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二氧化氯發生器基礎知識

發布時間:2016-12-07 06:57:01 點擊量:948

二氧化氯的特性
二氧化氯是一種優良的消毒劑和強氧化劑,又是一種含氯製劑,繼第一代消毒劑液氯(含Cl2、次氯酸鹽和漂白粉)、第二代消毒劑優氯劑(二氯異氰尿酸鈉)、第三代消毒劑氯精(三氯異氰尿酸)後,二氧化氯被推崇為第四代消毒劑,是世界衛生組織(WHO)和世界糧農組織(FAO)向全世界推薦的A1級廣普、安全和高效的消毒劑。
二氧化氯的物理性質
二氧化氯常溫下為黃綠色或橘紅色氣體,帶有一種辛辣氣味,易溶於水,在20℃和30mmHg壓力下,二氧化氯在水中的溶解度為2.9克/升。溶解中形成黃綠色的溶液。在空氣中的體積濃度超過10%時便有爆炸性,但在水溶液中則無危險性。比重為3.09克/升(11℃),熔點-59.5℃,沸點9.9℃(壓力為731mmHg時的沸點)。在水中能被光分解,與氨不起反應。對人體有刺激,當大氣中二氧化氯含量為14mg/L時,就可使人覺察;45mg/L時,明顯地刺激呼吸道。二氧化氯的揮發性較大,稍一曝氣即從溶液中逸出。溫度升高、曝光或與有機質相接觸,會發生爆炸。因此,在實際應用中,二氧化氯須避光保存,一般情況下,現使用,現製備。
二氧化氯的化學特性
二氧化氯是一種有多方麵用途又有選擇性的氧化劑,它與各種有機和無機化合物反應,這些反應中許多都能用於包括水溶液和氣態蒸汽在內的水處理和工業廢物處理上。
二氧化氯屬強氧化劑,其有效氯是氯的2.6倍,可以與包括鐵、錳、硫化物、氰化物和含氮化物等無機物以及酚類,有機硫化物,多環芳烴、胺類、不飽和化物,醇醛和碳水化合物以及氨基酸和農藥等有機物化合物反應。
二氧化氯的優良性能及其作用
一、二氧化氯的優良性能
由於二氧化氯具有很強的反應活性和氧化能力,因此在水處理中表現出優良的消毒效果和氧化作用。二氧化氯在飲用水消毒中幾乎不形成氯仿等有機鹵代物,且殺滅細菌、病毒、藻類和浮遊動物的效果好於液氯,在水消毒過程中未產生致突變物質,其Ames試驗和小鼠骨髓嗜多染紅細胞微核試驗均呈現陰性結果;二氧化氯與水中無機物和有機物,尤其是有機物的反應表現以氧化作用為主,而液氯則以氯取代為主,氯氣與水中前驅物質作用形成了顯著數量的氯仿等有機鹵代物。
二氧化氯具有良好的殺菌效果。按國家衛生部消毒技術規範中規定YOPLAY森林舞會選用金黃色葡萄球菌、大腸杆菌和枯草芽孢杆菌等純菌種,進行二氧化氯消毒劑鑒定,結果表明,對這些純菌種的滅菌效果隨消毒劑投量的增加而增加,且二氧化氯的效果明顯好於氯氣。證明了二氧化氯對國家規定的消毒劑鑒定菌種的滅菌效果是顯著和高效的。二氧化氯對水中的非致病菌均也有非常好的滅菌效果。例如,二氧化氯對水中無色杆菌屬、假單孢杆菌屬、微感菌屬、鏈黴菌屬、梭狀芽孢杆菌屬、短杆菌屬、芽孢杆菌屬、芽孢放射菌屬、八疊球菌屬、葡萄球菌屬和微球菌屬等非致病菌(屬)均具有有效的殺滅效果。
二氧化氯對細菌的殺滅效果明顯好於液氯,並可在pH為3-9範圍內有效地殺滅細菌;而液氯隻有在近中性條件(pH值為6.5-8.5)下可有效地殺死細菌;相對液氯而言,二氧化氯所需投量較少,殺菌速率快。尤其二氧化氯可殺滅水中異養菌、
鐵細菌和硫酸鹽還原菌等,且效果持久。二氧化氯的殺菌效果能持續很長時間,在管網係統中能夠保持一定的殘留。
二氧化氯對水中病毒例如脊髓灰質炎I型、柯薩奇病毒B3、艾可病毒II、腺病毒7型、單純皰疹病毒I型、流行性腮腺炎病毒、乙肝病毒、呼吸道病毒具有很好的消毒效果;對水中的藻類和浮遊生物有很好的失活效果。二氧化氯不僅能殺死微生物,而且能分解殘留的細菌結構,具有殺死孢子和病毒的作用,從而可以有效地控製細菌、藻類以及粘泥。
二、二氧化氯殺滅病毒和病菌的作用
二氧化氯是一種廣譜型的消毒劑,二氧化氯能在pH值很寬的範圍內能殺滅大腸杆菌、細菌芽孢、配水網中的異養菌、硫酸鹽還原菌及真菌等,其殺滅效果與溫度T有關,是溫度(1/T)的函數,這一優點彌補了因溫度升高而使二氧化氯在水中溶解度降低的缺點。二氧化氯對孢子的殺滅作用比氯強,對水中的野生菌種、放線菌、孢子體等均有較好的殺滅作用。
三、二氧化氯的滅藻作用
二氧化氯對藻類的控製主要是因為它對苯環有一定的親和性,能使苯環發生變化而無臭味。葉綠素中的吡咯與苯環非常類似,二氧化氯也同樣能作用於吡咯環。這樣,二氧化氯氧化葉綠素,植物新陳代謝終止,使得蛋白質中的合成中斷。這個反應結果
對植物的損害在於原生質脫水而帶來高滲的收縮(質壁分離),這是個不可逆的過程,導致藻類死亡。
四、二氧化氯的漂白、脫色作用
二氧化氯作為一種具有強氧化性和氧化過程中很少有有機鹵代物產生的氧化劑,在造紙、紙漿工業的漂白等行業已經廣泛使用。使用ClO2作為漂白劑,與其他漂白粉和氯氣相比,ClO2可以提高白度,防止纖維強度降低,簡化生產工藝,避免產生遊離氯而生成大量致癌物的危害。ClO2在漂白過程中還能殺滅微生物,有效地驅散紙漿中的粘液和無機沉積物,從而消除紙漿中固體塊狀的形成,提高紙張的質量。
