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二氧化氯是世界衛(wèi)生組織（WHO）、世界糧農(nóng)組織(FAO)、美國環(huán)保組織（EPA）、中國衛(wèi)生部等公認的A1級綠色消毒劑，到目前為止還沒發(fā)現(xiàn)不能被它殺滅的微生物，具有殺菌、消毒、防腐、漂白、除臭、保鮮等多種功能，且具有廣譜、高效、快速、安全、無殘留等特點，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生防疫、民用家居、食品加工、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)種植、水處理、造紙、紡織、公共場所場地空間消毒等各場景。以其本身和消毒過程中無毒無"三致"(致癌、致畸、致突變)效應(yīng)，在消毒界贏得了廣泛的贊譽和好評二氧化氯水中，是常規(guī)消毒劑和漂白劑不錯的替代品。

二氧化氯的生產(chǎn)、應(yīng)用是基于其基礎(chǔ)的理化性質(zhì)展開的。一切科學(xué)、合理、安全地生產(chǎn)和使用二氧化氯的行為均依據(jù)其性質(zhì)。所以全面了解二氧化氯的性質(zhì)是非常有必要的， 一切違背二氧化氯基礎(chǔ)性質(zhì)的生產(chǎn)和應(yīng)用都是不科學(xué)的、不規(guī)范的。下面我們就二氧化氯性質(zhì)全面介紹給大家，以利于對二氧化氯的全面正確認識、研究、開發(fā)與利用。

二氧化氯的物理性質(zhì)

二氧化氯（ClO2），分子量67.45，是在自然界中完全以單體游離基形 式存在的少數(shù)化合物之一。熔點-59℃，常壓下沸點11℃二氧化氯水中，臨界點 153℃。在冷卻并超過-40℃時，成為呈深紅色的液體二氧化氯，二氧化氯蒸氣在外觀和味道上酷似氯氣。二氧化氯氣體是一種黃綠色氣體，具有與氯相似的刺激性氣味。0℃時二氧化氯的蒸氣壓為500 torr (1torr＝133.322Pa)， 二氧化氯的蒸氣分壓超過40kPa時產(chǎn)生爆轟性爆炸，在空氣中的體積濃度超 過10％時便有發(fā)生輕度爆炸的危險，超過15％時發(fā)生分解性爆鳴。壓縮或貯存二氧化氯的一切嘗試，無論是單獨或同其他氣體結(jié)合，在商業(yè)上均未成功。

二氧化氯氣體易溶于水，溶解于水中形成黃綠色的溶液。二氧化氯水中溶解熱27.6kJ/mol，在20℃標(biāo)準大氣壓下，它在水中的溶解度8.3mg/L，溫度上升溶解度下降。

危險性：二氧化氯溶液濃度在10g/l以下時，基本沒有爆炸危險；水溶液中質(zhì)量分數(shù)大于30％時，與之平衡的氣相就易發(fā)生爆 炸，在有有機物存在時硫化氫報警器，這類爆炸會更強烈。

二氧化氯化學(xué)性質(zhì)

ClO2的化學(xué)性質(zhì) ClO2在水溶液中的紫外吸收光譜：Amax 360nm。 ClO2分子的電子結(jié)構(gòu)呈不飽和狀態(tài)，但在水中，卻不以二 聚或多聚狀態(tài)存在，這對ClO2在水中的迅速擴散是有利的。

二氧化氯對光敏感，在水中溶解的二氧化氯，在436nm處的光解量子產(chǎn) 率為0.20mol/E，在405nm處則上升為1.0mol/E，其機理如下: 2ClO2+hγ→2ClO—+2O- ClO-+H2O→H2ClO2 H2ClO2+ClO—→HClO3+HCl 2ClO2+hγ+H2O→HClO3+HCl+2O—

二氧化氯在低溫下光解生成易爆炸的暗棕色物質(zhì)C2O3，很危險。 因此，實際應(yīng)用中二氧化氯應(yīng)避光保存，一般情況下，現(xiàn)制備，現(xiàn)使用。在理論上，ClO2應(yīng)為亞氯酸和氯酸的酸酐，即： 2ClO2+H2O→HClO3+HClO2 二氧化氯在酸性溶液中不穩(wěn)定，開始還原到HClO2，進而分解為 HCl和HClO3，在堿性溶液中迅速生成ClO2－和ClO3－混合物。 但在實際水處理條件下(pH=6.8)，二氧化氯在水中有較大的安定性(48h 以上)，20℃時其離解常數(shù)為： [HClO2][HClO3]/[ClO2]2=1.2×10-7 當(dāng)pH≥9，ClO2才明顯發(fā)生歧化反應(yīng)：

