二氧化氯作為一種優(yōu)良的替代消毒劑,在水處理中又重新引起人們的關(guān)注。這主要是因為二氧化氯同水中腐殖質(zhì)反應(yīng)不產(chǎn)生三鹵甲烷類致癌物質(zhì),不與氨反應(yīng)生成消毒效果差的氯氨。二氧化氯處理系統(tǒng)在操作上與氯化系統(tǒng)極為相似,而且易于控制和檢測。此外。二氧化氯還可用于控制臭味和藻類,有去鐵除錳的功效。旨在對二氧化氯在水處理中的應(yīng)用進(jìn)行機理分析,為其作為氯的一種替代消毒劑在水處理中的應(yīng)用提供必要的理論依據(jù)。

二氧化氯是沸點為11℃的深黃色氣體,具有與氯氣相似的刺激性氣味,易溶于水并形成黃綠色的溶液,與氯氣在水中的水解過程不同,二氧化氯在水中的水解程度很低,主要以溶解氣體的形式保留在水中。在略為酸性的(PH約為6)的溶液中極為穩(wěn)定。二氧化氯溶液的紫外吸收光譜在360nm處有一個吸收峰,摩爾吸收系數(shù)約為1150(mo·lcm)。一般可用紫外吸收、電流滴定、比色和其它方法測定二氧化氯的含量。

二氧化氯是一種強氧化劑,也是一種良好的水處理消毒劑,其殺菌消毒能力約為氯的3倍。水處理中所用二氧化氯的較佳濃度在0.1～5.0mg/l之間,與氯相比,它有較良好的處理功能(降低處理水中的三鹵甲烷、控制嗅味等)。

研究表明,氯可通過氧化及親電子取代作用與各種有機物反應(yīng)而生成各種氯代有機物,其中以三氯甲烷(致癌物)為主。加之氯的消毒能力不如二氧化氯強,因而與有機物反應(yīng)生成三氯甲烷的可能性較大,二氧化氯則不同,它主要是通過氧化作用與有機物反應(yīng),并生成少量的有機化合物。

(1)與酚類物質(zhì)的反應(yīng)。

二氧化氯與酚及其化合物(如間本二酚和氫醌)反應(yīng),可有效地防止因氯化處理時氯酚嗅味的產(chǎn)生。但目前尚不能肯定二氧化氯與酚反應(yīng)不產(chǎn)生氯代酚。氯代酚在二氧化氯氧化酚的過程中所形成產(chǎn)物(對苯醌、馬來酸和草酸)中的含量取決于二氧化氯與原水中酚類化合物的濃度比值。當(dāng)二氧化氯含量較高時,基本不產(chǎn)生氯代酚,而主要以對苯醌(45%～65%)為主,其余為馬來酸和草酸。有研究表明,當(dāng)PH值為中性且二氧化氯過量時,二氧化氯與酚的反應(yīng)在2s內(nèi)即可將酚全部氧化。在一般水處理過程中,原水中的含酚量一般在幾個微克每升的范圍內(nèi),所以二氧化氯的含量總是過量的。因此,它不易產(chǎn)生氯代酚,故不產(chǎn)生嗅味。

(2)與嗅味物質(zhì)的反應(yīng)。

二氧化氯可用于控制被處理水中的腥臭味、土味及霉?fàn)€味,并有很好的去除效果。值得指出的是,為有效的去除土腥味(主要由波斯菊帖和2-甲基異冰片MIB產(chǎn)生),二氧化氯的投量應(yīng)適當(dāng)加大,同時,反應(yīng)時間也應(yīng)延長。

(3)與腐殖質(zhì)的反應(yīng)。

目前,對于二氧化氯作為水處理藥劑在實際使用中,能否與腐殖質(zhì)反應(yīng)生成三鹵甲烷類物質(zhì)尚在深入研究之中,這與實際使用中的二氧化氯中是否含有氯有關(guān),當(dāng)有氯存在時,由于氯化作用,有可能生成少量的三鹵甲烷類物質(zhì)。但理論表明,不含氯時,二氧化氯與腐殖質(zhì)反應(yīng)不生成三鹵甲烷或極少量的三鹵甲烷(如圖所示)。有關(guān)研究表明,二氧化氯形成的總有機鹵化物的含量僅為氯的1%～25%。當(dāng)二氧化氯中含有氯時,則上述含量將顯著增加。

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