)物的氧化分解上。(3) 03去除微生物、水草、藻類等有機(jī)物產(chǎn)生的嗅、味，效果良好，脫色能力比CI2和CI02更為有效和迅速。(4) 投加03能改變小粒徑顆粒表面電荷的性質(zhì)和大小，使帶電的小顆粒聚集；同時(shí)03氧化溶解性有機(jī)物的過(guò)程中，還存在“微絮凝作用”，對(duì)提高混凝效果有一定作用。(5) 03消毒效果好，劑量小，作用快，不產(chǎn)生三

8、氯甲烷等有害物質(zhì)，同時(shí)還可使水具有較好的感官指標(biāo)。03對(duì)一些頑強(qiáng)病毒的滅活作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氯，但水中03分解速度快，無(wú)法維持管網(wǎng)中有一定量的剩余消毒劑水平，故通常在03消毒后的水中投加少量的氯系消毒劑。(6) 03能將水中不易降解的大分子有機(jī)物氧化分解為小分子有機(jī)物，并向水中充氧使水中溶解氧增加，為后續(xù)處理(特別是生物處理)提供了更好的條件。但從經(jīng)濟(jì)上考慮，03投加量不可能太高，所以氧化并不徹底，如果后續(xù)工藝處理不當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生三鹵甲烷等有害物質(zhì)。(7) 在水處理過(guò)程中，應(yīng)盡量不要生成新的三鹵甲烷物質(zhì)，因?yàn)槿u甲烷一旦形成，03也很難將其氧化去除。2.5 臭氧的制備及經(jīng)濟(jì)性分析生產(chǎn)03的方法有無(wú)聲放

9、電法、放射法、紫外線法、電解法等。在實(shí)際凈水廠應(yīng)用中都采用無(wú)聲放電法。使氧氣(02-)轉(zhuǎn)變03，首先需要有很大的能量將00鍵裂解為氧原子。無(wú)聲放電就是利用高速電子來(lái)轟擊氧氣，使其分解成氧原子：02=20離解后的氧原子有些合成臭氧：30=03哈爾濱臭氧發(fā)生器-哈爾濱紫外線消毒哈爾濱設(shè)備-水處理設(shè)備有些重新合成為氧氣，有些則和氧氣合成為030+02=03上述反應(yīng)都是可逆的，生成的O3也會(huì)分解成為氧原子活氧氣。所以，通過(guò)放電區(qū)域的氧氣中只有一部分能夠變成O3,因此生產(chǎn)出來(lái)的O3通常指含一定濃度O3的空氣，稱為臭氧化空氣，并非純臭氧氣。每生產(chǎn)1千克03理論上需要耗能0.836kWh；而用空氣生產(chǎn)03時(shí)

10、，只有46%的電能作了有效功，實(shí)際每千克03耗電1520kWh。用純氧氣生產(chǎn)03的電耗大約可降低一半左右。根據(jù)目前的技術(shù)水平，03的生產(chǎn)原料分為空氣、純氧氣、液氧三種。采用液氧一般適用于中小規(guī)模（臭氧量50kg/h）。采用變壓吸附法或負(fù)壓吸附法現(xiàn)場(chǎng)制取純氧，適用于臭氧量50kg/h的規(guī)模。利用干燥空氣制取03,獲得的臭氧濃度一般在13%；而利用純氧或液氧生產(chǎn)的臭氧濃度可達(dá)10%左右，而且空氣制取03的電耗約為另外兩種方法的2倍。據(jù)有關(guān)報(bào)道，利用干燥空氣、現(xiàn)場(chǎng)制純氧、購(gòu)買液氧三種方法制取03，每千克03的生產(chǎn)成本分別約為16.0元、12.0元和17.3元。可見(jiàn)現(xiàn)場(chǎng)制取純氧的辦法成本最低。若按投加