利用二氧化氯的氧化作用,在適當條件下,ClO2有很好的脫色作用。例如ClO2江蘇天倫染織實業公司及靖江市第三紡織廠,運用混凝/ ClO2 組合法處理印染廢水,處理後的水質pH分別從11-14降到7,12降到7;色度分別從1000降到50,600降到5,去除率達到95%和99.2%。其他指標如COD、BOD5、SS、S2-均降低且達到國家行業排放標準。
五、二氧化氯的除臭作用
ClO2可以與硫化物發生氧化反應,而臭味往往是硫化物(如硫化銨、硫化氫、二甲基硫化物等)所致。ClO2氣體與有臭味的含硫汙染物接觸之後,迅速發生氧化反應,轉變為其它物質,從而除去臭氣。因此,將ClO2製成穩定性溶液可用於冰箱、室內空氣的除臭、滅菌等,口腔醫療上也用其消除口臭和煙臭。
六、二氧化氯的保鮮作用
據有關報道,經40~60mg/L濃度的二氧化氯水溶液浸漬五分鍾處理的禽肉類能有效地控製家禽軀體微生物汙染,在5℃以下,可有效地延長儲藏期。海洋捕撈業運用二氧化氯水溶液處理捕獲的對蝦,先使用40mg/L二氧化氯水溶液浸泡10-20分鍾,再用20mg/L二氧化氯的冰塊保鮮,對蝦不會變黑.二氧化氯消毒殺菌的同時,不會使生物蛋白質變性而喪失已有的營養成分和價值,對水生物細胞無影響。
七、二氧化氯的氧化作用
1、二氧化氯對錳的氧化
二氧化氯能夠把二價錳氧化成四價錳,使之形成不溶於水的二氧化錳(Mn02),即:
2CIO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+12H++2Cl-
2、二氧化氯對鐵的氧化
二氧化氯同樣也能夠把二價的鐵氧化成三價的鐵,形成氫氧化鐵沉澱,即:
ClO2+5Fe(HC03)2+13H2O=5Fe(0H)3+10C032-+Cl-+21H+
3、二氧化氯對硫化物的氧化
二氧化氯在pH值5~9的區間內,很快將硫化物(S2-)氧化成硫酸鹽(Sa2-),即:
8C1O2+5S2-+4H2O=5SO42-+8Cl-+8H+
4、二氧化氯對氰化物的氧化
二氧化氯可以將氰化物氧化成二氧化碳和氮,即:
2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2C1-
當氰化物的濃度為3.Omg/L,二氧化氯的投加量為5.Omg/L,其氰化物的去除率一般都大於85%。
5、二氧化氯對苯酚的氧化
二氧化氯對苯酚的氧化去除效果隨著二氧化氯投加量的增加而提高(它對苯酚的去除率明顯優於液氯)。當源水中苯酚濃度為2.Omg/L,加5mg/L二氧化氯時,苯酚的去除率一般大於85%。傳統的氯消毒隨著液氯投加量的增加,氯代酚的量隨之增加,而投加二氧化氯時,則基本上不形成氯代酚。
6、二氧化氯對有機物的氧化
二氧化氯對有機物的氧化降解,與氯所不同的最大特點是,它不會生成有機氯代物。二氧化氯可以控製三鹵甲烷(THM)的形成,減少總有機鹵的生成。眾所周知,三鹵甲烷的前驅物質通常有以下3類:一類是天然大分子有機物,如腐殖酸、灰黃黴酸等;另一類是小分子有機物,如酸類化合物、苯胺、苯醌、氨基酸等多種有機物;第三類是藻類及代謝產物。
YOPLAY森林舞會知道,黃腐酸是腐殖質的主要組成物質,腐殖質裏黃腐酸(FA)的含量高達90%。通過研究和試驗表明,二氧化氯與黃腐酸幾乎不生成氯仿,而液氯與黃腐酸反應,則會生成大量氯仿。而且,氯仿的生成量隨著液氯的投加量和水中腐殖質含量的增加而增加。間苯二酚是黃腐酸中最多、最基本的部分,一般用它代表黃腐酸來說明二氧化氯和氯的作用機理。
二氧化氯與間苯二酚的反應的最後產物是有機酸、水和二氧化碳,通過反應,二氧化氯則被還原成氯離子。由此可見,二氧化氯與黃腐酸等有機物的反應是以氧化還原反應為主,沒有氯代物生成。液氯與黃腐酸的作用機理主要表現在液氯與間苯二酚的反應過程:
由此可見,液氯與水中黃腐酸等有機物發生反應是以親電取代反應為主,反應結果生成大量的氯仿和有機氯代物等有害物質。因此,二氧化氯對酚類化合物都有比較好的去除效果。例如當二氧化氯的投加量為5.0㎎/L時,它對間苯二酚、簡苯三酚的去除率都在90%以上;而當氯的投加量和二氧化氯相同時,它的去除率隻有60%左右。二氧化氯對間甲酚的去除率為50%;而氯對它的去除率隻有30%左右。
因為二氧化氯與酚類化合物所產生的是“氧化還原反應”,所以不會形成氯代酚;而氯與酚類化合物所產生的是“取代反應”,所以會形成氯代酚。
二氧化氯的應用說明
二氧化氯問世以來,已經先後被用於紙張和纖維漂白、飲用水消毒、食品加工、肉類水果蔬菜和水產品滅菌與保鮮、工業冷卻水和廢水處理、食品包裝紙消毒和漂白、注水采油和油井解堵、臨床醫療中的消毒滅菌、衛生防疫消毒、油脂脫色及麵粉和大米加工中的漂白和殺菌、水產養殖中的水體養殖消毒和防病治病以及水廠殺藻和控製生物汙染和管道淤塞等諸多方麵。
一、二氧化氯在引用水消毒中的應用
