二氧化氯具有一定殺菌作用，在循環(huán)水系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用于殺菌處理中，對(duì)保持水質(zhì)平衡起到了關(guān)鍵作用，本文主要研究二氧化氯在工業(yè)循環(huán)冷卻水中的應(yīng)用。

　　《水處理技術(shù)》主要刊登各種水處理方法的研究和應(yīng)用成果，尤其是膜技術(shù)在水處理、化工、電力、電子、煤炭、醫(yī)藥、食品、紡織、冶金、鐵路、環(huán)保、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用成果，同時(shí)為水資源開(kāi)發(fā)、工業(yè)用水除鹽、工藝用水處理、超純水制備、廢水治理、水再生回用、海水淡化提供有效的新技術(shù)。

　　1、概述：

　　循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的環(huán)境，為微生物繁殖提供了優(yōu)越的條件。適宜微生物滋長(zhǎng)的水溫25℃～40℃，飽和的溶解氧，適中的PH值，豐富的營(yíng)養(yǎng)源，濃縮倍數(shù)提高，導(dǎo)致含鹽量的增加，工藝介質(zhì)泄漏，以及傾向于采用堿性有機(jī)磷系配方作為水質(zhì)穩(wěn)定劑，充足的陽(yáng)光等都為循環(huán)冷卻水微生物滋長(zhǎng)營(yíng)造一個(gè)理想的環(huán)境。以這些微生物為主體，混雜泥砂、無(wú)機(jī)物和塵土等，形成生物粘泥附著與堆積，因而產(chǎn)生粘泥故障，引起設(shè)備、管道的局部腐蝕、堵塞等不良問(wèn)題，降低換熱器的熱交換效率，甚至使管道穿孔，設(shè)備損壞。因此，必須在循環(huán)冷卻水中投加殺菌劑，以控制微生物的生長(zhǎng)。

　　殺菌劑按化學(xué)成分可分為無(wú)機(jī)殺菌劑和有機(jī)殺菌劑兩種;按殺菌劑的機(jī)理可分為氧化型殺菌劑和非氧化型殺菌劑兩種，其中二氧化氯殺菌劑是國(guó)內(nèi)循環(huán)水行業(yè)廣泛推廣應(yīng)用的氧化型無(wú)機(jī)殺菌劑。

　　2.二氧化氯殺菌劑的特點(diǎn)：

　　2.1、二氧化氯的物化性質(zhì)：

　　二氧化氯分子式為ClO2，是一種隨濃度升高顏色由黃綠色到橙色的氣體，具有與氯氣相似的刺激性氣味。氣體密度為3.09g/l。純二氧化氯的液體與氣體性質(zhì)極不穩(wěn)定，在空氣中二氧化氯的濃度超過(guò)10%時(shí)就會(huì)有很高的爆炸性，因此二氧化氯不能像液氯那樣裝瓶運(yùn)輸，必須在現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)制現(xiàn)用。二氧化氯易溶于水，溶解度約為氯氣的5倍。二氧化氯溶液濃度在10g/l以下時(shí)，基本沒(méi)有爆炸的危險(xiǎn)。

　　二氧化氯的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，一般在酸性條件下具有很強(qiáng)的氧化性，其氧化能力僅次于臭氧。可氧化水中多種無(wú)機(jī)物和有機(jī)物，主要反應(yīng)如下：

　　① 與無(wú)機(jī)物反應(yīng)

　　2ClO2+5Mn2++6 H2O=5MnO2+2Cl-+12H+

　　ClO2+5Fe(HCO3)2+13H2O=5Fe(OH)3+10CO32-+Cl-+21H+

　　②與有機(jī)物反應(yīng)

　　ClO2+ 飽和烴→酸

　　烯烴 →酮、環(huán)氧化物、醇

　　醛 →酸

　　酮 →醇

　　一元胺、二元胺→緩慢反應(yīng)

　　三元胺→反應(yīng)較易，導(dǎo)致C-N鍵斷裂，生成醛

　　醇→羧酸

　　③ 分解反應(yīng)

　　二氧化氯在水中以純粹的溶解氣體形式存在，不發(fā)生水解反應(yīng)。但二氧化氯的水溶液在較高溫度與光照下，會(huì)生成ClO2與ClO3-。反應(yīng)式如下：

