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次氯酸钠与二氧化氯消毒效果比较

本站 2019-03-23 15:18:09

目前,就水消毒的种类而言,有氯气、次氯酸钠、漂白粉、三氯异氰尿酸(二氯异氰尿酸钠)、二氧化氯、过氧化氢、臭氧等化学品和方法,此外还有紫外线消毒等手段。
由于氯气在水中存在运输和储存的隐患,氯气在水中的溶解度低,使得水中氯气的残留量难以达到标准。同时,氯缸压力不断变化,氯气的加入和测量不够准确,氯气具有很强的扩散性和对环境的毒性效应。游离氯活性高,易形成四氯化碳等多种致癌物。因此,在常规消毒领域,消除液氯的理念越来越受到人们的重视。
就氯的安全性而言,始终是一个始终保持警惕的问题。在中国,几乎每年都会发生一起涉及氯气罐泄漏的安全事故。氯气严格由国家安全机构控制为危险品。近几年来,福建省三明火车站氯气瓶运输中发生氯气事故,造成数千人紧急疏散。在北京的一些游泳池,由于经营者的自由裁量权,三分钟的运行氯,有37个孩子住。住院。 2005年3月29日18时50分,在山东淮安市,山东鲁H-00099运输车载含液氯危险品,到京沪高速公路上线103KM + 300M,与一辆车陆QA0938卡车相撞,导致鲁H-00099侧转液氯泄漏。截至3月31日8时,该事故造成28人死于中毒,285人被送往医院治疗。事故发生后,有关部门立即组织疏散了近万名村民,导致京沪高速公路宿迁关闭至宝应段20小时。中国天津地区明确规定,公共娱乐场所应禁止使用氯气进行消毒。
在国外许多发达国家,如美国、德国和日本,对氯的使用有严格的限制,氯主要用于污水处理。一般来说,液态氯不再用于公共场所和中小型自来水厂,但次氯酸钠通常用于消毒。当然,也可以根据用水量采用其他消毒方法。例如,可以通过紫外线、臭氧和过氧化氢对少量饮用水进行消毒。
氯、次氯酸钠、二氧化氯和臭氧是几种强氧化剂,在工农业生产和日常生活中比较容易发现。除臭氧外,它们都是非天然化学品。一般可以作为水的杀手。它们不仅具有杀灭细菌和病毒的功能,还能漂白纸张、纤维,并用于化学合成。广泛应用于自来水消毒、游泳池水消毒、污水处理、循环水藻去除、造纸工业、化学合成工业、医疗卫生防疫等领域。
然而,不同的化学品有不同的性质和特性,就像不同厂家的产品有不同的质量一样。氯、次氯酸钠、二氧化氯和臭氧在物理和化学性质上以及在实际应用中都有很大的不同。就这些消毒剂的应用而言,次氯酸钠是最安全、最有效、最容易储存、使用最方便的消毒剂。
我们熟悉氯的性能和用途。液氯杀菌效果很好,易于获得,经济廉价,放置方便,占用空间很小,但其安全性相对较低,管理容易被忽视。本文对次氯酸钠、二氧化氯和臭氧消毒剂的性能及相关设备的使用特点进行了讨论和比较。
次氯酸钠
次氯酸钠具有NaOCl的分子式,NaOCl是强碱弱酸盐。它清澈透明,是一种可以完全溶解在水中的液体。然而,由于次氯酸钠溶液不易长期存在,因此次氯酸钠主要通过低浓度盐水溶液的电解在现场制备。
次氯酸钠液体可以通过电解盐水制备。这种设备叫做次氯酸钠发生器。次氯酸钠的形成过程可用化学方程式表示,如下所示:
其总体答复如下:
NaCl+H2O ≤ NaOCl+H2
电极反应:
阳极: 2Cl- 2e → Cl2
阴极:2H + + 2e→H2
溶液反应:2NaOH+Cl2≈NaCl+NaOCl+H2O
当然,次氯酸钠消毒液体最好由次氯酸钠发生器生产。因为它所生产的次氯酸钠液体相对稳定、单一、易于保存,所以不含有氯化工厂生产的那些复杂甚至有害的成分。
关于次氯酸钠发生器,国家标准GB 12176≤90于1990年1月12在国内颁布。我国于1990年1月12日颁布了次氯酸钠发生器国家标准。它是一个公认的、可靠的、非常稳定的、权威的产品查询信息。次氯酸钠发生器已有100多年的历史。实践证明,它是一种操作成本低、用药量准确、消毒效果好的设备。
