1　前　言

        消毒是給水處理的重要環(huán)節(jié),目前,國內(nèi)水廠的水處理工藝普遍采用液氯做消毒劑。由于給水水源污染日趨嚴重,為保證水質(zhì),水廠常用增大加氯量來氯化等措施,由于氯化消毒過程中容易產(chǎn)生氯仿、三氯甲烷等致癌有機鹵化物,威脅人體健康。美國全國自來水水質(zhì)檢測中,鹵代烴類化合物普遍存在,在被檢出的289種化合物中,有110種鹵代烴類化合物,其中氯仿、三氯甲烷等物質(zhì)致癌顯著。20世紀70年代中期以來,對某些癌癥發(fā)病率與病原學(xué)關(guān)系調(diào)查分析及大量動物實驗表明,自來水中鹵代烴類化合物是多種癌癥的致病因素之一,因此,采用其他消毒劑取代氯氣消毒是給水消毒發(fā)展的方向,而二氧化氯具有比氯氣更強的殺菌能力,不會產(chǎn)生有害人體的有機鹵化物,受水中pH值、氨氮影響小,具有強氧化性,可去色、臭、氧化鐵、有機物等物質(zhì),比氯的持續(xù)殺菌能力更強,被認為是一種有發(fā)展?jié)摿Φ奶娲认镜姆椒ā?br />
2　穩(wěn)定性二氧化氯的理化特性及殺菌機理

2.1　理化特性

        穩(wěn)定性二氧化氯的無味、無臭、無毒、透明或淡黃色水溶液,不揮發(fā),不易燃。在-5~95℃溫度下性質(zhì)穩(wěn)定,沸點101℃,密度1.09~1.20 g/cm3,溶解熱28 kJ/mol,在活化劑存在下,可使二氧化氯游離釋放出來,顯示強氧化性,具有殺菌消毒、除臭、脫色的作用。

2.2　殺菌消毒機理

        二氧化氯分子是由一個氯原子和二個氧原子組成,共結(jié)合19個電子。外層鍵域存在一個未成對的活潑自由電子,屬于活潑自由基,具有很強的氧化作用,能釋放出新生態(tài)的氧及次氯酸分子,是一種強氧化劑。它對微生物的細胞壁有較好的吸附和透過性,可以有效地氧化細胞內(nèi)含巰基的酶,快速控制微生物蛋白質(zhì)的合成,使蛋白質(zhì)中氨基酸氧化分解,破壞微生物的酶系統(tǒng),起到抑制細菌的生長和殺滅。用簡式表示如下：
　　
 

        由此可見,穩(wěn)定性二氧化氯殺菌消毒作用的機理,不同于甲醛、酚類化合物,使蛋白質(zhì)變性而致微生物失去活性,也不同于氯氣的氯化作用,使微生物失去活性,而是釋放出新生態(tài)及次氧酸強氧化劑殺滅細菌,又對高等動物細胞無影響,因為所生成的殘留中無致癌的三氯甲烷,這是其他消毒劑不能比擬的。

3　二氧化氯消毒劑的特點

        (1)據(jù)有關(guān)專家研究,二氧化氯對細菌的細胞壁有較強的吸附和穿透能力,從而有效地破壞細菌內(nèi)含巰基的酶, Bermand也證實,二氧化氯可快速控制微生物蛋白質(zhì)的生成,故二氧化氯對細菌、病毒等有很強的滅活能力。

        (2)不會生成次生有害物質(zhì),尤其對有機污染嚴重的水體消毒時,殺菌消毒更為突出,其氧化降解產(chǎn)物無毒害作用。
　　
        (3)較自由氯殺菌能力強,一般為氯化消毒效果的2.5倍,因而在同等條件下的投量也較氯化法用量少。

        (4)二氧化氯消毒劑具有強氧化作用,可用于去臭、色、氧化鐵、氧化錳等物質(zhì),且效果穩(wěn)定。

        (5)二氧化氯在水中處于完全溶解狀態(tài),不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),故它的消毒作用受水的pH值影響極小。

        (6)二氧化氯不與氨反應(yīng),故氨氮含量高的水采用二氧化氯消毒,仍可保持其全部殺菌能力,此外水中含酚時,采用二氧化氯消毒不會產(chǎn)生酚臭。鑒于二氧化氯的各種優(yōu)點,美國EPA也大力推薦它是一種強有力潛在替代液氯消毒的氧化性消毒劑。

4　穩(wěn)定性二氧化氯的消毒效果及成本分析

        應(yīng)該指出,二氧化氯的性質(zhì)非�；顫�,無論氣態(tài)或液態(tài)時常會由于未知原因而發(fā)生爆炸,其性質(zhì)上的不穩(wěn)定導(dǎo)致儲存運輸比較困難。一般情況下,二氧化氯的制備分為二氧化氯發(fā)生器和穩(wěn)定性二氧化氯兩種,前者需要專門的儀器設(shè)備,且設(shè)備、藥物管理難度大,而后者是把活潑的二氧化氯依附在載體上形成穩(wěn)定性二氧化氯,不需要專門的儀器設(shè)備,運輸、操作均方便,在使用時只需加入一定的活化劑,即可釋放出強氧化性的二氧化氯,是理想的消毒劑。