美國環境保護局進行過幾項使用二氧化氯消毒水和廢水的研究,實驗證明二氧化氯是一種比氯更有效的殺病毒劑和殺細菌劑,而且在廣泛的pH範圍內有效,成為大家喜歡使用的消毒劑。認真控製二氧化氯消毒可減少形成有機氯代物的潛力。
二、使用二氧化氯控製三氯甲烷
二氧化氯在水處理中的應用,是多年來已被接受的一項事實,它曾經是減少水源疾病的重要因素之一。但是三鹵甲烷的發現及其危及健康的作用卻提出了一個氯化和安全問題,認為在保護飲用水免遭疾病傳染時也能產生致癌性的有機副產物。這種關注導致了對“國家臨時初級飲用水章程”的修改,以便控製飲用水中三鹵甲烷的濃度。
八十年代初,美國印第安納州埃文斯維爾供排水公司和美國環境保護局(USEPA)發起了使用二氧化氯的評價研究,結果表明二氧化氯對減少三鹵甲烷是非常有效的,二氧化氯的效果促成了美國很多供排水公司把預消毒劑從氯氣改變為二氧化氯。
三、二氧化氯和氯:預氧化劑用於飲用水廠殺滅藻類
與水淨化和水質問題相關的藻類已引起人們的強烈關注。這些問題概括如下:
1、藻類和胞外產物幹擾物理/化學水淨化工藝;
2、藻類通過淨化係統造成令人難以接受的水質產生;
藻類不僅產生影響神經係統的肝毒素有害於消費者的健康,而且產生藻類產物還能作為三鹵甲烷的前驅物質和微生物及其異樣生物的養料來源。
自20世紀70年代中期,南非弗裏尼欣市蘭特水司比較了二氧化氯和氯氣作為原水的預氧化劑和殺藻劑的效果,並且進行了下列研究:
①不同種藻類對兩種氧化劑的敏感性;
②藻類濃度對氧化效率的影響;
③氧化劑濃度和接觸時間對藻類存活率的影響。
研究結果表明:在氯需要的1/3接觸時間內,二氧化氯的效率是氯的2-10倍。用二氧化氯作預氧化劑時沒有三鹵甲烷的形成,但是用氯氧化含藻懸浮液在接觸2h內形成三鹵甲烷達35μg/L。從這項研究中可明顯地得出:二氧化氯是這兩種消毒中使用較佳者。
四、二氧化氯對直流式冷卻係統的防汙塞處理
微生物汙染是指在處理係統地表麵產生不期望地生物粘泥沉積。生物粘泥主要由生物膜組成,其中的微生物包埋於由它們自身組成的聚合基質中,形成複雜的粘泥沉積物。在工業環境中產生的生物粘泥,常常包含有生物膜,以及和它們有密切關係的無機顆粒、腐蝕產物和較大的汙染微生物。
意大利學者畢來梯(Belluati)等用二氧化氯處理直流式冷卻係統中的微生物汙染取得了積極成果,研究證明二氧化氯在0.05-0.25mg/L的投加濃度下就能有效地控製生物汙染地發生。
五、二氧化氯在煤氣廢水處理中的應用
將二氧化氯(ClO2)應用於煤氣廢水(含高濃度酚類物質)治理中,對二氧化氯投量與COD的比例關係、反應時間對酚類物質去除的影響、反應過程中二氧化氯的消耗與ClO2-的形成做了比較。結果表明,在煤氣廢水中的COD與ClO2的濃度比為
5.5,反應進行30min後,可以使廢水中可降解的酚類物質基本去除。GC/MS表明,在處理過程中基本沒有氯代有機物生成。 二氧化氯可以有效去除煤氣廢水中的有機物質,在實際廢水處理工藝中,如果在生化處理之後輔之以化學氧化,處理出的水就可以滿足循環冷卻水的要求,這不僅達到了廢水處理的目的,而且使廢水得到了回用。
六、二氧化氯在石油汙染地下水治理中的應用
利用二氧化氯作為氧化劑,並結合曝氣、微生物技術及水利截獲技術使地下水中油類汙染物的濃度較大程度地降低。
七、二氧化氯處理醫院汙水
醫院汙水消毒目前國內外主要采用液氯、漂白粉(或漂白精)、次氯酸鈉、臭氧和二氧化氯等。用二氧化氯和氯氣對照處理醫院汙水,進行消毒處理實驗,考察二氧化氯對醫院汙水地處理效果,得出以下結論:
1、二氧化氯對國家規定的消毒劑鑒定菌種的殺滅效果是顯著和高效的,符合國家衛生部的規定要求。
2、二氧化氯對醫院汙水中分離鑒定出來的非致病菌和致病菌的消毒效果明顯好於液氯。
3、二氧化氯可在pH=3.0-9.0範圍內有效殺滅醫院汙水中的細菌(含大腸杆菌),而氯氣隻有在中性條件下才達到滿意效果。
4、二氧化氯對醫院汙水中COD和BOD5的去除效果優於液氯。
5、建議二氧化氯處理醫院汙水的運行參數是:投量30-50mg/L,作用60-120min;在此條件下,處理後汙水細菌總數
均可達到GB48-83國家醫院汙水排放標準和GB8978-88國家汙水綜合排放標準。
八、二氧化氯處理印染廢水
印染廢水中助劑和漿料占廢水COD的70%以上,而染料隻占COD的10%左右。但是,染料形成了印染廢水的主要特征之一——高色度。二氧化氯作為一種具有強氧化性和氧化過程中很少有有機鹵代物產生的氧化劑,用於處理印染廢水,在適當條件下,具有很好的脫色效果,無返色現象,處理後的出水COD等指標能達到國家GB8978-88排放標準。
九、二氧化氯用於殺滅成熟斑貽貝
斑貽貝出沒於構築物進水口和管線引起生物淤塞及其相關問題。二氧化氯是一種有效的殺菌劑,與氯氣相比,它在低濃度和接觸時間內成功地殺死貽貝。在美國已成功使用二氧化氯消除成熟的斑貽貝侵蝕。
十、二氧化氯在注水采油中的應用
20世紀90年代以來,美國某些油田采用在常規酸中加入二氧化氯的方法處理地層和注水管線的堵塞收到了明顯效果。