2ClO2+2OH－→ ClO2－+ClO3－

二氧化氯的強氧化性

在酸性條件下，二氧化氯有很強的氧化性：

ClO2+4H++5e→C—+H2O 二氧化氯的電極電位：Eo(V)=1.511-0.0473pH+0.0118 lg［ClO2/Cl－］ 二氧化氯的氧化能力與溶液的酸堿性有關(guān)，酸性越強二氧化氯水中，氧化能力亦越強。

在水處理條件下(pH=7)：

ClO2+e→ClO2－ E0=0.95V

ClO2－+H2O+4e→Cl－+4OH－ E0=0.78V

ClO2+2H2O+5e→Cl－+4OH－ E0=1.73V

而：Cl2＋2e→2Cl－ E0=1.36V

理論上講二氧化氯的氧化能力是氯的5e/2e＝2.5倍。

ClO2氧化還原反應(yīng)的程度取決于水中還原劑的強弱，水中少量的 S2－、SO32－、SnO22－、AsO32－、SbO32－、S2O32－、NO2－和CN－等 還原性酸根物質(zhì)被氧化去除。例如： CN－+2ClO2+2OH－→CNO－+2ClO2－+H2O 10CNO－+6ClO2 +4H＋→10CO2+5N2+6Cl－+2H2O 。水中一些還原狀態(tài)的金屬離子Fe2+、Mn2+、Ni2＋等也能被氧化，例如 ： 2ClO2+5Mn2++6H2O→5MnO2↓+12H++2C1－ ClO2+5Fe(HCO3)2+3H2O→5Fe(OH）3↓+10CO2+C1－+H+ 此外，ClO2還可將以有機鍵合形式存在的Fe2+、Mn2+氧 化，這一過程無疑強化了水中Fe2+、Mn2+的去除效果。 ClO2不與水中的NH3和氯胺作用，為此，經(jīng)氯胺消毒過 的飲用水在貯運中的進一步消毒可以采用ClO2。 對水中殘存有機物的氧化，二氧化氯比氯氣要優(yōu)越，二氧化氯以氧化反應(yīng)為主，而氯氣以親電取代為主。經(jīng)二氧化氯氧化的有 機物多降解為含氧基團(羧酸)為主的產(chǎn)物，無氯代產(chǎn)物出 現(xiàn)。如對水中的酚，二氧化氯可將其氧化成醌式支鏈酸。而經(jīng)氯氣處理后，都產(chǎn)生臭味很大的氯酚。二氧化氯的強氧化性 還表現(xiàn)在它對稠環(huán)化合物的氧化降解上。如二氧化氯可將致 癌物的3，4-苯并芘氧化成無致癌性的醌式結(jié)構(gòu)。 此外，灰黃霉素、腐植酸也可被氧化降解，而且其降解產(chǎn)物不以氯仿出現(xiàn)，這一點，是傳統(tǒng)的氯處理方法所 不能實現(xiàn)的。

實驗還表明，二氧化氯對水中的色、味去除能力很強。二氧化氯是強氧化劑，雖然含有正價的氯，但他歸于過 氧化物類，而不屬于含氯消毒劑或氯制劑，因為他在水中并不產(chǎn)生次氯酸根（ClO－）。 二氧化氯中的Cl以正四價態(tài)存在，ClO2的名譽上的（折算） 有效氯質(zhì)量分數(shù)為263％甲醇報警器，而氯氣的有效氯質(zhì)量分數(shù)則 為100％，其名譽上的有效氯是氯的2.63倍。

二氧化氯應(yīng)用：

二氧化氯在水中的除臭凈化作用

ClO2在飲用水處理中的應(yīng)用、典型的用于自來水處理中的二氧化氯濃度在0.1和0.5mg/L之間。二氧化氯用于對原水或預(yù)沉水或濾前水進行消毒、控制嗅味(尤其是酚類、 氯代酚類、藻類副產(chǎn)物引起的嗅味)、將鐵和錳氧化后過濾脫色、強化有 機物氧化后的混凝－過濾效果以及用于裝置中控制微量和大量生物惡臭。ClO2也應(yīng)用于澄清水中，以保持配水系統(tǒng)有一定的殘留消毒作用，這 種應(yīng)用實踐在歐洲比在美國更為普遍。繼游離氯或氯胺化作為配水系統(tǒng)滯留消毒劑之后，用二氧化氯作為強氧化劑和初級消毒劑，是減少三氯甲烷常用的一種處理手段。這種處理方法具有強氧化劑－消毒劑進行強化處理那樣的效果，并使三鹵甲烷前驅(qū)物質(zhì) 在投氯之前被二氧化氯除掉。

