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西安次氯酸钠和二氧化氯的*效果比较

次氯酸钠

 

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 次氯酸钠的分子式是NaOCl,属于*碱弱酸盐,它清澈透明,是*种能完*溶解于水的液体。但由于次氯酸钠液不易久存,次氯酸钠多以电解低浓度食盐水现场制备。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 次氯酸钠液体可通过电解食盐水制备,这种设备称为次氯酸钠发生器。次氯酸钠的生成过程可以通过化学方程式表达如下:

其总反应表达如下:

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; NaCl + H2O → NaOCl + H2↑*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;

*nbsp;*nbsp;*nbsp; 电*反应:

*nbsp;*nbsp;*nbsp; 阳*:*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 2Cl-*nbsp;- 2e → Cl2

*nbsp;*nbsp;*nbsp; 阴*:*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 2H+*nbsp;+ 2e → H2

*nbsp;*nbsp;*nbsp; 溶液反应:*nbsp;*nbsp; 2NaOH + Cl2*nbsp;→ NaCl + NaOCl + H2O

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 当然,次氯酸钠*液体以次氯酸钠发生器生产为*佳。因为,它生产出的次氯酸钠液体比较稳定、单*,也容易保存,不含制氯厂出品的那些复杂甚至有害的成分。

关于次氯酸钠发生器,我国已于1990年1月12日发布了GB 12176-90 国家标准。它是*种已经认可、可以信赖、十分稳定、并有权威资料可查询的产品。次氯酸钠发生器已经有*百多年的历史了,已经证明是*种运行成本很低、*投加准确、*效果*佳的设备。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; **而言,次氯酸钠液还是具有明显优势的。作为*种真正高效、广谱、安*的強力*、杀病毒药剂,它同水的亲和性很好,能与水任意比互溶,它不存在液氯、二氧化氯等药剂的安*隐患,且其*效果被公认为和氯气相当加之其投加准确,操作安*,使用方便,易于储存,对环境无毒害,不存在跑气泄漏,故可以在任意环境工作状况下投加。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 事实上,次氯酸钠广泛用于包括自来水、中水、工业循环水、游泳池水、医院污水等等各种水体的*。次氯酸钠还能够破坏氰根离子,用作处理含氰废水。高浓度的次氯酸钠液体还可以用于剥离设备及管道上附着的沾泥[2]。

*nbsp;*nbsp;*nbsp; 次氯酸钠的*原理主要是通过它的水解形成次氯酸,次氯酸再进*步分解形成新生态氧[O],新生态氧的**氧化性使菌体和病毒的蛋白质变性,从而使病源微生物致死。(氯气*的原理亦同)。

根据化学测定,次氯酸钠的水解受PH值的影响,当PH*过9.5*会不利于次氯酸的生成。但是,绝大多数水质的PH值都在6—8.5,而对于PPM级浓度的次氯酸钠在水里几乎是完*水解成次氯酸,其效率高于99.99%。其过程可用化学方程式简单表示如下:

NaOCl + H2O → HOCl + NaOH

HClO → HCl + [O]

*nbsp;*nbsp;*nbsp; 次氯酸在*、杀病毒过程中,不仅可作用于细胞壁、病毒外壳,而且因次氯酸分子小,不带电荷,可渗透入菌(病毒)体内与菌(病毒)体蛋白、核酸、和酶等发生氧化反应,从而杀死病原微生物。*nbsp;

R-NH-R + HOCl → R2NCl + H2O

同时,氯离子还能显著改变*和病毒体的渗透压使其丧失活性而死亡。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 在*方面,值得肯定的是,由于次氯酸钠发生器所生产的*液中不象氯气、二氧化氯等*剂在水中产生游离分子氯,所以,*般难以形成因存在分子氯而发生氯代化合反应,生成不利于人体健康的有毒有害物质。并且,次氯酸钠也不会象氯气同水反应会*后形成盐酸那样,对金属管道构成严重腐蚀。不过,它同氨可以发生反应,在水中生成微量的带有气味的氯氨化合物,但这种物质也是*种安*的杀生药剂,只是远不及次氯酸钠的杀生能力。

