二氧化氯发生器

二氧化氯特性及消毒原理

二氧化氯(CO2)在常温下是一种黄绿色到橙色的气体,颜色变化取决于其浓度。有刺激性气味。二氧化氯的沸点为11℃,熔点为一59℃,易溶于水,其溶解度约为氯的5倍以上。中性条件下的离解常数为1.2×10^-7,即基本保持在不离解的状态。二氧化氯易被硫酸吸收但不与硫酸反应、还能溶于四氯化碳和冰醋酸中。

二氧化氯的挥发性较强,稍一曝气即从溶液中逸出。但氧化氯是一种易于爆炸的气体,受热和受光照能加速分解。二氧化氯的检测手段还不完备,分析检测较复杂,相对的操作管理水平也要求较高。

二氧化氯具有较强的氧化能力,它的理论氧化能力是氯的2.63倍。它能附在细胞壁上穿过细胞壁与含巯基的酶反应而使细菌死亡。二氧化氯与细菌及其他生物蛋白质中的部分氨基酸发生氧化还原反应使氨基酸分解破坏进而控制微生物蛋白质合成,最终导致细菌死亡。二氧化氯作为饮用水消毒剂具有下列优点。

①二氧化氯不与水中的黄腐酸、腐殖酸等形成三氯甲烷、卤己酸等消毒副产物。

②二氧化氯在水中不与氨氮反应,杀菌效果优于氯,并且用量少,作用快,不受水的pH值、温度和氨氮浓度的影响。

③其强氧化性能有效杀灭用氯消毒效果较差的孢子和病毒等,并能有效氧化去除水中的藻类、酚类、氰类及硫化物等有害物质,具有很好的脱色、除臭效果。陰一鼠该法缺点是消毒成本较高,存放不易,过量投加会产生亚氯酸盐等无机副产物。由于水中剩余二氧化氯比剩余氯更容易挥发,所以一般水中剩余二氧化氯要比剩余氯消耗速率高。

二氧化氯的制备

二氧化氯的制备方法主要有电解法、稳定性二氧化氯活化法和化学法。

①电解法 同电解食盐水制取次氯酸钠一样,电解法制取可用食盐水和氯酸钠溶液电解产生二氧化氯。但该法隔膜和电极寿命有限,产生的二氧化氯浓度低,设备复杂,运行维护困难。

②稳定性二氧化氯活化法 二氧化氯不稳定,一般需要现场发生,为此人们先生产出高纯度的二氧化氯,再用碳酸盐等稳定剂使其稳定,以便于储运,在使用时再用盐酸等活化剂使其活化产生二氧化氯。稳定性二氧化氯使用方便,但价格较高,只适用于经济条件较好的地区小规模水消毒。

③化学法 化学法是目前饮用水净化中应用最多的方法,包括氯酸盐法和亚氯酸盐法等。

a.氯酸盐法。该法是在高酸性介质,用还原剂还原氯酸钠而制取二氧化氯,其效率随还原剂不同而异,主要还原剂目前有盐酸、甲醇、氧化钠等。

还原剂为盐酸的氯酸盐法的特点是反应的产物氯化钠和氯都可以回收利用进行二氧化氯的再生产(氯化钠电解再生成氯酸钠),系统封闭性好。当反应温度较高时,产生二氧化氯纯度可达70%,其生产成本低。国产发生器一般采用此法。反应式为

2NaC1O3+4HCI--2C102+C12+-2NaC1-+2H,0

b.亚氯酸盐法。该法制备的二氧化氯纯度高,可分为氧化法和酸化法。

氧化法是在pH值低于3.5的条件下,用亚氯酸盐与氯或者次氯酸进行反应产生二氧化氯。国外大水厂多采用此法。反应式为

2NaCIO2+CI2 → 2CI2O2+2NaCI

酸化法是使亚氯酸盐与酸(主要是盐酸)反应产生二氧化氯,但反应速度慢,盐酸用量大，只适合小规模生产。反应式为

5NaC1O2+4HCI--4C1O2+5NaCI-+2H2O

由于采用的亚氯酸盐价格较氯酸盐高,因此亚氯酸盐法成本较高。另外,亚氯酸盐为强氧化剂,易受外界条件影响而发生爆炸。