4.1　穩(wěn)定性二氧化氯的活化過程

        穩(wěn)定性二氧化氯的活化處理,是使穩(wěn)定性的二氧化氯以游離態(tài)釋放出來,快速地發(fā)揮其消毒殺菌作用。二氧化氯的載體為過硼酸鈉等,活化劑采用有機酸(如檸檬酸)或無機酸(如鹽酸)；活化方法是使用前先加入適量的活化劑,用清水稀釋并調(diào)整pH值至2~4。

        我車間用做實驗的穩(wěn)定性二氧化氯產(chǎn)品有3家公司:四川蒲江、成都陽光、成都齊達。產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)經(jīng)分析如表1。

        穩(wěn)定性二氧化氯在使用前的配制。第一步A.用鹽酸作為活化劑性時,把37%的鹽酸用蒸餾水稀釋至10%,取二氧化氯原液10 ml于100 ml容量瓶中,按1∶1比例加入10%鹽酸,用蒸餾水稀釋至刻度,蓋好后搖勻,靜置5分鐘待用; B.用檸檬酸作活化劑時,將二氧化氯原液∶檸檬酸(固體按10ml∶2 g的比例,取于100 ml容量瓶中,用蒸餾水稀釋至刻度,蓋好后搖勻靜置15~20分鐘后待用。第二步,將稀釋后的二氧化氯溶液用于消毒實驗,以考察穩(wěn)定性二氧化氯的消毒效果。

4.2　穩(wěn)定性二氧化氯的消毒效果

        3種穩(wěn)定性二氧化氯產(chǎn)品,按上述配制方法稀釋后,分別取同劑量投入1 L濾后水樣中,停留時間30分鐘后,測定大腸菌、細菌2個指標(biāo),測定結(jié)果分別列于表2、3、4中。由2~4表可以看出,在滿足水樣中大腸菌、細菌符合要求的前提下, 3家公司的穩(wěn)定性二氧化氯最低投劑量,分別為蒲江5 mg/L,陽光4.50 mg/L,齊達4.14mg/L。

4.3　成本計算

        3家公司的穩(wěn)定性二氧化氯和我廠液氯價格分別列于表5。

 

        為了考察二氧化氯的經(jīng)濟成本,分別列出3種穩(wěn)定性二氧化氯及液氯的價格,其中穩(wěn)定性二氧化氯按最低投劑量計算,液氯按2000年1~4月水廠平均氯單耗1.072 kg/km³水進行計算。
        蒲江每m3濾后水需消毒劑的成本: 0.06元/m³•水;
        陽光每m3濾后水需消毒劑的成本: 0.014元/m³•水;
        齊達每m3濾后水需消毒劑的成本: 0.087元/m³•水;

        每m3濾后水用液氯的成本: 1.072×0.0017=0.0018元/m³•水。從成本上計算,每m3濾后水用二氧化氯成本明顯高于液氯。以陽光公司為例,每m3濾后水穩(wěn)定性二氧化氯比液氯成本高8倍。

4.4　穩(wěn)定性二氧化氯在實驗中存在的問題

        (1)穩(wěn)定性二氧化氯盡管解決了運輸、儲存的問題,但穩(wěn)定性二氧化氯溶液中僅含有2%以上的二氧化氯,以這3家產(chǎn)品分析為例,蒲江含量為2.94%,陽光含量為為2.18%。97%以上都是對消毒無用的載體,增加了消毒劑的成本。

        (2)穩(wěn)定性二氧化氯經(jīng)活化后,才具有很強的殺菌消毒作用,活化程度與pH值有關(guān), pH值越小釋放量越大,但實驗中發(fā)現(xiàn)活化時酸過多(pH值越低),二氧化氯的釋放速度過快,可能影響二氧化氯的有效濃度并產(chǎn)生一定的危險。

        (3)穩(wěn)定性二氧化氯質(zhì)量不穩(wěn)定,很多廠家產(chǎn)品二氧化氯含量在活化時達不到說明書上的要求因此應(yīng)尋求一種簡單分析技術(shù)和檢測儀器來檢測二氧化氯的定量組成。

        (4)各廠家的活化方法、二氧化氯的檢測方法都不統(tǒng)一,國家對二氧化氯暫時沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),這對使用者來說困難較大。

        (5)從成本上考慮,目前二氧化氯成本過高。在食品顏料加工、醫(yī)藥工業(yè)應(yīng)用較多,但在大規(guī)模的供水行業(yè)中應(yīng)用很少。

5　小　結(jié)

         隨著人民的物質(zhì)文化水平的提高,液氯消毒產(chǎn)生的氯仿給人體帶來潛在威脅,已引起國內(nèi)外普遍關(guān)注。盡管供水行業(yè)不斷地調(diào)整投氯工藝,改變投氯點,加快投氯自動化和計算機管理,以降低投氯量,但氯副產(chǎn)物仍普遍存在。因此采用替代液氯的消毒劑是供水行業(yè)發(fā)展的趨勢,而二氧化氯比液氯具有明顯的消毒優(yōu)勢,穩(wěn)定性二氧化氯的出現(xiàn)又為二氧化氯的應(yīng)用提供了可行的方法,盡管穩(wěn)定性二氧化氯目前還存在一系列需要解決的問題,但隨著研究的進一步深化,一旦這些問題得到有效的解決,作為最有可能替代液氯消毒的穩(wěn)定性二氧化氯一定會有廣闊的發(fā)展前景。
 

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”