二氧化氯是一種極強的氧化劑,它可優先將FeS氧化成水潤濕性的氧化物,溶解了的鐵被酸中的添加劑螯合,酸化產生的硫化氫被氧化成SO42-或SO32-,因此不會產生FeS的再沉澱問題。二氧化氯也完全能夠氧化堵塞岩層的有機生物質合任何聚合物殘渣,因此在常規酸中添加二氧化氯能有效地解決井眼周圍地岩層損害合注水管線中的淤渣問題,從而提高注水速度,降低壓力,增加生產能力。
十一、二氧化氯處理高濃度含氰廢水
二氧化氯是一種強氧化劑,它可將含氰廢水中的CN-氧化成CO2和N2而達到淨化目的。
十二、二氧化氯在水產養殖中的應用
大量的養殖實驗已證明二氧化氯對經水傳播的病原微生物均具有較好的消毒效果,且對養殖動物生長發育沒有影響。有因其使用後不會導致病原體產生耐藥性和作用後無有害殘留物生成等特點,二氧化氯將會作為水產養殖用水消毒劑而被廣泛使用。
十三、二氧化氯的在醫療中的應用
二氧化氯可用於皮膚保護液、清潔劑和消毒劑,婦科消毒,口腔消毒,眼科消毒和治療眼疾,骨科消毒,外科消毒和傷麵衝洗,哺乳動物消毒,還可用於防止組織紅腫;另外,二氧化氯在醫院其它方麵也有應用,如用於醫院汙水的消毒,醫院廢物處理,醫療器械的即時消毒,醫院環境及空氣消毒等等。
幾種其它常用消毒產品與二氧化氯的比較
目前,作為飲用水的消毒劑主要有液氯、臭氧O3、氯胺(NH2Cl和NHCl 2等)和二氧化氯ClO2等,其中液氯消毒在全球仍很普遍,但是液氯消毒產生三鹵甲烷等有機鹵代物的潛在危險已成為共識。
一、液氯消毒
目前在我國液氯仍然是水處理過程中應用最多的消毒劑,氯用於飲用水消毒已有近百年曆史。液氯消毒具有餘氯的持續消毒作用,試劑價格低,運輸方便,操作簡便,不需龐大的設備;氯氣本身有毒,使用時必須注意安全,防止泄漏。飲用水氯消毒產生鹵化物(三氯甲烷)會造成水體的二次汙染。我國規定飲用水中氯仿小於60μg/L。但是,欲徹底控製飲用水消毒中氯仿等有機鹵代物的形成,則必須用新型消毒劑替代傳統的液氯。
二、臭氧消毒
臭氧(O3)是一種優良的消毒劑和強氧化劑,不僅能殺滅水中的許多微生物,而且還能將水中的大分子有機物轉化為易生物降解和易被活性炭吸附的小分子有機物。但目前臭氧發生裝置的產率較低,設備昂貴,安裝管理複雜,運行費用高,而且臭氧在水中溶解度低,衰減速度快,為保證管網內持續的殺菌作用,必須和其它消毒方法協同進行。
三、紫外線消毒
紫外線消毒的優點是消毒後水中不增加任何化學添加物,也不產生任何新的化學合成物,更不能去除有益的礦物質。但紫外線消毒對原水濁度要求很高,且必須保證一定的水流厚度,當水深較大時,殺菌效果急劇下降,不能實現管網中的持續消毒作用。故現在隻有在純淨水等小型高標準水處理中應用較廣。
四、二氧化氯消毒
二氧化氯是一種強氧化劑和高效殺菌劑,自從ClO2作為一種消毒劑用於水處理工藝以來,在歐洲及美國得到廣泛應用,其綜合指標遠遠好於其它消毒劑,表1對幾種消毒劑的各項指標作了一個綜合比較,通過對比可知,二氧化氯發生器無論在安裝、使用還是維護方麵都比其他幾種消毒劑及產品有很高的優越性,隨著水源汙染的日益加重及人們對水質要求的日益提高,二氧化氯必將成為廣泛應用的新一代消毒產品。並已對它的消毒效果進行了許多實驗及研究。
二氧化氯作為水消毒劑具有以下明顯優點:
1、二氧化氯在失活病毒、隱孢子蟲和賈第蟲方麵比氯氣更有效果;
2、二氧化氯不形成氯仿等有機鹵代物;
3、二氧化氯殺菌性幾乎不受pH 影響,且殺菌效果明顯好於氯氣;
4、二氧化氯可用於控製藻類、腐敗植物和酚類化合物產生的嗅和味問題;
5、二氧化氯氧化鐵、錳、硫化物和亞硝酸鹽以及許多有機物;
6、二氧化氯在水中的剩餘量,將延長或保證管網水中的消毒作用;
7、二氧化氯不與氨反應,也不與溴化物反應形成溴或溴酸鹽;
8、二氧化氯在減少殺滅斑貽貝方麵是有效的。
表1 幾種其它常用消毒產品與二氧化氯的比較表
二氧化氯的發生技術
二氧化氯的發生方法主要有兩種——化學法和電解法,電解法發生ClO2技術因其耗電量大,運行費用高,二氧化氯含量低,故障率高等缺陷,目前在市場上和使用中已逐漸被淘汰,在此就不再做介紹。其中化學法發生二氧化氯的技術已趨成熟,化學法分為亞氯酸鈉法和氯酸鈉法兩種。
一、亞氯酸鈉法製備二氧化氯
亞氯酸鈉(NaClO2)的摩爾質量為90.442g/mol,Cl原子的標準氧化態是+3。純NaClO2為白色晶體或結晶狀粉末,有微吸水性,且易溶於水。
NaClO2具有氧化性,它在弱堿性溶液中是非常穩定的,然而在強堿性中加熱,它會分解成ClO3―和Cl―。酸性條件下,ClO2-分解成ClO2、ClO3―和Cl―。
鹽酸-亞氯酸鈉反應: 5 NaClO2+4 HCl = 4 ClO2+5 NaCl+2 H2O
二、氯酸鈉法製備二氧化氯