NH3*nbsp;+ HOCl → NH2Cl + H2O

NH2Cl + HOCl → NHCl2*nbsp;+ H2O

NHCl2*nbsp;+ HOCl → NCl3*nbsp;+ H2O

*nbsp;*nbsp;*nbsp; *运行成本而言,采用次氯酸钠*的运行成本费用是很低的,稍比氯气高*些。根据英国所统计的*组数据表明,次氯酸钠同氯气成本相比大约为1.05 :1[3]。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 使用次氯酸钠*以采用次氯酸钠发生器为*优。以前,次氯酸钠发生器未能在我国大范围推广的原因,主要是过去在阳*防腐材料方面不过关,其次是我国经济发展滞后和对水处理技术不够重视,再次是次氯酸钠发生器比氯气的*次性投入要略高等因素造成的。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 实际中,还有*些单位对水体*使用的是从氯碱工厂出产的次氯酸钠液。事实上,氯碱工厂生产的次氯酸钠液同次氯酸钠发生器现场制备的次氯酸钠液还是有*定区别的。次氯酸钠是氯碱工厂生产过程中必然留下的*种副产品,它是通过碱液吸收多余的氯气生成的。这是为了保障安*必须设置的*道工艺。对于大多数制氯碱的工厂来说,次氯酸钠作为*种副产物,成分较复杂,还很容易分解。据*些报道分析,有些厂从经济效益上考虑,使用石墨做电*还产生出相当多的二恶因成分。

2OH-*nbsp;+ Cl2*nbsp;→ Cl-*nbsp;+ ClO-*nbsp;+ H2O

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; *般来讲,该反应通常在低温下进行,因为低温下*分子氯气还可以同八分子水结合成暂时性的水合氯,它在水中呈游离氯状态。这样,当温度略高时,它*会很自然地从水中释放出来,不能长时间保存,很容易挥发失效,投加中也散逸出*些氯气。另外,它需要大型塑料桶装储,占用*定空间,在运输、储存和管理上也还是比较麻烦的。所以,这种含有*定游离分子氯的次氯酸钠溶液用于水体*,当然不及现场使用次氯酸钠发生器好。但它还是比使用液氯**为安*可靠。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 此外,还必须说明的是,采用次氯酸钠*,不可避免地使水中存在*定盐分。不过,由于投加是按每*吨水几克的标准进行的,象自来水等流动水体根本*不存在累积的问题,*不可能产生咸盐的感觉。对于游泳池水来说,某*个较短时期可能有*些累积的,但由于游泳池本身会定期对净化设备进行反冲洗,因而需要补充*部分新鲜水,加之投加的量很小,约为百万分之几的量,从长期来看,池中也不会有盐分累积,池水*不可能变得咸盐的。通过我们的调查和走访,我们也没有发现哪*家用户有使用次氯酸钠发生器设备而造成池水变咸了的事例出现。

*nbsp;

二氧化氯

 

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 二氧化氯的分子式是ClO2,在高于11oC时,二氧化氯沸腾,成为*种黄绿色气体。它是*种*活泼的化合物,稍经受热,*会迅速而爆炸性分解为氯气和氧气。二氧化氯具有比氯气*大的刺激性和毒性。由于它是气体,易于扩散,受热又容易分解,在纤维表面停留时间较短,并且与水反应还能生成具有较*漂白能力的HClO2, 能够不降解和损伤纤维,所以在造纸、印染等行业得到很好应用。二氧化氯作为*种*氧化剂,同样具有和氯相似的杀生能力。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 二氧化氯*其不稳定,不能象次氯酸钠那样可以运输,运输中很容易发生爆炸事故,所以只有依靠现场制备。*般都是通过氯酸钠同酸的反应制备得到。但是,氯酸钠与硫酸的反应十分剧烈,所产生二氧化氯几乎是爆炸性分解为氯气和氧气,这当然与硫酸在反应中大量放出热量有关。用化学方程式表达如下:

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 3NaClO3*nbsp;+ 3H2SO4*nbsp;→ 3NaHSO4*nbsp;+ 3HClO3

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 3HClO3*nbsp;→ 2ClO2↑ + HClO4*nbsp;+ H2O

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 2ClO2*nbsp; →*nbsp; Cl2↑*nbsp; +*nbsp; 2O2↑

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; *为温和的方法是草酸与氯酸钠的反应生成二氧化氯气体:

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 2NaClO3*nbsp;+ 2H2C2O4*nbsp;→ Na2C2O4*nbsp;+ 2H2O + 2CO2↑ +2ClO2↑

