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西安次氯酸鈉和二氧化氯的*效果比較

次氯酸鈉

 

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 次氯酸鈉的分子式是NaOCl,屬於*堿弱酸鹽,它清澈透明,是*種能完*溶解於水的液體。但由於次氯酸鈉液不易久存,次氯酸鈉多以電解低濃度食鹽水現場製備。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 次氯酸鈉液體可通過電解食鹽水製備,這種設備稱為次氯酸鈉發生器。次氯酸鈉的生成過程可以通過化學方程式表達如下:

其總反應表達如下:

*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; 電*反應:

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

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

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

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 當然,次氯酸鈉*液體以次氯酸鈉發生器生產為*佳。因為,它生產出的次氯酸鈉液體比較穩定、單*,也容易保存,不含製氯廠出品的那些複雜甚至有害的成分。

關於次氯酸鈉發生器,我國已於1990年1月12日發布了GB 12176-90 國家標準。它是*種已經認可、可以信賴、十分穩定、並有權威資料可查詢的產品。次氯酸鈉發生器已經有*百多年的曆史了,已經證明是*種運行成本很低、*投加準確、*效果*佳的設備。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; **而言,次氯酸鈉液還是具有明顯優勢的。作為*種真正高效、廣譜、安*的?娏*、殺病毒藥劑,它同水的親和性很好,能與水任意比互溶,它不存在液氯、二氧化氯等藥劑的安*隱患,且其*效果被公認為和氯氣相當加之其投加準確,操作安*,使用方便,易於儲存,對環境無毒害,不存在跑氣泄漏,故可以在任意環境工作狀況下投加。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 事實上,次氯酸鈉廣泛用於包括自來水、中水、工業循環水、遊泳池水、醫院汙水等等各種水體的*。次氯酸鈉還能夠破壞氰根離子,用作處理含氰廢水。高濃度的次氯酸鈉液體還可以用於剝離設備及管道上附著的沾泥[2]。

*nbsp;*nbsp;*nbsp; 次氯酸鈉的*原理主要是通過它的水解形成次氯酸,次氯酸再進*步分解形成新生態氧[O],新生態氧的**氧化性使菌體和病毒的蛋白質變性,從而使病源微生物致死。(氯氣*的原理亦同)。

根據化學測定,次氯酸鈉的水解受PH值的影響,當PH*過9.5*會不利於次氯酸的生成。但是,絕大多數水質的PH值都在6—8.5,而對於PPM級濃度的次氯酸鈉在水裏幾乎是完*水解成次氯酸,其效率高於99.99%。其過程可用化學方程式簡單表示如下:

NaOCl + H2O → HOCl + NaOH

HClO → HCl + [O]

*nbsp;*nbsp;*nbsp; 次氯酸在*、殺病毒過程中,不僅可作用於細胞壁、病毒外殼,而且因次氯酸分子小,不帶電荷,可滲透入菌(病毒)體內與菌(病毒)體蛋白、核酸、和酶等發生氧化反應,從而殺死病原微生物。*nbsp;

R-NH-R + HOCl → R2NCl + H2O

同時,氯離子還能顯著改變*和病毒體的滲透壓使其喪失活性而死亡。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 在*方麵,值得肯定的是,由於次氯酸鈉發生器所生產的*液中不象氯氣、二氧化氯等*劑在水中產生遊離分子氯,所以,*般難以形成因存在分子氯而發生氯代化合反應,生成不利於人體健康的有毒有害物質。並且,次氯酸鈉也不會象氯氣同水反應會*後形成鹽酸那樣,對金屬管道構成嚴重腐蝕。不過,它同氨可以發生反應,在水中生成微量的帶有氣味的氯氨化合物,但這種物質也是*種安*的殺生藥劑,隻是遠不及次氯酸鈉的殺生能力。