氯酸鈉(NaClO3),無色或白色粒狀晶體,有鹹味,溶於水和乙醇。氯酸鹽法置備ClO2,可采用的還原劑除二氧化硫(SO2) 和甲醇(CH3 OH)外,還有草酸(H2 C2 O2 ,)雙氧水(H2 O2 )、檸檬酸(C6 H8 O7 ),鹽酸(HCl)和甲酸(HCOOH)及其對應的鹽、單糖(C6 H12O6)、雙糖等,還有醇類如乙醇、丙醇、異丙醇以及多元醇如丙二醇、丙三醇、乙二醇等。
以氯酸鹽為原料化學合成法生產ClO2有十幾種方法,基本上都是通過在強酸介質存在下還原氯酸鹽這一途徑製得的。按還原劑的不同可分為4類:
(1)二氧化硫為還原劑的方法有馬蒂遜(Mathieson)法,大曹法、霍爾斯特(Holst)法、佩爾鬆(Person)法和R1法;
(2)以鹽酸為還原劑的方法有開斯汀(Kesting)法、日曹法、凱密迪(Chemetics)法和R5法;
(3)以甲醇為還原劑的方法有索爾維(Solvey)法和R8法;
(4)以氯化鈉做還原劑的方法有R2法和R3法(單容法,SVP)。
例如氯酸鈉-鹽酸反應:
2 NaClO3+4 HCl = 2 ClO2+Cl2+2 NaCl+2 H2O
二氧化氯的應用範圍
□ 醫院汙水殺菌消毒
□ 高層供水的二次消毒
□ 中水回用的消毒、除臭、脫色
□ 市政汙水殺菌消毒、除臭、脫色
□ 汙水處理廠殺菌、消毒
□ 城鎮自來水廠殺菌消毒
□ 遊泳池水、景觀水殺菌消毒
□ 含氰、含酚廢水的無害化處理
□ 印染行業汙水的脫色漂白處理
□ 石油注井水的殺菌消毒、除垢
□ 各種供水係統的消毒、除鐵、除錳、除味、脫色
□ 循環冷卻水殺菌、滅藻、粘泥剝離
二氧化氯消毒劑發生器的選用
二氧化氯是一種新型高效的消毒劑,作為消毒用產品,國內市場上已經有成品即穩定性二氧化氯水溶液,還有可以現場製備二氧化氯水溶液的二氧化氯發生器。穩定性二氧化氯水溶液是將二氧化氯用特定的溶液吸收製備而成,使用時隻要將溶液激活即可。二氧化氯發生器,其發生方法有化學法和電解法兩大類。電解法二氧化氯發生器的缺點在於耗電大,運行費用高,產生的二氧化氯含量低,故障率高等,因此已逐漸被市場淘汰。目前市場上主要是化學法二氧化氯發生器,按其生產工藝不同分為複合型二氧化氯發生器和高純型二氧化氯發生器。
為方便用戶選擇適當的產品,現將穩定性二氧化氯水溶液、複合型二氧化氯發生器和高純型二氧化氯發生器三者的性能特點比較如下。
一、原料、產物成分及含量
原料 成分及含量
複合型 氯酸鈉、鹽酸 二氧化氯(70%)氯氣(30%)
高純型 亞氯酸鈉、鹽酸 二氧化氯(95%以上)
穩定性水溶液 二氧化氯 二氧化氯(95%以上)
二、 消毒效果及遊離餘氯
根據國外資料及國內專家的試驗報道,二氧化氯和氯氣複合消毒劑和純二氧化氯消毒劑在消毒效果上基本相同,但是在給水消毒中,二者的遊離餘氯大不相同。2001年6月國家衛生部頒布的《生活飲用水衛生規範》中細菌學指標規定:遊離餘氯-在於水接觸30分鍾後應不低於0.3mg/L,管網末梢水不應低於0.05mg/L(適用於加氯消毒)。《生活飲用水衛生規範》中並沒有對二氧化氯消毒作出相關規定。采用純二氧化氯消毒按正常投加量時,很難保持水中的餘氯量,相同的消毒效果前提下,複合型發生器可保持水中的遊離餘氯達到《生活飲用水衛生規範》的規定。國內有些水廠也采取純二氧化氯配合液氯消毒,以保持水中的遊離餘氯。
三、三鹵甲烷(THMS)的控製
以液氯作為水消毒劑會產生較多的三鹵甲烷(THMS),純二氧化氯作消毒劑幾乎不產生三鹵甲烷(THMS)等有機氯代物,這已為試驗證明,且得到公認的事實。那麽二氧化氯/氯複合消毒劑對三鹵甲烷(THMS)形成的影響如何?哈爾濱工業大學的黃君禮教授對此進行了試驗研究,結果表明:隨著二氧化氯占混合消毒劑中質量分數的增加,三鹵甲烷(THMS)的形成量逐漸減少;二氧化氯是控製三鹵甲烷(THMS)生成的優良消毒劑之一。
四、安全性
二氧化氯發生器在出廠之前都經過正規的測試,安全性達標,用戶隻需按照說明書中的超作程序運行即可。但是,化學法二氧化氯發生器采用的原料都是化學試劑,化學試劑有其特定的性質,運輸、儲存和使用中具有一定的危險性,從而造成了二氧化氯試劑使用中的不安全因素。
複合型、高純型二氧化氯發生器,分別以氯酸鈉和亞氯酸鈉為主要原料之一。氯酸鈉和亞氯酸鈉是兩種性質不同的化
合物,氯酸鈉是氧化劑,但是相對穩定,儲存運輸要求不十分嚴格,使用過程中相對安全;亞氯酸鈉是強氧化劑,性質活潑,與木屑、有機物、塵埃、磷、炭、硫等接觸、碰撞或摩擦容易爆炸或燃燒,水溶液濃度超過30%也容易發生爆炸,貯存和運輸要求嚴格,包裝需用金屬桶,以防靜電,使用時要輕拿輕放,不能與皮膚直接接觸,使用時相對危險。
五、使用領域
複合型二氧化氯發生器,運行成本較低,適合大規模給排水係統使用,例如:自來水廠、汙水處理廠、醫院汙水及工業循環水處理等。
純二氧化氯發生器、穩定性二氧化氯水溶液,適用於生產工藝對二氧化氯溶液的純度要求較高,且用量不大,經濟效益較高的場合使用,如:纖維的漂白;礦泉水、啤酒廠、飲料廠、食品廠的消毒處理等。
六、各類水處理有效氯消耗量
3 使用參數:(有效氯消耗量g/m )
注:由於水質不同,有效氯消耗量可能有較大差別,以上數據僅供參考