*nbsp;*nbsp;*nbsp; 国内*些厂家采用盐酸进行定量控制滴加氯酸钠的方法生成二氧化氯,这种设备有的可以获得*高不*过50%的二氧化氯和大于50%的氯气。

*nbsp;*nbsp;*nbsp; *般来说,氯酸钠与盐酸发生反应过程比较复杂*些。如果使用稀盐酸反应,生成物可以获得二氧化氯和氯气的混合物气体[4],但规模制备还必须设防爆装置,操作也必须十分小心,因为二氧化氯受热很容易爆炸性分解:

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; NaClO3*nbsp;+ HCl(稀) → NaCl + Cl2↑ + 2ClO2↑ + 2H2O

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 实际上,这个反应也是分为两步完成的,氯酸钠先同盐酸反应生成氯酸和氯化钠,氯酸随后分解成二氧化氯、氯气和水。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 当使用浓盐酸与氯酸钠反应时,生成物中只有氯气放出,而没有二氧化氯气体[4]:

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; NaClO3*nbsp;+ 6HCl(浓) → NaCl + 3Cl2↑ + 3H2O

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 很显然,在某*中间范围的盐酸浓度中,上述两种反应均有发生,可将上两反应方程式相加表述为[4]:

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; *nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; ClO3-*nbsp;+ 7Cl-*nbsp;+ H+*nbsp; →*nbsp; 4Cl2↑ + 2ClO2↑ + 5H2O

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 从上面方程表达式是来看,盐酸同氯酸钠反应生成的二氧化氯含量是很不稳定的,所生成气体主要部分还是氯气,少量为二氧化氯。

由于制取二氧化氯需要使用氯酸钠或者氯酸钾,所以运行成本很高,大约为次氯酸钠运行成本的5倍以上[2]。此外,由于盐酸容易挥发,并具有*烈腐蚀性,因此,在管理上相对比较麻烦,需要较多的安*容器来储存保管。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 在工业上,有*种制备二氧化氯水溶液的工艺[1],工艺比较复杂,具体方法是:让二氧化氮由底部向上通过*个填充塔,而氯酸钠溶液由上往下流动,反应方程式表达如下:

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; ClO3-*nbsp;+ NO2*nbsp;→ NO3-*nbsp;+ ClO2*nbsp;*nbsp;

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 这种水溶液浓度不高,处理起来比较安*(水溶液中二氧化氯含量*高30%时处理不当也会引起爆炸),溶解实际上是*个物理过程。置于日光下时,溶液会缓慢地分解成酸的混合物。但是,这种方式的运行成本*高,*般也不用于生活饮用水中*。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 据有关资料记载,纯二氧化氯用于水的*也与氯气近似,但稍有所不同。它具有两个氯气不具备的特点:*是它使用的PH范围广,在PH6—10内能有效地杀灭绝大多数的微生物;二是它不会与氨发生反应产生令人不愉快的味道。但是,它在水中分解时会产生亚氯酸盐这种副产品,如用于游泳池*,亚氯酸盐长时间的积累起来会使水变黄,还会出现对皮肤和眼睛的刺激,*般采用投加*定量氯的办法来消除[3]。

有些资料上有关于二氧化氯可以杀灭芽孢的说法,但具体机理和实际效果并不详。目前,国内使用二氧化氯用于自来水、中水等*非常成功的实例较少。由于所有气体*剂溶解于水的能力较低,都存在非常不稳定、不安*、易挥发的因素,很难使水体中达到应有的余氯检测量,故而,对自来水、游泳池等需要维持*定*药量来说,二氧化氯*比较困难达标,其水体中余氯检测值也较难得到保证。*何况,二氧化氯尚没有氯气那么高的气压可通过加氯机同水体形成暂时水合物的能力,所以,从技术上来讲,大规模使用二氧化氯投加也还非常不现实。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 通常认为,二氧化氯的*原理也是和氯气*样,少量二氧化氯先同水发生反应产生亚氯酸HClO2,亚氯酸是*种相当弱的弱酸,具有氧化漂白作用。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 2ClO2*nbsp;+ H2O*nbsp; → HClO2*nbsp;+ HClO3