　　2ClO2+hv+ H2O= HClO3+HCL+2O*

　　2.2.二氧化氯的殺菌性能：

　　①殺菌力強(qiáng)，作用快，藥效時(shí)間長(zhǎng)。

　　二氧化氯和液氯消毒效果比較

　　消毒劑效果ClO2

　　(3.0mg/l)液氯

　　(3.0mg/l)

　　細(xì)菌總數(shù)消毒前102 240 540 890 1400 1710102 240 540 890 1400 1710

　　消毒后3，2，3，1，3，41，1，4，2，12，X

　　大腸菌群消毒前13，38，52，60，9213，38，52，60，92

　　消毒后<3, <3, <3, <3, <3<3, <3, <3, <3, <3

　　就殺菌效果來(lái)說(shuō)，臭氧>二氧化氯>氯>氯胺;就穩(wěn)定性來(lái)看，氯胺>二氧化氯>氯>臭氧。綜合而言，二氧化氯的殺菌性能最佳。

　　二氧化氯不僅能夠殺死一般的細(xì)菌，而且對(duì)真菌、病毒、孢子等微生物都有極強(qiáng)的殺滅作用。

　　② 廣譜，對(duì)異養(yǎng)菌、鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌等均有較高的殺菌效率。一般只需0.5mg/L即可快速殺死和抑制細(xì)菌生產(chǎn)，1mg/L以上殺滅細(xì)菌的時(shí)間只需5min。而且可以單獨(dú)長(zhǎng)期使用而不發(fā)生抗藥性。

　　③ 可在較寬的PH值范圍(6-9)使用，在高PH值的冷卻水中仍具有較高的殺菌效果。二氧化氯在水中以溶解的氣體存在而不與水發(fā)生反應(yīng)，它的分解產(chǎn)物為HCLO和 “O”(新生態(tài)氧)，既具有雙重氧化作用，又不受PH值影響。PH為8.5時(shí)，二氧化氯保持相同的效率，而氯氣則需要5倍殺菌時(shí)間，殺菌率降至44% ～ 45%。

　　④ 二氧化氯不僅能強(qiáng)力殺菌，而且控制藻類(lèi)和粘泥也十分有效。CLO2對(duì)苯環(huán)有一定的親和性，能使苯環(huán)發(fā)生變化。葉綠素中的吡咯環(huán)與苯環(huán)非常類(lèi)似，CLO2同樣能作用于吡咯環(huán)。因此，二氧化氯氧化葉綠素，藻類(lèi)新陳代謝終止，使得蛋白質(zhì)的合成中斷，導(dǎo)致其死亡。達(dá)到控制菌藻的目的。

　　⑤ 二氧化氯殺生維持時(shí)間長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)表明1mg/l的二氧化氯48h后仍能維持殺生率95%以上，而氯氣一般超過(guò)12h后就無(wú)殺生效果。

　　⑥ 二氧化氯降解有機(jī)物適應(yīng)于環(huán)保的要求。氯降解有機(jī)物是發(fā)生氯代反應(yīng)，伴隨有毒的致癌致畸的氯代有機(jī)物產(chǎn)生，而二氧化氯是發(fā)生氧化反應(yīng)，使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物，降解產(chǎn)物無(wú)毒害作用，不污染環(huán)境。

　　⑦ 二氧化氯不與氨和氨基化合物反應(yīng)，殺菌效果和用量不受氨存在的影響。

　　⑧ 少量投加二氧化氯殺菌滅藻，對(duì)金屬設(shè)備基本無(wú)腐蝕。二氧化氯對(duì)金屬設(shè)備腐蝕實(shí)驗(yàn)表明：投加80~120mg/L的二氧化氯對(duì)不銹鋼和銅基本無(wú)腐蝕，投加20~80ml/L的二氧化氯對(duì)碳鋼基本無(wú)腐蝕，因此，二氧化氯在循環(huán)水系統(tǒng)中投加量低于80mg/L時(shí)，不會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕。

　　3.二氧化氯在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中的應(yīng)用：

　　循環(huán)水系統(tǒng)二氧化氯的投加一般依托二氧化氯發(fā)生器來(lái)完成。二氧化氯發(fā)生器是一種現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)二氧化氯的設(shè)備，從原理上分為兩大類(lèi)：電解法和化學(xué)法。

