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饮用水中二氧化氯的应用

二氧化氯是一种水溶性的氧化剂，在美国有500多家水处理厂中使用。二氧化氯能迅速杀死细菌和病毒，它不与酚类反应生成有害的化合物，并且能降低或消除使用氯气易形成的致诱变和致癌的三卤甲烷。二氧化氯是一个稳定的自由单体，室温下以气体形式存在，易溶于水。在处理水时，二氧化氯加到水中以后，主要是被还原后生成亚氯酸根离子和氯离子，少部分也可形成氯酸根离子。二氧化氯可与水反应生成亚氯酸和氯酸。在通常情况下，二氧化氯不与有机物反应，除非那些有机物含有特殊的活泼性官能团，例如双键或酚环。在饮用水处理时，二氧化氯通常是在后面的步骤中加入，它常被用来控制有机氯化物如氯仿的形成。因为二氧化氯能迅速还原为亚氯酸根和氯离子，因而它不会与人体接触，在用二氧化氯处理过的水中，二氧化氯的含量应保持在1ppm以下，最后从水龙头放出的水中，二氧化氯已经没有了，但它的一部分分解产物亚氯酸根仍将存在。

二氧化氯的应用

二氧化氯是一种水溶性的氧化剂，目前被广泛地用作漂白剂和消毒剂。1811年，HumphreyDavey用KCLO3水溶液和盐酸反应，首次合成并收集了二氧化氯气体。1834年，Watt和Burgess发现了该化合物的漂白性。近二十世纪初，人们发现二氧化氯溶于醋酸稀溶液可用来漂白纸浆。但是直到本世纪三十年代，二氧化氯才得以安全且经济地大规模生产，开始了工业化的广泛应用。1944年，二氧化氯首次作为消毒剂用于处理美国纽约州尼加拉大瀑布城的饮用水。

目前，在美国有大约400～500家工厂，在欧洲有500家水处理厂用二氧化氯作为饮用水消毒剂。

在美国，氯气首次用于水的消毒是在1915年左右，不久就发现通过饮水传染的疾病如霍乱，伤寒，肝炎等的发生率急剧降低。直至七十年代中期，人们才认识到氯气用于饮用水消毒对健康的不良影响。一些学者对加入水源的消毒剂形成的反应物进行了分析研究，发现用氯气处理原水时有大量的卤代烃生成，其中有三氯甲烷，如氯仿，和其它有机卤化物。氯仿已被美国国家肿瘤研究所确认为致癌物质。基于这个结论，饮用水的氯化所引起的对人体潜在的致癌性致诱变性就成了一个不容忽视的问题。

现在，选择可替代氯或减少用氯消毒剂正在研究中。二氧化氯是一种可取代氯气的消毒剂。二氧化氯是强氧化剂，可以和溶于水中的许多有机物及无机物反应，得到电子，生成亚氯酸根离子和氯离子。二氧化氯在水中会产生一系列的氧化产物，而不是象氯气消毒那样生成氯化产物。当二氧化氯在模拟水处理厂的条件下加入未经处理的原水中，确认没有三氯甲烷生成。用二氧化氯和氯气的混合物处理水，二氧化氯可大大降低由氯气产生的三氯甲烷量。在一项研究中，二氧化氯替代氯气作为单一的消毒剂用于一个小镇的水处理厂三个月后，测量二者使用时各自的三氯甲烷水平，发现用氯气处理后的三氯甲烷的含量比用二氧化氯高1700%，这清楚地说明了二氧化氯能大大降低三氯甲烷的生成。

二氧化氯的产生和测定

二氧化氯的产生有几种方法，要根据所需的量和纯度来选择。在大多数水处理厂，二氧化氯是通过氯水或氯气加入亚氯酸钠溶液来产生的。为了得到较高纯度的二氧化氯气体可以通过酸化的亚氯酸钠溶液和硫酸反应。将稀硫酸慢慢地加入亚氯酸钠溶液中，二氧化氯即产生，向溶解了二氧化氯的蒸馏水中鼓入空气或氮气，即可收集二氧化氯。

当大规模制备时，以氯酸钠为原料，而小规模制备时，如给水和污水厂，往往以亚氯酸钠为原料。市售亚氯酸钠是二氧化氯和过氧化氢及氢氧化钠在水溶液中反应的产物。由于生产亚氯酸钠本身需要二氧化氯，因此采用亚氯酸钠生产二氧化氯的能耗和价格均高于采用氯酸钠大规模生产二氧化氯的能耗和价格。

氯与亚氯酸钠反应，制备二氧化氯

这一制备工艺投入的亚氯酸钠量与产生的二氧化氯量间分子比例为1：1，即转换率为100%。按氯的液态和气态可分为二种制备系统。

液态氯，亚氯酸钠系统

这是应用于水处理系统的最早生产二氧化氯的方法。将亚氯酸钠溶液和氯水送入装有填料的反应塔，经过短时间的反应，即可形成二氧化氯溶液。为达到满意的产率，这一生产系统应按反应方程式多投入200～300%的氯，为此，产生的二氧化氯溶液中将含有大量的氯，为使制备的二氧化氯溶液中不含或少含氯，普遍采用调整PH值法，即在氯溶液与亚氯酸钠反应前加入次氯酸，以利于氯分子水解和次氯酸分解。

但加酸时应注意，为保持二氧化氯的高产率，宜维持PH值在2～3之间。制备出的二氧化氯的浓度为6～10g/l，应立即稀释至1g/l，以利于贮备使用。

气态氯与亚氯酸钠反应系统

在真空状态下，氯气与一定浓度的亚氯酸钠反应，生产出的二氧化氯用水射器自反应室抽出。这一工艺设备生产的二氧化氯产率大于