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注。這主要是因為二氧化氯同水中腐殖質反應不產生三鹵甲烷類致癌物質,不與氨反應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用進行機理分析,為其作為氯的一種替代消毒劑在水處理中的應用提供必要的理論依據。

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,并生成少量的有機化合物。

(1)與酚類物質的反應。

二氧化氯與酚及其化合物(如間本二酚和氫醌)反應,可有效地防止因氯化處理時氯酚嗅味的產生。但目前尚不能肯定二氧化氯與酚反應不產生氯代酚。氯代酚在二氧化氯氧化酚的過程中所形成產物(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。當二氧化氯含量較高時,基本不產生氯代酚,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PH值為中性且二氧化氯過量時,二氧化氯與酚的反應在2s內即可將酚全部氧化。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,所以二氧化氯的含量總是過量的。因此,它不易產生氯代酚,故不產生嗅味。

(2)與嗅味物質的反應。

二氧化氯可用于控制被處理水中的腥臭味、土味及霉爛味,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產生),二氧化氯的投量應適當加大,同時,反應時間也應延長。

(3)與腐殖質的反應。

目前,對于二氧化氯作為水處理藥劑在實際使用中,能否與腐殖質反應生成三鹵甲烷類物質尚在深入研究之中,這與實際使用中的二氧化氯中是否含有氯有關,當有氯存在時,由于氯化作用,有可能生成少量的三鹵甲烷類物質。但理論表明,不含氯時,二氧化氯與腐殖質反應不生成三鹵甲烷或極少量的三鹵甲烷(如圖所示)。有關研究表明,二氧化氯形成的總有機鹵化物的含量僅為氯的1%～25%。當二氧化氯中含有氯時,則上述含量將顯著增加。

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