氯这个家伙,处理水里的致病菌都经历了一百多年,可近年来,它竟然变成了人类健康的“大敌”。因为它会和被处理水中的腐殖质结合,产生三卤甲烷——俗称”THM”的致癌物质。这就像你爱的口香糖掉进油里一样,变得很难卖了。

 

然后,二氧化氯上场了!这个新型高效的消毒剂,可不会像氯一样陷害你的健康。因为它和腐殖质不结合,绝不产生THM这种“反人类”物质。它还不会萌生氯氨,劣质消毒剂的标配,齐吼一句:“求生欲极强的你们,赶快选我!”

二氧化氯比氯化学友好多了。操作系统也很相似,易于控制和检测。还有额外的“超能力”——排除臭味、藻类,除铁除锰,就差打败“杀菌界的霸主”之称了。这就够了,不要跑题。

2二氧化氯在水处理中的反应

2.1二氧化氯的基本特性

二氧化氯是死鬼氯的亲戚,是个刺激性气味呢~会游离于水体肆意妄为。

二氧化氯就像黄绿色的奇才,一泡溶液即可轻松渗入水中。与臭虫”氯气”不同,二氧化氯进水后会藏在水中,不用水解。它喜欢约pH6的环境,感觉很稳定呢。

二氧化氯亲妈紫外吸收光谱有个口味,每400毫米里面有个最爱摩尔吸收系数1150(mo·lcm)的峰。经典方法有紫外吸收、电流滴定和比色,通过它们量化二氧化氯的含量。

在水处理中,二氧化氯是一名残暴的氧化者,杀菌消毒能力相当于氯的三倍。它们的最佳匹配液浓度在0.1~5.0mg/l之间,比氯更全能,能驯服三卤甲烷、管理嗅味等水问题。

二氧化氯进入水中不为人知的形态是啥呢?嘘!它暗地里通过溶解气体的方式在pH值为2~10的深水区里藏起来。

二氧化氯身上可不仅有一种状态哦!在pH值高或二氧化氯浓度面朝阳光超过10呃的情况下,它会生成1比1的亚氯酸盐和氯酸盐:2ClO2+2OH-=ClO-2+ClO-3+H2O。亚氯酸盐离子也是高强度氧化剂,千万别轻易惹怒它。

二氧化氯貌似比较喜欢和还原子玩,当浓度在5~10之间,pH值又到12的时候,它和水中的杂物玩起了变魔术。在50~70%的时间里,它会化身亚氯酸盐和氧化物的形式,与玩伴们快乐互动。

还有哦,二氧化氯还能和铁、锰斗嘴,硫化物斗勇呢。和其他氧化剂一样,它能把二价锰(Mn2+)变成三价锰(Mn3+),这样就能形成不溶性的二氧化锰(MnO2)并产生沉淀。过程中要经过亚氯酸盐的还原,然后和二价锰接吻,才能生成沉淀:2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2(↓)+12H++2Cl-。在碱性环境下玩得比酸性快哦,效果棒棒哒。

二氧化氯的实力可不止于此,它还有个神奇的本领,可以迅速把亚铁变成三价氢氧化铁(F(eOH)3)的沉淀形式,这种反应比较喜欢在中性或者碱性的环境下发挥哦。除此之外,二氧化氯还能阻止铸铁管道里的细菌滋生。听说这是二氧化氯跟菌体内多糖结下的姻缘。

二氧化氯另一个NB的技能就是很快就能氧化硫化氢,而且只有硫酸铁是它的反应产物,在pH值在5~9的范围里,其他氧化剂(臭氧、氯、氧)氧化硫化物的时候还会产生一堆元素硫。

和有机物打交道的时候,氯可通过多种神奇方法,像直接氧化或者取代电子分子等,和有机物发生氯替代反应,产出了一堆三氯甲烷(致癌啊!)之类的有机化合物;虽然氯不能必杀敌况且消毒效果比二氧化氯差,但通过氧化和其他操作,二氧化氯跟有机物做生意只留下极少量有机化合物。

还有呢,二氧化氯也可以跟酚和它的化合物(比如间本二……之类)上演化学反应。在反应中,有反应物的消耗以及产物的生成,反应律在实验室很好看,但是实际上来说还是挺不可控的。

酚和氢醌打配角的时候,还得有二氧化氯出来搞些味道处理,不然氯化处理的时候酚味就免不了了。虽然现在还不能确定二氧化氯跟酚混搭的时候到底有没有产生氯代酚,不过当二氧化氯含量比较高的时候,氯代酚的几率就变得很小,而对苯醌占了45%~65%,其他的有马来酸和草酸等等。根据研究显示,当二氧化氯过量并且pH值中性的时候,二氧化氯跟酚干一场可以在2秒内把酚全部氧化掉。因为一般的水处理过程中,原水中的酚含量只在几个微克每升范围之内,二氧化氯的含量总是超多的。所以二氧化氯不容易产生氯代酚,也不容易出什么奇奇怪怪的气味。

也就是说二氧化氯平时除了和酚来点默契配合,还有一个重要角色,就是处理水中的各种令人作呕的气味,像腥臭味、土味还有霉烂味……哎呀,听都听到好恶心。二氧化氯处理起来还是挺出色的,不过要是想要净化水中的土腥味还得加量投入,同时还需要延长反应时间,不然就有可能磕一口水像磕波斯菊帖或者2-甲基异冰片MIB一样。