二氧化氯在水中的型態(tài)

二氧化氯與處理水中的酚類，二氧化氯與酚和酚類化合物(間苯二酚和氫醌)的反應(yīng)，研究的目標(biāo)有兩 個方面。第一，與控制氯代酚的嗅味有關(guān)；第二，與酚類作為模擬 化合物有關(guān)。ClO2與酚反應(yīng)不會生成有味的氯酚，而是將其氧化成對苯醌和有機酸。

ClO2與水中處理腐殖質(zhì)，ClO2與腐植酸反應(yīng)，不會生成三氯甲烷類。ClO2與三鹵甲烷前驅(qū) 物質(zhì)反應(yīng)時，抑制它們反應(yīng)或不參與三鹵甲烷的生成，主要生成苯多羧酸，二元脂肪酸、羧苯基二羥乙酸、一元脂肪酸四種氧化產(chǎn)物， 它們的致突變性比較低。

二氧化氯控制惡臭，ClO2同酚以外的嗅味化合物的反應(yīng)，成功地應(yīng)用于控制霉?fàn)€味、土味或腥臭污染飲用水，對被評價的嗅味化合物表現(xiàn)出不錯的去除效果。

ClO2的廣譜消毒作用

殺菌消毒方面的應(yīng)用二氧化氯對經(jīng)水、空氣傳播的病源微生物，包括病毒、芽孢以及子路系統(tǒng)中的 異養(yǎng)菌，硫酸鹽還原菌和真菌均有很好的消毒效果。Lngols等提出二氧化氯對微生物的殺滅原理是：二氧化氯對細胞壁有較好的吸附和透過性能，可有效地氧化細胞內(nèi)含硫 基的酶。Bermard證實，二氧化氯可快速地控制微生物蛋白質(zhì)的合成。二氧化氯消毒大腸肝菌的效果，即使在介質(zhì)的pH范圍變化較大時，影響 也不大。 二氧化氯對孢子的殺滅作用比氯氣更強。對病毒的殺滅效果，二氧化氯比臭氧、氯氣更有效。對水處理系統(tǒng)中的水池、過濾設(shè)備和水管中的藻類、異養(yǎng)菌、鐵細菌、 硫酸鹽還原菌，二氧化氯均有較好的去除效果。加入到地表水原水中的二氧化氯，接觸42h后約有50％～70％轉(zhuǎn)變?yōu)镃lO2－ （約48％）和ClO3－（約22％）而殘留于水中[1]（另有約28％被還原為 Cl-），這也表明在水處理過程中，并不是二氧化氯所有的氧化能力都被 利用了。二氧化氯對人體的影響在于它的氧化作用，特別是對消化道和血液的影響。有研究表明，亞氯酸根、二氧化氯對紅血細胞有損害，對碘的吸收代謝有干擾，還會使血液膽固醇升高。美國EPA建議用ClO2消毒時水中殘余氧化劑（二氧化氯、亞氯酸根、氯酸根）總量應(yīng)在1.0mg/L以下，這樣對人體健康不會有影響。除去殘余的二氧化氯以及亞氯酸根、氯酸根采用活性炭過濾，投加亞鐵鹽，二氧化硫，亞硫酸鈉等還原劑都很有效。

小結(jié)：作為一種優(yōu)良水處理劑，ClO2的優(yōu)點十分明顯：

(1) 不會與水中腐植酸類物質(zhì)反應(yīng)生成致癌的鹵代烴 (THMS)；

(2) 不與水中的氨反應(yīng)形成消毒效力低的氯胺；

(3) 在pH較高時消毒效力不會降低；

(4) 長期使用不會引起微生物的抗藥性。

二氧化氯是四種常用消毒劑(臭氧、二氧化氯、氯氣和氯胺)中綜合性能最好的，其安全性被世界衛(wèi)生組織列為AI級，是一種公認的氯系消毒劑理想的替換產(chǎn)品

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