二氧化氯及其在给水中的应用

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1、二氧化氯及其在给水中的应用摘要：二氧化氯由于它不会与水中的腐殖质反应产生卤代烃，近年来受到了广泛的注意。它不会与氨生成氯胺，加注操作与加氯系统相近，易于监测水中的剩余量。本文拟就二氧化氯的性质，制造，毒性及分析方法作一概略介绍。关键词：二氧化氯ClO2THM消毒　　二氧化氯由于它不会与水中的腐殖质反应产生卤代烃，近年来受到了广泛的注意。它不会与氨生成氯胺，加注操作与加氯系统相近，易于监测水中的剩余量。本文拟就二氧化氯的性质，制造，毒性及分析方法作一概略介绍。　　二氧化氯的物理性质　　二氧化氯分子量67.46，液体二氧化氯深红色，-40

2、℃以上时有爆炸性。气体二氧化氯与气体氯有相似的颜色和嗅味。浓的气态二氧化氯在超过大气压40仟帕约4个大气压的压力下，也会爆炸。商业上企图单独将二氧化氯或与其他气体一道压缩储存，均告失败。因之二氧化氯只能在使用现场制造。二氧化氯溶液在10克／升以下时所产生的蒸气压不致产生爆炸。一般水厂所用二氧化氯很少超过4克／升，加注量在0.1～5.0毫克／升。二氧化氯气体易溶于水，形成黄绿色溶液。与氯气不同它几乎不水解，密封避光冷藏的二氧化氯溶液十分稳定。酸化其溶液(pH=6)可阻止其酸化作用而增加其稳定性。　　二氧化氯的制造　　所有用于给水处理的二

3、氧化氯都用亚氯酸盐生产。大都用氧化工艺。气态氯或氯水与亚氯酸钠混和可获得二氧化氯，反应式如下：　　2NaClO2+CI2=2ClO2+2NaCI　　　　　　　　　(1)并有一定程度的副产品氯酸盐生成：　　NaClO2+CI2+OH-=NaCIO3+HCI+CI-　　　　　(2)　　采用比反应(1)超过200～300%以上的氯可获得满意的二氧化氯得率。但所得的二氧化氯含氯较多，并有副反应：　　2ClO2+HOCI+H2O=2ClO3-+2H++HCI　　　　　(3)　　在与NaClO2反应前，仔细加HCI到氯水中，调整pH到2～3，可获

4、得90%的得率，而只含氯7%，另一提高二氧化氯得率而含氯最少的方法是采用浓度大于4克／升的氯水，制备成6～10克／升的二氧化氯立即稀释至1克／升储存、备用。　　另一种产生二氧化氯的工艺是盐酸一亚氯酸法：　　5NaClO2+4HCI=4ClO2+5NaCI+2H2O　　　　　(4)　　新式二氧化氯发生器是在真空下，气态氯直接与浓NaClO2溶液反应，生成的二氧化氯被抽出反应室，此种发生器与真空加氯系统相似，得率可达95%，浓度为2000～1000毫克／升，含氯小于5%。　　二氧化氯生产设备一般可用玻璃钢制成，最好用钛板加工，我国已有钛板

5、生产供应。　　二氧化氯在水中与无机物的反应　　二氯化氯可加在原水中，沉淀池进水中，滤池进水中，也可加在出厂水中，用作为预氧化剂和消毒剂并在其后加氯以保持管网余氯，降低三卤甲烷。　　二氧化氯在水中不水解，并在pH2～10之间以溶解气体存在，在碱性溶液中岐化成亚氯酸盐及氯酸盐：　　2ClO2+2OH-=ClO2-+ClO3-+H2O　　　　　　　(5)　　于ClO2浓度为5～10毫克／升，pH=12时，半寿期为20分钟到3小时。因此在高pH值软化水的工艺中，软化及再碳酸化时，应尽量使ClO2浓度低一些。　　二氧化氯在水中由于氧化还原反应而

6、生成ClO2-，ClO2-又进一步还原成。在水处理中几乎有50～70%的ClO2立即成为ClO2-，余者以CI-存在。ClO2-在管网中进一步被可氧化物还原，在此条件下，不会形成氯酸根ClO3-。　　水厂于沉淀前加ClO2，滤后加氯，故出厂水中有低浓度ClO2，CI2（以HOCI及OCI-状态存在），ClO2-。由于反应条件及浓度不同，不同的氯化合物之间的低浓度反应产物，将与发生器内的产物不同，反应机理及反应速率最终决定用户龙头水中氧氯化合物的品种。　　反应(3)的速率极慢，于两反应物浓度为0.5～1.0毫克／升时，反应进行至一半需1

7、5～20天，故此反应并无重大意义，除非是大城市的配水系统。　　饮水在储存条件下，或许由于HOCI的催化作用，ClO2会按下式分解：　　2ClO2=CI2+2O2　　　　　　　　　　　　(6)故反应(3)的ClO2消耗量常高出于HOCI摩尔数的两倍。　　反应(1)是反应器中ClO2的生成反应。不少试验证明(1)、(2)速率随PH增加和反应物浓度的减少而剧烈降低。HOCI及CIO-，（于中性pH，饮用水正常浓度的ClO2-）生成ClO3-的反应进行极慢。　　ClO2氧化还原性Mn的反应较氯为快速，ClO2与Mn反应后，生成的ClO2-又进

8、一步与Mn反应，故ClO2与Mn的总反应为：　　2ClO2+5Mn+++6H2O=5MnClO2(S)+12H++2CI-　　　　(7)碱性条件较酸性条件有利于Mn的氧化，ClO2也能氧化被有机物螯合的Mn。　　ClO2