二氧化氯應(yīng)用于水箱二次供水安全消毒研究

盤偉彬

摘 要：文章首先簡要闡述了二氧化氯的特性及其消毒機(jī)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(chǔ)上對二氧化氯在水箱二次供水安全消毒中的應(yīng)用進(jìn)行論述。期望通過文章的研究能夠?qū)μ岣叨趸仍诙喂┧局械陌踩杂兴鶐椭?/p>

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(jī)理

1.1 二氧化氯的特性

在自然界中，二氧化氯是為數(shù)不多以單體游離形式存在的化合物，在微酸條件下，其穩(wěn)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，隨著溫度的降低溶解度會有所增加，最高可達(dá)10g/L以上，其在水中為純?nèi)芙鉅顟B(tài)，不會與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由此使得二氧化氯的消毒作用基本不會受到水的pH值影響。

1.1.1 物理性質(zhì)。ClO2是二氧化氯的分子表達(dá)式，它的外層共有19個電子，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(dāng)ClO2溶于水時，通常都是以分子的形式進(jìn)行擴(kuò)散，這有助于其在水中溶解。在酸性溶液當(dāng)中，ClO2的性質(zhì)相對比較穩(wěn)定，初始時會還原成亞氯酸。在水處理的過程中，ClO2的濃度一般都低于4g/L，這樣不會引起爆炸。

1.1.2 化學(xué)性質(zhì)。ClO2的性質(zhì)較為活潑，歸屬于強(qiáng)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(jī)或是無機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，從而使其成為一種無毒、無害的物質(zhì)。但相關(guān)研究結(jié)果表明，ClO2氣體卻對人體有害，前提是濃度需要達(dá)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(jī)理

目前，學(xué)術(shù)界對ClO2的消毒殺菌機(jī)理存在兩種不同的觀點(diǎn)，一種觀點(diǎn)認(rèn)為，ClO2對各種微生物的細(xì)胞壁具有較強(qiáng)的穿透性和吸附性，其能夠透過細(xì)胞壁侵入到細(xì)胞內(nèi)部，并對細(xì)胞內(nèi)的色氨酸、含硫基丙氨酸以及酪氨酸等進(jìn)行直接氧化，由此便會造成細(xì)菌死亡，進(jìn)而達(dá)到消毒的目的[2]。另外一種觀點(diǎn)則認(rèn)為，ClO2之所以能夠?qū)⒓?xì)菌殺死，主要是因?yàn)榇罅康腃lO2聚集在細(xì)胞的周圍，將細(xì)胞封閉在內(nèi)，從而使其失去了對蛋白質(zhì)的利用能力，破壞了新細(xì)胞的再生過程，最終達(dá)到了破壞細(xì)胞的目的[3]。通過對大量相關(guān)資料及研究成果進(jìn)行查閱后發(fā)現(xiàn)，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(kuò)散至帶負(fù)電荷的細(xì)菌表面，并透過細(xì)菌外壁進(jìn)入到其內(nèi)部，在氯原子的氧化作用下，細(xì)菌的酶系統(tǒng)會被破壞，這樣便可造成細(xì)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(dāng)pH升高后，其殺菌效果也會隨之獲得進(jìn)一步提高。同時在低濃度的條件下，ClO2在殺菌消費(fèi)上要比氯更加有效，這主要是由ClO2在水中快速的擴(kuò)散性所決定的。此外，ClO2對水中的腸道病毒、疤疹病毒等均有著較好的消毒效果，對水池、水過濾設(shè)備中的鐵細(xì)菌、異養(yǎng)菌以及藻類等有著良好的去除效果。

2.2 余氯濃度高

由于ClO2不會與水體當(dāng)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受到pH值的影響，并且在pH的范圍內(nèi)其具有較強(qiáng)的氧化能力，約為自由氯的2.5倍左右，同時，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(yīng)用

3.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

3.1.1 試劑與標(biāo)準(zhǔn)品。（1）本次試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)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(yàn)儀器。便攜式分光光度計(jì)、離子色譜儀、抑制器、色譜分離柱、保護(hù)柱、淋洗液全自動發(fā)生器等等。

3.1.3 方法檢出限。實(shí)驗(yàn)參照國家現(xiàn)行的《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》，配置不同濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，對離子的線性范圍進(jìn)行測定，并以空白噪聲標(biāo)準(zhǔn)差的3倍作為方法檢出限，經(jīng)過計(jì)算后得出ClO■■和ClO■■離子的檢出限分別為0.005和0.01（mg/L）。

3.2 試驗(yàn)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?dú)饧s10min左右，使溶液轉(zhuǎn)變?yōu)闊o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(jì)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。同時蓋好器具蓋，開啟檢測儀器，儀器會自動顯示測定水樣中的ClO2濃度。

3.3 實(shí)驗(yàn)分析

3.3.1 接觸時間對消毒副產(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(dá)到8mg/L，隨后分別在1、5、10、30、60min時進(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(dá)到8mg/L，隨后用離子色譜對各個水樣當(dāng)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(jié)果與討論

由試驗(yàn)結(jié)果可知，ClO2的投加濃度、與水體的接觸時間以及水體溫度均對消毒效果有所影響。實(shí)驗(yàn)表明，隨著ClO2投加濃度的增大、水體溫度的增高以及接觸時間的延長，均能夠進(jìn)一步提高ClO2的消毒效果。我國現(xiàn)行的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》對ClO2與水體的接觸時間給出了明確的規(guī)定，即不少于30min，但通過本次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，ClO2與水體的接觸時間為10min時，便可確保微生物安全性[4]。ClO2的投加劑量、有機(jī)物的濃度以及與水體的接觸時間均會對亞氯酸鹽的生成有一定影響，當(dāng)有機(jī)物和ClO2投加濃度均為3mg/L時，亞氯酸鹽的濃度低于0.7mg/L，該數(shù)值符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定要求。同時，實(shí)驗(yàn)表明，ClO2的投加濃度越大、接觸時間越長、水體中的有機(jī)物濃度越高，均會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，氯酸鹽的主要來源為原料，其與ClO2對水體的消毒過程基本無關(guān)。

4 結(jié)束語

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，并控制好接觸時間，減少消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生，提高飲用水的質(zhì)量。通過文章的研究可知，在ClO2消毒劑含量符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(xiàn)

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