NH3*nbsp;+ HOCl → NH2Cl + H2O

NH2Cl + HOCl → NHCl2*nbsp;+ H2O

NHCl2*nbsp;+ HOCl → NCl3*nbsp;+ H2O

*nbsp;*nbsp;*nbsp; *運行成本而言,采用次氯酸鈉*的運行成本費用是很低的,稍比氯氣高*些。根據英國所統計的*組數據表明,次氯酸鈉同氯氣成本相比大約為1.05 :1[3]。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 使用次氯酸鈉*以采用次氯酸鈉發生器為*優。以前,次氯酸鈉發生器未能在我國大範圍推廣的原因,主要是過去在陽*防腐材料方麵不過關,其次是我國經濟發展滯後和對水處理技術不夠重視,再次是次氯酸鈉發生器比氯氣的*次性投入要略高等因素造成的。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 實際中,還有*些單位對水體*使用的是從氯堿工廠出產的次氯酸鈉液。事實上,氯堿工廠生產的次氯酸鈉液同次氯酸鈉發生器現場製備的次氯酸鈉液還是有*定區別的。次氯酸鈉是氯堿工廠生產過程中必然留下的*種副產品,它是通過堿液吸收多餘的氯氣生成的。這是為了保障安*必須設置的*道工藝。對於大多數製氯堿的工廠來說,次氯酸鈉作為*種副產物,成分較複雜,還很容易分解。據*些報道分析,有些廠從經濟效益上考慮,使用石墨做電*還產生出相當多的二惡因成分。

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

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; *般來講,該反應通常在低溫下進行,因為低溫下*分子氯氣還可以同八分子水結合成暫時性的水合氯,它在水中呈遊離氯狀態。這樣,當溫度略高時,它*會很自然地從水中釋放出來,不能長時間保存,很容易揮發失效,投加中也散逸出*些氯氣。另外,它需要大型塑料桶裝儲,占用*定空間,在運輸、儲存和管理上也還是比較麻煩的。所以,這種含有*定遊離分子氯的次氯酸鈉溶液用於水體*,當然不及現場使用次氯酸鈉發生器好。但它還是比使用液氯**為安*可靠。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 此外,還必須說明的是,采用次氯酸鈉*,不可避免地使水中存在*定鹽分。不過,由於投加是按每*噸水幾克的標準進行的,象自來水等流動水體根本*不存在累積的問題,*不可能產生鹹鹽的感覺。對於遊泳池水來說,某*個較短時期可能有*些累積的,但由於遊泳池本身會定期對淨化設備進行反衝洗,因而需要補充*部分新鮮水,加之投加的量很小,約為百萬分之幾的量,從長期來看,池中也不會有鹽分累積,池水*不可能變得鹹鹽的。通過花季传媒黄色版本的調查和走訪,花季传媒黄色版本也沒有發現哪*家用戶有使用次氯酸鈉發生器設備而造成池水變鹹了的事例出現。

*nbsp;

二氧化氯

 

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 二氧化氯的分子式是ClO2,在高於11oC時,二氧化氯沸騰,成為*種黃綠色氣體。它是*種*活潑的化合物,稍經受熱,*會迅速而爆炸性分解為氯氣和氧氣。二氧化氯具有比氯氣*大的刺激性和毒性。由於它是氣體,易於擴散,受熱又容易分解,在纖維表麵停留時間較短,並且與水反應還能生成具有較*漂白能力的HClO2, 能夠不降解和損傷纖維,所以在造紙、印染等行業得到很好應用。二氧化氯作為*種*氧化劑,同樣具有和氯相似的殺生能力。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 二氧化氯*其不穩定,不能象次氯酸鈉那樣可以運輸,運輸中很容易發生爆炸事故,所以隻有依靠現場製備。*般都是通過氯酸鈉同酸的反應製備得到。但是,氯酸鈉與硫酸的反應十分劇烈,所產生二氧化氯幾乎是爆炸性分解為氯氣和氧氣,這當然與硫酸在反應中大量放出熱量有關。用化學方程式表達如下:

*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; *為溫和的方法是草酸與氯酸鈉的反應生成二氧化氯氣體:

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

*nbsp;*nbsp;*nbsp; 國內*些廠家采用鹽酸進行定量控製滴加氯酸鈉的方法生成二氧化氯,這種設備有的可以獲得*高不*過50%的二氧化氯和大於50%的氯氣。

*nbsp;*nbsp;*nbsp; *般來說,氯酸鈉與鹽酸發生反應過程比較複雜*些。如果使用稀鹽酸反應,生成物可以獲得二氧化氯和氯氣的混合物氣體[4],但規模製備還必須設防爆裝置,操作也必須十分小心,因為二氧化氯受熱很容易爆炸性分解:

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

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 實際上,這個反應也是分為兩步完成的,氯酸鈉先同鹽酸反應生成氯酸和氯化鈉,氯酸隨後分解成二氧化氯、氯氣和水。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 當使用濃鹽酸與氯酸鈉反應時,生成物中隻有氯氣放出,而沒有二氧化氯氣體[4]:

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

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 很顯然,在某*中間範圍的鹽酸濃度中,上述兩種反應均有發生,可將上兩反應方程式相加表述為[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; 從上麵方程表達式是來看,鹽酸同氯酸鈉反應生成的二氧化氯含量是很不穩定的,所生成氣體主要部分還是氯氣,少量為二氧化氯。

由於製取二氧化氯需要使用氯酸鈉或者氯酸鉀,所以運行成本很高,大約為次氯酸鈉運行成本的5倍以上[2]。此外,由於鹽酸容易揮發,並具有*烈腐蝕性,因此,在管理上相對比較麻煩,需要較多的安*容器來儲存保管。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 在工業上,有*種製備二氧化氯水溶液的工藝[1],工藝比較複雜,具體方法是:讓二氧化氮由底部向上通過*個填充塔,而氯酸鈉溶液由上往下流動,反應方程式表達如下:

*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; 這種水溶液濃度不高,處理起來比較安*(水溶液中二氧化氯含量*高30%時處理不當也會引起爆炸),溶解實際上是*個物理過程。置於日光下時,溶液會緩慢地分解成酸的混合物。但是,這種方式的運行成本*高,*般也不用於生活飲用水中*。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 據有關資料記載,純二氧化氯用於水的*也與氯氣近似,但稍有所不同。它具有兩個氯氣不具備的特點:*是它使用的PH範圍廣,在PH6—10內能有效地殺滅絕大多數的微生物;二是它不會與氨發生反應產生令人不愉快的味道。但是,它在水中分解時會產生亞氯酸鹽這種副產品,如用於遊泳池*,亞氯酸鹽長時間的積累起來會使水變黃,還會出現對皮膚和眼睛的刺激,*般采用投加*定量氯的辦法來消除[3]。

有些資料上有關於二氧化氯可以殺滅芽孢的說法,但具體機理和實際效果並不詳。目前,國內使用二氧化氯用於自來水、中水等*非常成功的實例較少。由於所有氣體*劑溶解於水的能力較低,都存在非常不穩定、不安*、易揮發的因素,很難使水體中達到應有的餘氯檢測量,故而,對自來水、遊泳池等需要維持*定*藥量來說,二氧化氯*比較困難達標,其水體中餘氯檢測值也較難得到保證。*何況,二氧化氯尚沒有氯氣那麽高的氣壓可通過加氯機同水體形成暫時水合物的能力,所以,從技術上來講,大規模使用二氧化氯投加也還非常不現實。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 通常認為,二氧化氯的*原理也是和氯氣*樣,少量二氧化氯先同水發生反應產生亞氯酸HClO2,亞氯酸是*種相當弱的弱酸,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; 工業上*般並不直接使用二氧化氯,而是應用亞氯酸鈉溶液進行漂白。通過將立時產生的二氧化氯水溶液和過氧化鈉混合即可得到單*的亞氯酸鈉。

