二氧化氯与臭氧的应用比较.doc

给水处理中二氧化氯与臭氧的应用比较  给水处理中二氧化氯与臭氧的应用比较 论文作者：乔勇 张玉先 The Comparison Between Chlorine Dioxide and Ozone in Application of Feed Water TreatmentQiao yong Zhang yuxian(School of Environmental Science and Engineering, Tongji University, Shanghai, 200092, P.R.China） 　　Abstract In this article, we try to do some work for the improvements of the drinking water treatment process. The application of chlorine oxide (ClO2) and ozone (O3) is introduced. And a comprehensive comparasion is made on their mechanism, characteristics also, economic analyses are made. 　　Key words chlorine oxide ozone disinfect drinking water treatment 　　目前，我国给水中应用的氧化消毒剂以液氯为主。但随着源水污染的变化，废水中各种有机物的含量有所增加，运用液氯消毒会产生氯代有机物，其中有的产物具有致突变作用。为满足人们对水质要求的不断提高，寻求能替代氯的更安全而经济的新型氧化消毒剂，成为今后给水处理的一个发展方向。其中，较有前途的是二氧化氯（ClO2）和臭氧（O3）。 1.二氧化氯（ClO2） 1.1 二氧化氯的应用　　十九世纪初，美国科学家Dary H.发现了ClO2气体。二十世纪40年代，二氧化氯开始应用于食品加工的杀菌消毒，造纸的漂白和水的净化处理等。由于二氧化氯不会与有机物反应而生成THMs，所以在饮用水处理中应用越来越广泛。1983年，美国国家环保局（EPA）提出饮用水中三氯甲烷含量必需低于0.1mg/L，并推荐使用ClO2消毒。二氧化氯消毒的安全性被世界卫生组织（WHO）列为A1级，被认定为氯系消毒剂最理想的更新换代产品。目前，美国和欧洲已有上千家水厂采用ClO2消毒；我国则多用于造纸、纺织等行业，并逐步应用于自来水厂。　　在给水处理中，ClO2不仅可以作为高效的消毒剂，还可考虑投加在原水、沉淀池前或滤池前，进行预氧化或中间氧化，以控制嗅味（尤其是氯酚或藻类副产物嗅味等），防止微生物滋长，加强混凝过滤；也可用于去除水中的铁、锰和色度。另外，欧洲一些国家将ClO2 、O3即Cl2结合起来用于饮用水处理，取得了较好的效果。1.2 二氧化氯的物理性质　　二氧化氯（ClO2）常温（20）下是一种黄绿色的气体，具有与氯气、臭氧类似的刺激性气味，分子量67.45，比空气重，熔点-59，沸点11。　　ClO2极易溶于水而不与水反应，22时溶解度约为氯的5倍，达2.9g/L。ClO2在水中的溶解度随温度升高而降低。同时二氧化氯分子的电子结构虽是不饱和状态，在水中却不以聚合状态存在，这对ClO2在水中迅速扩散十分有利。但ClO2水溶液易挥发，在较高温度与光照下会生成ClO2-与ClO3-，应避光低温保存。　　据介绍，ClO2在常温下可压缩成深红色液体，极易挥发，极不稳定，光照、机械碰撞或接触有机物都会发生爆炸；在空气中的体积浓度超过10%或在水中浓度超过30%时也会发生爆炸。不过ClO2溶液浓度在10g/L以下时基本没有爆炸的危险。　　由于ClO2对压力、温度和光线敏感，不能压缩进行液化储存和运输，只能在使用时现场临时制备。1.3 二氧化氯的氧化消毒机理　　作为强氧化剂，ClO2在酸性条件下具有很强的氧化性：　　　　ClO2 + 4H+ + 5e = Cl- + 2H2O　　 在水厂pH≈7的中性条件下，　　　　ClO2 + e = ClO2-　　　　ClO2- + 2H2O + 4e = Cl- + 4OH-　　ClO2能将水中少量的S2-、SO32-、NO2-等还原性酸根氧化去除，还可去除水中的Fe2+、Mn2+及重金属离子等。另外，对水中有机物的氧化，Cl2以亲电取代为主，而ClO2以氧化还原为主，能将腐殖酸、富里酸等降解，且降解产物不以三氯甲烷形式存在。　　ClO2是一种光谱、高效的杀菌消毒剂，实验证实，它对细菌、芽孢、藻类、真菌、病毒等均有良好的杀灭效果。关于ClO2的消毒机理，由多种解释，一般认为ClO2