在消毒方面,次氯酸钠溶液仍有明显的优点。它是一种真正高效、广谱、安全的杀菌杀毒剂,与水有很好的亲和力,可与水以任何比例溶解。不存在液氯、二氧化氯等隐患。另外,其消毒效果与氯气一样,其添加量准确,操作安全,使用方便,储存方便,对环境无毒,无漏气,可在任何环境工作条件下使用。
事实上,次氯酸钠广泛用于各种水体的消毒,包括自来水,水,工业循环水,游泳池水,医院污水等。次氯酸钠也会破坏氰离子,用于处理含氰废水。高浓度的次氯酸钠液体也可用于剥离设备和粘附在管道上的污泥[2]。
次氯酸钠的杀菌原理主要是通过水解形成次氯酸盐,再进一步分解形成新的生态氧[O]。新生态氧的强氧化使细菌和病毒的蛋白质变性,从而杀死致病微生物。氯气消毒原理相同。
根据化学测量,次氯酸钠的水解受ph值的影响,当ph值超过9.5时,就不利于次氯酸钠的形成。这一过程可以简单地表述如下:
NaOCl + H2O → HOCl + NaOH
HClO ∈ HCl+ [O]
在杀灭病毒和杀灭病毒的过程中,次氯酸盐不仅可以作用于细胞壁和病毒壳上,而且由于次氯酸盐的小分子,还能无电荷地渗透到细菌(病毒)和细菌(病毒)体蛋白、核酸中。和酶等氧化反应,从而杀死病原微生物。
R-NH-R + HOCl → R2NCl + H2O
同时,氯离子还可以显着改变细菌和病毒体的渗透压,从而导致它们丧失活性和死亡。
在消毒方面,值得肯定的是,次氯酸钠发生器生产的消毒剂在氯气、二氧化氯等水中不产生游离分子氯,一般由于分子氯的存在很难形成氯化反应,产生有毒有害的亚基。不利于人类健康的。此外,次氯酸钠不会对金属管道造成严重腐蚀,因为氯与水反应形成盐酸。但是,它能与氨水反应,在水中产生微量有气味的氯胺,但这种物质也是一种安全的杀菌剂,但远低于次氯酸钠的杀灭能力。
NH3 + HOCl → NH2Cl + H2O
NH2Cl + HOCl → NHCl2 + H2O
NHCl2 + HOCl → NCl3 + H2O
在操作成本方面,使用次氯酸钠消毒的操作成本非常低,略高于氯气。根据英国的一组数据,次氯酸钠与氯的成本相比大约为1.05:1。3]和.
次氯酸钠发生器是次氯酸钠消毒的最佳方法。过去,次氯酸钠发生器之所以不能在我国大规模推广,主要是因为其阳极防腐材料过去没有达标,其次是我国经济发展滞后,对水处理技术缺乏重视。第三,次氯酸钠发生器是由一个比氯气一次性输入稍高的因素引起的。
在实践中,其他单位使用氯碱工厂生产的次氯酸钠溶液对水体进行消毒。实际上,氯碱厂生产的次氯酸钠溶液与次氯酸钠发生器生产的次氯酸钠溶液是不同的。次氯酸钠是氯碱生产过程的副产品,它是通过吸收碱液中过量的氯气而形成的。这是一个必须建立的过程,以确保安全。对于大多数氯碱厂来说,次氯酸钠作为一种副产品,是一种复杂且易于分解的产物.据报道,一些工厂利用石墨电极生产大量的二恶英,取得了很好的经济效益。
2OH- + Cl2 → Cl- + ClO- + H2O
通常,反应通常在低温下进行,因为低分子氯气也可与8分子水结合形成临时的水合氯,其在水中处于游离氯状态。这样,当温度稍高时,它会自然地从水中释放出来,不能长时间保存,容易挥发和失效,并且在加入过程中也会释放出一些氯气。另外,需要大的塑料桶来存放和占据一定的空间,在运输,储存和管理方面仍然很麻烦。因此,这种含有一定量游离分子氯的次氯酸钠溶液用于水体的消毒,当然,它比在现场使用次氯酸钠发生器更好。但它比使用液氯更安全,更可靠。
此外,必须注意的是,次氯酸钠消毒不可避免地会导致水中出现一定的盐度。然而,由于剂量是按照每吨水几克的标准进行的,因此自来水等流动水中不存在积累的问题,更不用说盐的感觉了。对于游泳池的水,可能在短时间内会有一些积累,但由于游泳池本身会定期反洗净化设备,需要补充一些淡水。另外,剂量很小,约为百万分之几。从长远来看,池水不会有盐的积累,池水也不会变咸。通过我们的调查和走访,我们没有发现任何因使用次氯酸钠发生器设备而引起的盐池水案件。