二氧化氯在醫院汙水中的消毒應用
一、簡述
醫院汙水的處理中,因其水質比較複雜,其中含有各種水汙染物及病原性微生物、傳染性病菌和病毒,如果不經過妥善的進行滅菌處理就予以排放,不僅汙染環境而且還會對人的身體健康造成很大危害,因此,在醫院汙水治理中殺菌消毒應是其中的一個重要環節。根據《中華人民共和國水汙染防治法》(1984)第三十六條對含有病原體的汙水必須進行殺菌消毒處理。《汙水綜合排放標準》GB8979-1996中的《醫院汙水排放標準》(GBJ48-83)的要求,醫院汙水經過消毒後,水質要求應達到下列標準:
1、連續三次各取500mL進行檢驗,不得檢出腸道致病菌和結合杆菌。
2、總大腸菌群不得大於500個/L。
當前,在我國醫院汙水消毒中使用的以次氯酸鈉和液氯為主,次氯酸鈉耗電和鹽耗量較大,部件易損壞,體積占地麵積大,管理運行不便等缺點。液氯使用運行費用雖然較低,但其安全性太差,易於泄露,存在隱患較高。二氧化氯作為國際上第四代消毒劑,用於處理醫院汙水,可克服使用氯氣所產生的弊端,不會與中的有機物生成氯仿等致癌物質,不產生氯酚。水質的PH值對消毒效果影響很小,且有持久的消毒效果。二氧化氯具有較強的氧化性,可去除汙水中的還原性酸根和金屬離子,對水中的有機物多降解為含氧基團為主的產物,無氯代產物出現。對水中的黃黴粟、腐植酸,也可以被氧化降解,降解產物不以氯仿出現,這一點是傳統的氯處理法決不能實現的。
二氧化氯的有效氯是氯氣的2.63倍,滅菌效果是次氯酸鈉的5倍。如醫院汙水投加二氧化氯2㎎/L,作用30秒就可
以殺死近100%的微生物,殘餘二氧化氯為0.9ppm。再同樣條件下,投加氯氣5㎎/L,作用5分鍾,殺菌率僅為90%,殘餘率為
2.25㎎/L。二氧化氯殺滅大腸杆菌的效果,即使在介質pH範圍變化較大時,影響也不大。對餘氯為0.5㎎/L以下的含大腸杆菌介質。PH為6.5時,二氧化氯與氯氣均在60秒內除去99%的大腸杆菌。但在pH為8時,二氧化氯隻需15秒,而氯氣卻要5分鍾才能達到同樣效果。
二、 二氧化氯發生器選型
醫院的汙水量取決於醫院的用水量。一般來說醫院每張床位的平均用水量為1000L/d。若醫院設有化糞池及調節池,二氧化氯的投加量可控製在30-50ppm。相對中、大型醫院建議選用Y2007型係列二氧化氯發生器,相對小型醫院建議選用Y-9008型係列二氧化氯發生器。
三、二氧化氯發生器醫院汙水消毒工藝流程
四、工藝流程說明
醫院汙水的水質和水量日均有較大變化,為了保證處理構築物工作的連續性和穩定性,汙水處理工藝流程盡量設置調節池,調節池不僅可以調節汙水的水量,緩解汙水負荷高峰,調節水質還可保證處理效果不會因水質變化而受到影響。
二氧化氯消毒劑的投加點一般選在接觸池進口處,通過接觸池中有效的接觸時間即可達到殺菌的效果。YASHI係列二氧化氯發生器可根據液位信號器或其它控製信號控製二氧化氯發生器的運行,確保二氧化氯消毒劑在消毒接觸池中的穩定濃度,使殺菌消毒更加安全徹底。
二氧化氯在二次供水中的消毒應用
一、簡述
眾所周知,城市供水管網有壓力限製,如果建築物超過一定高度則水壓無法達到,不能由管網直接供水。因此高層建築通常需要再次加壓,即二次供水。二次供水係統一般由地下蓄水池,加壓泵,高位水箱組成。城市管網的水首先進入地下蓄水池貯存,再由加壓泵提升至高位水箱,然後供給用戶。調查發現,沒有采用消毒措施的蓄水池和水箱容易繁衍細菌,造成二次供水汙染,嚴重影響人們的正常生活和身體健康。為解決二次供水汙染問題,提高飲用水質量,就必須對二次供水係統采取消毒措施。二次供水係統必須進行消毒處理,我國衛生防疫部門以作出明確規定。
二、二氧化氯發生器選型
二次供水係統經過消毒後,水質也必須符合國家1996年頒布的《生活飲用水衛生規範》。因為二次供水的水源為城市管網的自來水,經過了消毒處理,因此消毒劑的用量較少,通常投加的消毒劑的有效氯在0.2-0.5ppm。根據蓄水池、高位水箱貯水量,保持水中遊離餘氯在0.05-0.3ppm。二次供水係統消毒劑的投放點可根據情況選擇在蓄水池或高位水箱。若設在蓄水池,則既可以防止蓄水池內細菌的滋生,又可以通過加壓泵的混合提高消毒效率。可選擇Y2007或Y2009型高效複合發生器或YC207型純二氧化氯發生器,將消毒液直接加入清水池。
三、 二氧化氯發生器二次供水消毒工藝流程
四、工藝流程說明
二次供水係統二氧化氯消毒劑的投放點可根據情況選擇在蓄水池和高位水箱中部,既保證了進入高位水箱餘氯的有效濃度,又可控製高位水箱內細菌的滋生,又提高了消毒效率。二氧化氯發生器控製係統可與管道中給水係統同步,即保證了二氧化氯投放量又實現了全自動控製。
二氧化氯在中水消毒中的應用
一、簡述
水是人類生存的基本條件,又是國民經濟的生命線,隨著人口經濟的增長;一方麵人類對水的需求和品質要求越來越高,另一方麵水汙染的範圍和程度也越來越大,這對日益嚴重的矛盾已經成為製約社會經濟環境可持續發展的主要因素。