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 工业上*般并不直接使用二氧化氯,而是应用亚氯酸钠溶液进行漂白。通过将立时产生的二氧化氯水溶液和过氧化钠混合即可得到单*的亚氯酸钠。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; *nbsp;*nbsp; 2ClO2*nbsp;+ Na2O2*nbsp;→ 2NaClO2*nbsp;+ O2

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 亚氯酸钠是*种软性漂白剂,通过水解逐步释放出亚氯酸,可以漂白许多天然和合成纤维而不会使它们降解,也可以漂白油、油漆和蜂蜡等[1]。这*技术的出现和运用在时间上并不长。诚然,使用该技术,从设备投资到运行成本都是很高的,小规模的企业都难以承受。

国内生产二氧化氯发生器的企业很少有掌握生产二氧化氯水溶液这种较高安*性技术的,多数都是采用氯酸钠同盐酸定量滴定,控制反应生成量的办法来实现。这样的设备成本很低,但安*性是非常差的,稍不谨慎*会酿成事故,管理上需要特别细心。国家正在通过技术部门对于此类设备的安*性提出质询和鉴定,有关方面的专家要求对其进行技术规范或者取缔和淘汰。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 比如,在北京大学游泳馆、北京的天坛医院、二龙路医院等单位使用二氧化氯用作水体*,都因相继发生过安*事故而被迫停用。因为,受热的二氧化氯很容易发生爆炸性分解,直接造成毒气泄漏而污染环境:

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; *nbsp;*nbsp; 2ClO2*nbsp; →*nbsp; 2O2*nbsp;+ Cl2

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 此外,现在市面上还有*种采用与工业上使用电解饱和食盐水生产氯气完*相同的办法,生产*种称为可以制备出二氧化氯的设备。其实,通过隔膜隔离阴阳两*,这之中98%以上还是产生的氯气。从原理上讲,电解饱和食盐水*先是氯离子得到电子生成氯气,*部分氯气同水反应*后生成次氯酸根离子,次氯酸根在电解中还可以进*步氧化生成亚氯酸根、氯酸根离子,它们受热分解可以产生*氧化二氯、二氧化氯等气体。但是,在这种电解方法中,生成亚氯酸根、氯酸根离子的效率是很低的。也*是说通过电解转换成二氧化氯的效率不仅很低,而且这种方式没有必要,既浪费电力,又很不经济。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 并且,作为氯气、二氧化氯这些比空气重的气体也是很容易泄漏的,并会沿地面进行扩散。*旦污染形成,这些有毒气体*不可能在*个较短的时间里消除。由于氯气剧毒,腐蚀性也很*烈,二战时期希特勒*曾用来毒杀犹太人,所以氯气*般由专门的氯碱工业生产厂家生产,采用特制且干燥的氯气瓶进行封装和运输。国家对氯气还有专门安*机关监管审查。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 事实上,这种设备在实际使用中也不是很成功的,出现了很多问题。跑泄氯气严重,隔膜*般半年左右*损坏了,维修频繁,*投加也达不到水质设定的要求。象东单游泳馆、北京体育大学游泳馆、国家体委训练中心跳水馆和*些医院自安装以后*无法正常使用,都不得不陆续改装成使用次氯酸钠进行*。

二氧化氯**的化学腐蚀性几乎同氯气*样,而且它的毒性还是氯气的四十倍。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 拿氯气来讲,现代医学研究已经证明,由于氯气能同水中许多有机物发生氯化反应,生成很多氯代有机物,而氯代有机物大多是*其有害健康的,比如生成的三氯甲烷、四氯甲烷、二恶因等氯代物。专家们也经常在使用氯气*的自来水中检测到致癌的三氯甲烷、四氯甲烷等氯代物。据美国医学学会统计,长期饮用使用氯气*的自来水人群中,膀胱癌、直肠癌、结肠癌的发病率高对照组几十倍,甚至上几百倍[5]。

1979年,美国环保署*制定了**个有关氯化处理的饮用水中副产物含量的法规,限制供1万人以上饮水的供水源中所有三卤甲烷(其中三氯甲烷是*普遍的)不得*过每升100微克。1998年11月,美国环保署又通过了*个*加严格的水源标准,将三卤甲烷的*限标准降低到每升80微克,同时还规定了其他有潜在危险的副产物,如溴酸盐和卤乙酸的*限,并规定水公司在用氯*之前,必须从水中清除活性有机化合物[5]。


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