二氧化氯真是个水处理界的万金油,连腐殖质都不能藏身!二氧化氯能否和腐殖质完美结合成三卤甲烷卡哇伊,目前还有待深入研究,这还要看二氧化氯里有没有含氯。如果含氯,可能由于氯化反应的原因,就可能会产生少量的三卤甲烷危险品。不过理论分析表明,如果没有氯,二氧化氯和腐殖质反应不会生成三卤甲烷,或者只会生成很少量的危险品,图为证。据相关调查,二氧化氯形成的所有有机卤化物,含氯量仅占总量的1%~25%。有氯的时候,这个值就会显著增加。

要是想控制出水中三卤甲烷,那就得用二氧化氯让其跟母体物氧化消除,起到初步消毒的作用,然后再用氯集齐混凝、沉淀、过滤等处理过的出水。二氧化氯投入的比例一般是氯化的30%~50%。这样一通操作可以让出水中的THM含量降低50%~70%!

二氧化氯不仅在理化处理上有实力,在生物学特性上也能打大牌。例如,它有着很强的微生物应激能力,能抑制复杂菌落结构的生成。此外,它还能杀死各种微生物,包括病毒、细菌等等。说白了就是别跟二氧化氯过不去,它心底有波动感,直接打击你的全是微生物(装哔!)。

式的表现也是相当冠绝的。它就像是个大忙人,不仅杀菌效率高于普通的氯,而且杀灭的菌种也是数不胜数,比大肠杆菌、类炭疽杆菌等等都要不逊色。此外,它还能弄死病毒、原生动物以及各种藻类。没错,就是这么厉害!

二氧化氯还是一位鬼才,pH值为6~8.5的水中根本不受影响,消毒速度非常迅速。当浓度达到2mg/l时,它只需要30秒就能把大肠杆菌完全干掉,且出水中还有1.1mg/l的二氧化氯残留。两全其美,我好我先用!

就在你还在想它杀菌利器的时候,它还拥有一个超棒的功能,那就是能灭活病菌。根据研究,在15℃且PH值为7.0的水中,加入1.0mg/l的二氧化氯,只需要1分钟就能让脊髓灰质炎病毒Ⅰ型灭活99%。实际来看,PH值对二氧化氯的分子结构没有什么影响,只是在较高PH值下,病毒带有更多负电荷,方便与二氧化氯发生反应。这一点与使用氯不同。大多数城市供水的PH值都处于偏碱性的状态,这对于使用二氧化氯来消毒只有好处。另外,它还能很好的控制藻类和生物膜的生长,实在是万能的好东西!二氧化氯不光能让水藻不敢亵渎原来这么强大!在处理水库和湖泊里滋生的水藻方面,使用二氧化氯要比硫酸铜更有效而且成本也差不多。如果供水设备里长的是生物膜,那就惨了,不仅会让水有怪味,还会严重影响水的处理工艺,比如离子交换、膜渗析和热处理等等。

关于微生物方面,目前的研究显示,二氧化氯对微生物表面的特征并没有造成多大的破坏。它主要通过两种途径来杀灭微生物:一种认为二氧化氯会和微生物的氨基酸、半胱氨酸、色氨酸和酪氨酸发生反应,从而让微生物遭到摧毁,但并不影响微生物的核糖核酸(RNA)。这种观点还需要更深入的研究,因为人们还不知道当二氧化氯跟微生物进行反应的时候,是破坏其周围的结构还是破坏其核糖核酸,还是两者兼而有之。还有一种认为,二氧化氯会破坏微生物的细胞生理功能,如阻止蛋白质的合成、破坏细胞外层膜的渗透性、抑制呼吸作用,总之就是把微生物“千切万剐”,连个渣都不剩。

那么反应副产物呢?毒性呢?不要担心,我们已经前面章节说过啦!二氧化氯在水中通过氧化还原反应生成亚氯酸根离子和次氯酸根离子,这些离子并不会对人体产生太大的危害。当然,如果使用不当或者浓度太高,还是有可能对人体造成一定的伤害的,毕竟“乌有医馆”这种地方可不是国家承认的医学机构,千万不要乱用药哦!

什么?硝酸盐和氯酸盐还能导致溶血性贫血?脑子可以转了,这东西有待进一步的研究啊!

不过欧洲很多城市用二氧化氯消毒自来水,也没有听说危害健康的报道。但是我们还是要关注这个问题,因为人民的健康第一啊!那么,怎样才能减少ClO2的含量呢?德国规定最大投量为0.3mg/L,俄罗斯是0.40~0.45mg/L,美国规定出水中剩余ClO2的量不超过1mg/L。所以,我们也要制定相应的政策去控制ClO2的投入量。

总之,为了避免出水中有三卤甲烷等有害物质的产生,二氧化氯这个“香馍馍”可是个良好的替代消毒和氧化剂,越来越受到人们的重视啦!它不光能杀菌消毒,还能很好地去除一些杂质物质。那么,就让我们放心地喝到纯净的水,保障我们的身体健康吧!
这篇文的小老板是张振宁

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