二氧化氯
二氧化氯的分子式为Clo2。当高于11oc时,二氧化氯沸腾,成为黄绿色气体。它是一种非常活跃的化合物,经过一点热后迅速爆炸性地分解为氯和氧。二氧化氯比氯气更具刺激性和毒性。因为它是一种气体,容易扩散,热而易分解,在纤维表面停留时间短,与水反应生成具有强漂白能力的hlo2,不能降解和破坏纤维。因此,在造纸、印染等行业得到了很好的应用。二氧化氯作为一种强氧化剂,也具有与氯气相似的杀灭能力。
二氧化氯极不稳定,不能像次氯酸钠那样运输,运输容易发生爆炸事故,所以只能依靠现场准备。它通常是由氯酸钠与酸反应制备的。然而,氯酸钠与硫酸的反应非常强烈,产生的二氧化氯几乎被爆炸分解成氯和氧,这当然与硫酸在反应中释放的大量热量有关。用化学方程式表示如下:
3 NaClO 3 3H2SO4 3 NaHSO 4 3 HClO3
3HClO3→2ClO2↑+ HClO4 + H2O
2ClO2+Cl2+2O2
最温和的方法是草酸与氯酸钠反应生成二氧化氯气体:
2NaClO3+2H2C2O4 + Na2C2O4+2H2O+2CO2 + 2ClO2
国内一些厂家利用盐酸定量控制氯酸钠的滴入产生二氧化氯,有的可获得50%以上的二氧化氯和50%以上的氯气。
通常,氯酸钠和盐酸之间的反应过程更复杂。如果使用稀盐酸进行反应,产品可以得到二氧化氯和氯气的混合气体[4],但也必须提供防爆装置进行水垢制备,操作必须非常小心,因为二氧化氯很容易被热量爆炸性地分解:
NaClO_3+HCl(dilution)NaCl+Cl_2_+2ClO_2_+2H_2O
事实上,这个反应也分为两个步骤。氯酸钠与盐酸反应生成氯酸和氯化钠。氯酸然后分解为二氧化氯、氯和水。
当使用浓盐酸与氯酸钠反应时,产品中只释放氯,而不释放二氧化氯气体[4]:
NaClO3+6HCl(致密)=NaCl+3Cl2+3H2O
显然,在一定范围的盐酸浓度下,两种反应都会发生,上述两个反应方程可以加起来[4]:
ClO 3-+7Cl-+H+4Cl 2_+2ClO 2_+5H 2
从上述方程表达式可以看出,盐酸与氯酸钠反应生成的二氧化氯含量非常不稳定,生成的气体主要是氯气,少量是二氧化氯。
由于二氧化氯的制备需要使用氯酸钠或氯酸钾,操作成本非常高,大约是次氯酸钠操作成本的5倍[2]。此外,由于盐酸是挥发性和高度腐蚀性,它是比较麻烦的管理和需要更安全的容器储存和储存。
在工业中,有一种制备二氧化氯水溶液的过程,由于允许二氧化氮通过填料柱从底部向上流动,并允许氯酸钠从上往下流动,因此制备二氧化氯水溶液的过程更为复杂,其反应方程式如下:
ClO3- + NO2 → NO3- + ClO2
该水溶液的浓度不高,处理安全(水溶液中二氧化氯含量的不当处理为30%,可能引起爆炸)。解散实际上是一个物理过程。当在白天放置时,溶液缓慢分解成酸的混合物。然而,这种方法操作起来更昂贵,并且通常不用于饮用水中的消毒。
根据相关数据,纯水消毒中使用的二氧化氯与氯气相似,但略有不同。氯气不具有两个特点:一是它使用了广泛的ph值,可以有效地杀死pH6-10中的大多数微生物;二是它不与氨反应产生难闻的味道。然而,当它在水中分解时,会产生亚氯酸盐,一种副产品,例如用于游泳池消毒。长期积累的绿泥石会使水变黄。也会刺激皮肤和眼睛。通常,添加一定量的氯以消除[3]。