由於我國水資源地區分布不均衡,水體汙染不斷加劇,使得有些地區可利用的水資源十分有限。對於淡水資源缺乏,城市供水嚴重不足的地區,利用生活汙水經過處理後回用於建築小區供生活雜用,園林灌溉,工業冷卻,既節省資源,又使汙水無害化,是保護環境,防治水汙染,解決城市水資源短缺的重要途徑。中水正是這種理念的產物,其水質介於上水和下水之間,主要用於廁所衝洗、園林灌溉、道路保潔、汽車洗刷、噴水池、及冷卻設備補充用水等水質要求不高的領域。中水的原水中含有大量細菌和病毒,必須經過消毒,否則必將引起病菌的滋生和蔓延,危害人類的身體健康。因此,消毒是中水使用安全性保障的重要一步。中水和消毒不僅要求殺滅水中細菌和病毒的效果好,還要保證中水在整個使用過程中的安全性。
中水經處理後必須符合中華人民共和國建設部頒布的現行的《生活雜用水水質標準》 (CJ25.1——89)中的各項要求,其中,有關消毒處理的指標為:
· 遊離餘氯:管網末梢不小於0.2mg/L
· 糞大腸菌群:<3個/L
二、二氧化氯發生器選型
首先考慮中水原水的量,然後要考慮到原水的水質。一般來說中水的原水中微生物含量較大,需要較大劑量的消毒劑,有效氯的量不小於10ppm。考慮中水消毒水量較穩定,建議選用Y9008型係列二氧化氯發生器、如中水處理設備自動化成度比較高建議選用Y2007型係列二氧化氯發生器。
三、二氧化氯發生器中水處理消毒工藝流程
四、工藝流程說明
中水處理係統的二氧化氯消毒劑的投放點可在水處理前投加或水處理後投加,根據情況一般選擇在水處理後投加,這樣既保證進入儲水池餘氯的有效濃度穩定,又可控製儲水池細菌的滋生。
二氧化氯在循環冷卻水處理中的應用
一、簡述
我國水資源日益短缺,水汙染日趨嚴重已成為不爭的事實。循環冷卻水處理回用,是降低企業水耗、減少企業汙水外排的一個行之有效的辦法,既可降低企業總水耗約35%,又能減少達標外排汙水約70%。可見,汙水回用能夠帶來巨大的社會效益和經濟效益。
目前,循環冷卻水係統的主要問題就是設備、管道的局部腐蝕、堵塞,致使熱交換器的熱交換效率降低,甚至管道穿孔,設備損壞。造成這些問題的原因是循環冷卻水係統中的菌藻大量繁殖,並與泥沙、無機物和塵土混雜,形成生物粘泥附著與堆積而產生。解決問題的方法就是控製微生物的生長,即在循環冷卻水中投加殺菌劑。
液氯是目前水處理中比較廣泛使用的消毒殺菌劑,但是在某些情況下,二氧化氯更有效,更經濟,也就更有優勢。二氧化氯與氯在化學性質上有很大的區別:二氧化氯與水中某些化合物不發生反應,如氨、氮、醇、醛、酯等。氯同水中的氨反應生成一氯氨、二氯氨和三氯氨,大大降低遊離氯的含量和消毒效果。二氧化氯的殺菌效果受環境PH值的影響較小,它可在較寬的PH值範圍內保持穩定的殺菌作用。對水中微量有機汙染物的氧化,二氧化氯比氯要優越,二氧化氯以氧化反應為主,而氯以親電取代為主。經氧化的有機物多降解為含氧基團(羧酸)為主的產物,無氯代產物出現。對水中的酚,二氧化氯可將其氧化成醌式支鏈酸;而經氯處理後,卻產生臭味很大的氯酚。二氧化氯的強氧化性還表現在其對稠環化合物的氧化降解上,如二氧化氯可將致癌物4-苯並芘氧化成無致癌性的醌式結構。二氧化氯不與有機磷等水質穩定劑發生沉澱反應,對水質穩定劑的緩蝕阻垢作用沒有影響。此外,二氧化氯也可以氧化降解灰黃黴素、腐殖酸,而且降解產物不以氯仿出現,這是傳統的氯化處理方法不能實現的。試驗表明,在發揮消毒殺菌的濃度範圍內,二氧化氯對管道金屬材料不會造成腐蝕。由上所述,二氧化氯是一種優良的消毒殺菌劑。
二、二氧化氯發生器選型
循環冷卻水處理目的不同,二氧化氯的投加量就不同。(1)用於控製冷塔中微生物的繁殖,二氧化氯的投加量在5分鍾後需保持在0.1- 0.3ppm。(2)用於殺滅循環水中99%以上的細菌和藻類,則二氧化氯在循環冷卻水中的濃度應不小於0.6ppm,相對一般企業循環冷卻水量比較穩定,因此建議選用Y-9008型係列二氧化氯發生器。相對循環冷卻水量較大及循環水量變化較大的企業,建議選用Y2007型係列二氧化氯發生器。
三、二氧化氯發生器循環冷卻水處理中的應用工藝流程
四、工藝流程說明
循環冷卻水中的二氧化氯投放點可在儲水池中投加,在經泵提升至換熱器,這樣既保證進入儲水池的二氧化氯有效濃度穩定,又可控製儲水池細菌和微生物的滋生。
二氧化氯在水廠消毒中的應用
一、簡述
水是生命之源,是地球上一切生物維持生命的必要條件之一。當水體受到人為因素或自然因素的影響而使水質發生改變時,將影響水的正常和有效利用,並使生態環境遭到破壞,甚至危害人體健康。雖然從總量上看我國水資源豐富,地表水資源量居世界第六位,但由於我國人口眾多,人均水資源占有量僅為世界人均占有量的1/4,因此屬於水資源相對貧乏的國家。此外,由於我國水資源地區分布不均衡,水體汙染不斷加劇,使得有些地區可利用的水資源十分有限。這些情況不僅影響人們的正常生活和身體健康,也製約了經濟的發展。因此,在我國經濟建設不斷發展的同時,做好環境保護工作防止水體汙染,采用和推廣先進、可行的飲用水處理技術,提高飲用水質量,對保護人民健康和發展經濟具有重要意義。