11、量5mg/L計(jì)，每噸水采用03的處理成本為0.06元。實(shí)際工程中，03多不單獨(dú)使用，常與顆?；钚蕴柯?lián)用對(duì)飲用水進(jìn)行深度處理，即臭氧活性炭水處理工藝，效果良好。對(duì)其生產(chǎn)成本進(jìn)行分析，水廠規(guī)模在540萬(wàn)噸/天時(shí)，因采用臭氧活性炭工藝而增加的制水成本在0.100.15元/噸之間。根據(jù)我國(guó)各自來(lái)水廠的供水狀況，從提高水質(zhì)和人們的生活水平考慮，這種工藝是完全可以接受的。2.6 使用臭氧存在的問(wèn)題03氧化能力很強(qiáng)，但也并非十全十美。應(yīng)用03也存在著一些問(wèn)題，03化會(huì)帶來(lái)副產(chǎn)物。微污染水源中有機(jī)物種類繁多，03-能與有機(jī)物反應(yīng)生成一系列的中間產(chǎn)物。要對(duì)其全部進(jìn)行檢測(cè)是非常困難的。因此，世界衛(wèi)生組織（WH0）

12、采用溴酸根和甲醛作為03副產(chǎn)物的指標(biāo)。由于經(jīng)濟(jì)方面等原因，03投加量不可能大到將大分子有機(jī)物全部無(wú)機(jī)化；另外，即使過(guò)量投加03，也會(huì)有其他物質(zhì)出現(xiàn)，也不可能使有機(jī)物全部礦化，因?yàn)?3氧化大多數(shù)有機(jī)物產(chǎn)生的不完全氧化產(chǎn)物可能阻礙03的進(jìn)一步分解，導(dǎo)致03不可能將這些中間產(chǎn)物完全氧化，如甘油、乙醇、乙酸等。同時(shí)，03不能有效的去除氨氮，對(duì)水中有機(jī)氯化物無(wú)氧化效果。03處理時(shí)與有機(jī)物反應(yīng)生成不飽和醛類、環(huán)氧化合物等有毒物質(zhì)，對(duì)人體健康有不良影響。如果水中含有較多的溴離子，03會(huì)將其氧化為次溴酸。次溴酸與鹵化消毒副產(chǎn)物的前體物反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生溴仿和其它溴化消毒副產(chǎn)物。溴離子還能被進(jìn)一步氧化為溴酸鹽離子，從

13、而導(dǎo)致出水呈致突變陽(yáng)性。臭氧化后水中可同化有機(jī)碳（A0C）上升，可能會(huì)造成水中細(xì)菌的再度繁殖。為了維持管網(wǎng)中有足量的剩余消毒劑，在臭氧處理后再加氯或氯胺處理會(huì)分別生成三氯硝基甲烷和氯化氰，成為新的消毒副產(chǎn)物，其毒性現(xiàn)尚不清楚。對(duì)某些農(nóng)藥，03氧化后的產(chǎn)物可能更有害?？傮w上說(shuō)，雖然應(yīng)用03時(shí)有副產(chǎn)物生成，但一般情況下濃度不高，毒性問(wèn)題也不嚴(yán)重。根據(jù)目前的研究，無(wú)論在副產(chǎn)物的生成量和毒性，還是在出水的致突變活性方面，03都比CI2和CI02理想。結(jié)論1. CI02和03都是高效的氧化消毒劑，其氧化消毒能力受pH值及水中氨氮的影響均較小，消毒都不會(huì)產(chǎn)生三氯甲烷，是液氯消毒的理想替代產(chǎn)品，。2. CI02比03具有更高的穩(wěn)定性，同時(shí)又比氯具有更強(qiáng)的消毒能力；但氧化能力比03差。但用臭氧消毒時(shí)，為了維持管網(wǎng)中的持續(xù)消毒能力，需要采用氯、氯胺、二氧化氯等作為輔助消毒劑。3. 為避免生成三