*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; 亞氯酸鈉是*種軟性漂白劑,通過水解逐步釋放出亞氯酸,可以漂白許多天然和合成纖維而不會使它們降解,也可以漂白油、油漆和蜂蠟等[1]。這*技術的出現和運用在時間上並不長。誠然,使用該技術,從設備投資到運行成本都是很高的,小規模的企業都難以承受。

國內生產二氧化氯發生器的企業很少有掌握生產二氧化氯水溶液這種較高安*性技術的,多數都是采用氯酸鈉同鹽酸定量滴定,控製反應生成量的辦法來實現。這樣的設備成本很低,但安*性是非常差的,稍不謹慎*會釀成事故,管理上需要特別細心。國家正在通過技術部門對於此類設備的安*性提出質詢和鑒定,有關方麵的專家要求對其進行技術規範或者取締和淘汰。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 比如,在北京大學遊泳館、北京的天壇醫院、二龍路醫院等單位使用二氧化氯用作水體*,都因相繼發生過安*事故而被迫停用。因為,受熱的二氧化氯很容易發生爆炸性分解,直接造成毒氣泄漏而汙染環境:

*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,現在市麵上還有*種采用與工業上使用電解飽和食鹽水生產氯氣完*相同的辦法,生產*種稱為可以製備出二氧化氯的設備。其實,通過隔膜隔離陰陽兩*,這之中98%以上還是產生的氯氣。從原理上講,電解飽和食鹽水*先是氯離子得到電子生成氯氣,*部分氯氣同水反應*後生成次氯酸根離子,次氯酸根在電解中還可以進*步氧化生成亞氯酸根、氯酸根離子,它們受熱分解可以產生*氧化二氯、二氧化氯等氣體。但是,在這種電解方法中,生成亞氯酸根、氯酸根離子的效率是很低的。也*是說通過電解轉換成二氧化氯的效率不僅很低,而且這種方式沒有必要,既浪費電力,又很不經濟。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 並且,作為氯氣、二氧化氯這些比空氣重的氣體也是很容易泄漏的,並會沿地麵進行擴散。*旦汙染形成,這些有毒氣體*不可能在*個較短的時間裏消除。由於氯氣劇毒,腐蝕性也很*烈,二戰時期希特勒*曾用來毒殺猶太人,所以氯氣*般由專門的氯堿工業生產廠家生產,采用特製且幹燥的氯氣瓶進行封裝和運輸。國家對氯氣還有專門安*機關監管審查。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 事實上,這種設備在實際使用中也不是很成功的,出現了很多問題。跑泄氯氣嚴重,隔膜*般半年左右*損壞了,維修頻繁,*投加也達不到水質設定的要求。象東單遊泳館、北京體育大學遊泳館、國家體委訓練中心跳水館和*些醫院自安裝以後*無法正常使用,都不得不陸續改裝成使用次氯酸鈉進行*。

二氧化氯**的化學腐蝕性幾乎同氯氣*樣,而且它的毒性還是氯氣的四十倍。

*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp;*nbsp; 拿氯氣來講,現代醫學研究已經證明,由於氯氣能同水中許多有機物發生氯化反應,生成很多氯代有機物,而氯代有機物大多是*其有害健康的,比如生成的三氯甲烷、四氯甲烷、二惡因等氯代物。專家們也經常在使用氯氣*的自來水中檢測到致癌的三氯甲烷、四氯甲烷等氯代物。據美國醫學學會統計,長期飲用使用氯氣*的自來水人群中,膀胱癌、直腸癌、結腸癌的發病率高對照組幾十倍,甚至上幾百倍[5]。

1979年,美國環保署*製定了**個有關氯化處理的飲用水中副產物含量的法規,限製供1萬人以上飲水的供水源中所有三鹵甲烷(其中三氯甲烷是*普遍的)不得*過每升100微克。1998年11月,美國環保署又通過了*個*加嚴格的水源標準,將三鹵甲烷的*限標準降低到每升80微克,同時還規定了其他有潛在危險的副產物,如溴酸鹽和鹵乙酸的*限,並規定水公司在用氯*之前,必須從水中清除活性有機化合物[5]。


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