人們日常生活中的飲用水主要以地麵水、地下水及降水為水源,水廠將其貯存並處理後作為飲用水和生活用水。如果環境惡化,水源將受到化學性、物理性和生物性汙染,若沒有先進有效的水處理技術,勢必會引起介水傳染病(如傷寒和副傷寒、細菌性痢疾、病毒性肝炎等),生物地球化學性疾病(如地方性氟中毒、地方性砷中毒等),急、慢性中毒和遠期危害。
我國自1956年頒發《生活飲用水衛生標準(試行)》至2001年實施《生活飲用水衛生規範》的近45年間,共進行了5次修訂,修訂的主要目標是:
(1)加適當的提高對飲用水水質的要求。(2)加強對飲用水水質的管理。(3)反映出國內外最新研究成果。 2001年實施的《生活飲用水衛生規範》中有關消毒指標如下:
項目 限值
細菌總數 100(CFU/ml)
總大腸菌群 每100ml水中不得檢出
糞大腸菌群 每100ml水中不得檢出
氯仿 0.06(mg/L)
遊離餘氯 在於水接觸30分鍾後應不低於0.3mg/L,
管網末梢水不應低於0.05mg/L
(適用於加氯消毒)。
長期以來水廠都以液氯為主要消毒劑,忽略了液氯消毒而產生的副產物-鹵代物(如三氯甲烷即氯仿)。研究表明氯消毒副產物的存在對人體健康也存在著極大的危害。而二氧化氯作為一種新的消毒劑,其消毒效果好,且消毒過程中不產生氯代產物,有效地控製了THMS的形成。二氧化氯對水中Fe2+、Mn2+、S2-和CN-等的去除效果好於液氯,對水中的酚類化合物等有機汙染物去除效果也很好,且不產生有害副產物。二氧化氯作為水廠的消毒劑在國外已經得到大規模使用,我國正在推廣中。
二、二氧化氯發生器選型
按照1996年國家頒布的《生活飲用水衛生規範》的規定,加氯消毒,消毒劑在與水接觸30分鍾後遊離餘氯不低於0.3ppm,管網末梢水不應低於0.05ppm,以保證管網末梢的殺菌效果。但是遊離餘氯過高不僅增加成本,同時也對人體不利,因此水廠消毒劑的投放量應準確、穩定、高效。
二氧化氯發生器型號的選擇一方麵主要根據每小時處理的最大水量以及水源來確定,按有效氯計算,地下水投加量0.5-1g/m3,地表水投加量1-2g/m3。另一方麵還要根據水廠的工藝條件,例如有清水池的水廠,可選擇Y2002或Y2007型高效複合發生器或YC207型純二氧化氯發生器,將消毒液直接加入清水池。
三、二氧化氯發生器自來水廠消毒中的工藝流程
四、工藝操作說明
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YASHI係列二氧化氯發生器不僅轉化率高,而且自動化程度高,可以根據處理水量和出水餘氯進行二氧化氯消毒劑的投加,以滿足水廠穩定投加消毒劑量的要求。
二氧化氯在遊泳池水消毒中的應用
一、簡述
遊泳池作為大眾的健康娛樂場所,其衛生不容輕視。遊泳池水衛生如果出現問題,將給人帶來多種疾病(如眼、鼻、耳、皮膚和消化器官等疾病),嚴重者會引起傷寒、梅毒、赤痢等傳染病的傳播,因此遊泳池水必須進行有效的消毒,保護大眾的身體健康。世界各國對遊泳池水的消毒處理都有明確的法規,我國自1980年以來對遊泳池水的管理法規日趨完善。國家1996年頒布的《遊泳池衛生標準》(GB9667-1996)如下:
項目 標準值 項目 標準值
pH值 6.5~8.5 渾濁度,度 ≤5
細菌總數,個/ml ≤1000 大腸菌群,個/L ≤18
遊離餘氯,mg/L 0.3~0.5 尿素,mg/L ≤3.5
自從二氧化氯(CLO2)作為一種消毒劑用於水處理工藝中以來已對它的消毒效果進行了許多研究。二氧化氯(CLO2)在水中不水解,並在較寬PH值範圍內(pH=6-9)是穩定的,使二氧化氯(CLO2)在水消毒中引起關注。
二氧化氯對水傳播的病原生物,包括耐氯性較強的病毒、芽孢等均有很好的殺滅效果,二氧化氯的殺菌效果與溫度有關,介質溫度越高,二氧化氯的殺菌效果越好。如當劑量為0.25mg/L時,二氧化氯在5℃時殺滅99%的大腸杆菌需要190秒,而在20℃時僅需41秒,30℃時隻需要10秒即可。這與液氯殺菌效果和溫度成反比的結果正相反,對於遊泳池水的消毒有著特殊的意義。此外,二氧化氯還具有除臭、脫色的作用,可以有效去除水中的臭味,提高遊泳池水的澄清度。
二、二氧化氯發生器選型
一般情況下處理1噸遊泳池循環水需要10克的有效氯,考慮循環水泵的能力即每小時處理的水量較穩定,可選用Y9008、Y2007、Y2009型係列二氧化氯發生器,在根據處理量來控製投加二氧化氯消毒劑。
三、二氧化氯發生器在遊泳池水消毒中的工藝流程
四、工藝流程說明
遊泳池水質汙染程度與遊泳人數成一定比例,二氧化氯消毒劑的投加可根據水質情況進行間歇式投加,投加方式一般選擇過濾後投加,二氧化氯經水射器投加到過濾後的管道中,經混合器混合後與水回到遊泳池中,在遊泳池中與水充分接觸,遊泳池水可在較長時間內保持持續的殺菌作用。

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