　　電解法生產(chǎn)二氧化氯是根據(jù)電極反應(yīng)原理，電解食鹽溶液產(chǎn)生ClO2、Cl2、O3及H2O2混合氣體;化學(xué)法生產(chǎn)二氧化氯是以氯酸鈉(NaClO3)或次氯酸鈉(NaClO2)為原料經(jīng)化學(xué)反應(yīng)來(lái)制取ClO2的。以NaClO2為原料生產(chǎn)二氧化氯的基本反應(yīng)式為：

　　5NaClO2+4HCl=ClO2+5NaCl+2H2O

　　在工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,二氧化氯作為殺生劑,投加的典型流程如下：

　　由于二氧化氯(ClO2)殺菌果好、持續(xù)作用時(shí)間長(zhǎng)，通常采用定期投加的方式。相關(guān)跟蹤試驗(yàn)表明：投加二氧化氯后最大殺菌率常常在投加后的1~3天時(shí)出現(xiàn)。二氧化氯維持99%以上異養(yǎng)菌殺菌率的天數(shù)可達(dá)到5天左右。二氧化氯投加周期和投加量與系統(tǒng)狀況、濃縮倍數(shù)、水溫、所用水處理劑及泄漏到水體中還原性物質(zhì)的多少等有關(guān)。參考《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50050-95)之規(guī)定，工業(yè)冷卻循環(huán)水中的有效氯的投加宜采用沖擊性定期投加，每隔1-3天投加一次，余氯量宜控制在0.5-1.0mg/l以?xún)?nèi)，投加量按循環(huán)水量計(jì)，投加量為2mg/l(總量)，則循環(huán)水每次有效氯投加總量(克)=每小時(shí)循環(huán)水量(噸/小時(shí))×每噸投加有效氯的量為2克/噸(mg/l)。

　　二氧化氯既可以單獨(dú)投加用作殺菌劑，也可以和液氯同時(shí)使用，二者相輔相成，效果亦佳。例如：二氧化氯作為主殺菌劑投加，定期或不定期地輔以投加少量氯氣來(lái)增強(qiáng)協(xié)同殺菌作用，既可減少殺菌劑用量，又可以維持余氯;氯源價(jià)廉易得，可作為日常主殺生劑的地區(qū)，加氯后效果不明顯或加不上氯時(shí)，可以定期或不定期輔加二氧化氯，以控制水質(zhì)惡化或維持殺生效果;二氧化氯與液氯同時(shí)或交替使用不僅費(fèi)用上可有明顯的節(jié)約，而且可以獲得更好的殺生效果，還可以削弱微生物的抗藥性以及減少水體中三鹵甲烷(THM)等致癌物質(zhì)的生成量，提高排水的安全性。

　　當(dāng)水質(zhì)惡化，微生物大量繁殖時(shí)，可視水質(zhì)惡化情況定期(如幾周或1個(gè)月一次)加量投加二氧化氯。保證循環(huán)水質(zhì)，控制微生物生長(zhǎng)。

　　但是，二氧化氯消毒還存在不容忽視的問(wèn)題：二氧化氯本身和副產(chǎn)物ClO2-對(duì)人體血紅細(xì)胞有損害，對(duì)除臭除味效果不佳。且二氧化氯具有易揮發(fā)、易爆炸的特性，生產(chǎn)出來(lái)即須應(yīng)用，不宜貯存，因此，目前國(guó)內(nèi)在工業(yè)循環(huán)冷卻水領(lǐng)域中用二氧化氯殺菌滅藻尚在起步階段，只有水質(zhì)污染嚴(yán)重或氯消毒困難時(shí)，才使用二氧化氯進(jìn)行消毒。

　　4、總結(jié)

　　鑒于二氧化氯殺菌的諸多優(yōu)越之處，且對(duì)金屬設(shè)備基本無(wú)腐蝕，是一種值得廣泛推廣的循環(huán)水殺菌除藻劑，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)人員將其用于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理之中。二氧化氯行業(yè)在我國(guó)作為新的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，穩(wěn)定性二氧化氯生產(chǎn)及如何控制、評(píng)估產(chǎn)品質(zhì)量是目前亟待解決的問(wèn)題，都需要一個(gè)全國(guó)性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了這個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，必將進(jìn)一步推動(dòng)二氧化氯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[4]工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范

　　[5]“二氧化氯在我國(guó)的現(xiàn)狀”調(diào)查報(bào)