一些来源说二氧化氯可以杀死孢子,但具体机理和实际效果还不清楚。目前国内使用二氧化氯的自来水、中水等非常成功的例子。由于所有气体消毒剂溶解玉水的能力较低,存在非常不稳定、不安全和易挥发的因素,使得在水体中难以达到预期的残留氯测试测量。因此,自来水、游泳池等都是必需的。保持一定数量的消毒剂,二氧化氯消毒难以达到标准,其水体中残留氯的检测值也难以获得。而且,二氧化氯的压力没有氯气那么大。它可以通过氯化机器与水体形成临时水合物。因此,大规模使用二氧化氯也是非常不现实的。
一般认为二氧化氯的消毒原理与氯气相同。少量二氧化氯首先与水反应生成亚氯酸盐HClO2,亚氯酸盐是一种很弱的具有氧化漂白作用的酸。
2ClO2 + H2O → HClO2 + HClO3
一般情况下,二氧化氯不直接用于工业,而亚氯酸钠溶液用于漂白。通过将立即生产的二氧化氯水溶液与过氧化钠混合,可以得到单一的亚氯酸钠。
2ClO2 + Na2O2 → 2NaClO2 + O2
亚氯酸钠是一种柔软的漂白剂,通过水解逐渐释放亚氯酸,可漂白许多天然和合成纤维而不会降解它们,以及漂白油,油漆和蜂蜡[1]。这项技术的出现和使用时间不长。诚然,这项技术的使用,从设备投资到运营成本都非常高,小型企业难以承受。
国内生产二氧化氯发生器的企业很少掌握生产二氧化氯水溶液的高安全技术。其中大部分是通过盐酸定量滴定氯酸钠和控制反应收率来实现的。这种设备的成本很低,但安全性很差,稍不小心就会导致事故,管理上需要特别注意。国家通过技术部门对该类设备的安全性进行审评,有关方面的专家要求对其进行规范化、取缔和淘汰。
例如,北京 大学、北京天坛医院、二龙路医院等单位的游泳池因安全事故使用二氧化氯消毒水,被迫暂停使用。因为,受热的二氧化氯容易发生爆炸分解,直接导致气体泄漏并污染环境:
2ClO_2≈_2O_2+Cl_2
此外,现在使用电解饱和盐水生产氯气的方法与工业中完全相同,即生产一种叫做二氧化氯制备的装置。事实上,阴阳通过隔膜分离,其中98%以上的氯气。原则上,氯离子在电解饱和盐水中首先形成氯,部分氯气与水反应生成次氯酸根离子。在电解过程中,次氯酸根可进一步氧化生成氯酸根、氯酸根离子。它们被热分解,产生诸如氧化氯、二氧化氯等气体。然而,在这种电解法中,绿泥石自由基的形成,氯酸根离子的效率很低。换句话说,电解转化为二氧化氯的效率不仅很低,而且是不必要的,既浪费又不经济。
而且,比空气重的氯气和二氧化氯等气体也容易泄漏并沿地面扩散。一旦污染形成,这些有毒气体就无法在短时间内消除。由于氯具有高毒性和腐蚀性,因此在第二次世界大战期间,希特勒被用来毒害犹太人。因此,氯气通常由专业的氯碱工业制造商生产,并由特殊的干燥氯气瓶包装和运输。该州还对氯的特定安全机构进行了监管审查。
实际上,这种设备在实际使用中并不是很成功,存在很多问题。氯气泄漏严重,一般半年左右隔膜损坏,维修频繁,药品用量达不到水质设定要求。自安装以来,东单游泳池、北京体育大学游泳池、国家体委训练中心跳水池和部分医院已无法正常运行。它们必须经过修改,以使用次氯酸钠进行消毒。
二氧化氯几乎和氯气一样具有化学腐蚀性,其毒性是氯气的40倍。
以氯为例,现代医学研究表明,氯可以与水中的许多有机化合物发生反应,产生大量的氯代有机化合物,其中大部分对健康危害极大。例如,三氯甲烷、四氯化碳、二恶英和其他氯化物的形成。专家还经常在经氯消毒的自来水中检测到致癌的氯甲烷、四氯化碳和其他氯化物。据美国医学会介绍,长期饮用氯消毒自来水,膀胱癌、直肠癌、结肠癌的发病率比对照组高几十倍,甚至上百倍[5]。
1979年,美国环境保护局颁布了关于氯化饮用水中副产品含量的第一条规定。供水中的所有三卤甲烷(其中三氯甲烷最常见)不得超过每升100微克。1998年11月,美国环境保护局通过了更严格的水标准。将三卤甲烷的限量标准降至每升80微克,对其他潜在危险的副产品,如溴酸盐和卤乙酸,以及水公司在用氯消毒前的限量,必须从水中除去活性有机化合物[5]。

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