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二氧化氯在水处理中的应用

时间 : 2021-10-22 13:54:45 阅读 : 15

二氧化氯在水处理中的应用氯在水处理中已经使用了相当长的时间。它一直被认为是控制处理水中致病菌的重要手段。然而,近年来,人们发现氯化废水中产生的三卤甲烷会对人体健康造成很大危害。因此,有必要推广应用新型消毒剂来控制处理水中的三卤甲烷,以确保出水水质为水质。

二氧化氯作为一种优秀的替代消毒剂,在水处理中再次引起人们的关注。这主要是因为二氧化氯不与水中的腐殖质反应生成三卤甲烷致癌物质,也不与氨反应生成消毒效果差的氯氨。二氧化氯处理系统在操作上与氯化系统非常相似,易于控制,检测。此外。二氧化氯还可以用来控制气味和藻类,并具有除铁除锰的作用。目的是实现二氧化氯在水处理中的应用机理分析,为其作为氯的替代消毒剂在水处理中的应用提供必要的理论依据。

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二氧化氯是一种沸点为11℃的暗黄色气体。它有一种类似氯气的刺鼻气味。它溶于水,形成黄绿色溶液。与氯气在水中的水解过程不同,二氧化氯在水中的水解程度较低,主要以溶解气体的形式保留在水中。它在弱酸性(酸碱度约为6)溶液中极其稳定。二氧化氯溶液的紫外吸收光谱在360纳米处具有吸收峰,摩尔吸收系数约为1150 (mo LCM)。一般来说,紫外吸收、电流滴定、比色法等方法可以用来测定测定中二氧化氯的含量。水处理中使用的二氧化氯通过将亚氯酸钠和氯气混合原位制备,得到:2 naclo2cl2=2cl02氯化钠。

二氧化氯是一种强氧化剂,也是水处理的良好消毒剂。其杀菌消毒能力约为氯的3倍。水处理中使用的二氧化氯的优选浓度在0.1至5.0毫克/升之间。与氯相比,它具有更好的处理功能(用于处理水中的三卤甲烷、控制气味等)。)。

2.2水中二氧化氯的形式。

如前所述,二氧化氯在水中基本不水解。在2-10的酸碱度范围内,它以溶解气体的形式存在。然而,1:1亚氯酸盐和氯酸盐:2 clo2oh-=clo-2clo-3h2o是在强碱性条件和高二氧化氯浓度(10毫克/升)下产生的。亚氯酸盐离子也是一种强氧化剂。当二氧化氯的浓度在5到10之间并且酸碱度为12时,其在水中的半衰期在20分钟到3小时之间。在水处理过程中,约50-70%的二氧化氯以亚氯酸盐和氧化物的形式存在,氯酸盐通常不存在。

二氧化氯可用于去除水中的铁和锰,也可用于硫化物的氧化处理。二氧化氯和其他强氧化剂一样,可以将二价锰(Mn2)氧化成三价锰(Mn3),形成不溶性二氧化锰(MnO2),并产生沉淀物。氧化过程是二氧化氯还原生成亚氯酸盐,亚氯酸盐能与二价锰快速反应生成沉淀:2 clo 25 Mn 26 H2O=5 mnO 2(↓)12h 2cl-。碱性条件下的反应比酸性条件下更快更有效。二氧化氯也能迅速将亚铁氧化成氢氧化铁(F(eOH)3)并沉淀出来。该反应在中性至碱性条件下容易发生。此外,二氧化氯可用于防止铸铁管道中铁细菌的生长。据报道,二氧化氯的这种作用是be反应的结果

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研究表明,氯可以通过氧化和亲电取代与各种有机物反应生成各种氯化有机物,其中氯仿(致癌物)是主要的一种。此外,氯的消毒能力比二氧化氯差,所以它更有可能与有机物反应生成氯仿,而二氧化氯则不同。它主要通过氧化与有机物反应,生成少量有机化合物。

(1)与酚类的反应。

二氧化氯与苯酚及其化合物(如间苯三酚和氢醌)反应,有效防止氯化过程中氯酚气味的产生。然而,二氧化氯与苯酚反应时不会产生氯酚,这一点仍不确定。二氧化氯氧化苯酚过程中形成的产物(对苯醌、马来酸和草酸)中氯酚的含量取决于原水中二氧化氯与酚类化合物的浓度比。当二氧化氯含量高时,基本上不产生氯酚,但主要是对苯醌(45% ~ 65%),其余为马来酸和草酸。一些研究表明,当酸碱度为中性,二氧化氯过量时,二氧化氯与苯酚的反应可以在2s内完全氧化苯酚。在水处理的一般过程中,原水中的苯酚含量通常在每升几微克的范围内,因此二氧化氯的含量总是过高。因此,氯酚不容易产生,所以它不会产生气味。

(2)与气味物质的反应。

二氧化氯可用于控制处理水中的臭味、土壤味和霉味,去除效果好。值得指出的是,为了有效去除泥土气味(主要由Postscript和2-甲基异冰片MIB产生),应适当增加二氧化氯的用量,延长反应时间。

(3)与腐殖质的反应。

目前,二氧化氯作为水处理药剂在实际使用中是否能与腐殖质反应生成三卤甲烷仍在深入研究中,这与二氧化氯在实际使用中是否含有氯有关。当氯存在时,氯化会产生少量三卤甲烷。然而,理论表明,当不含氯时,二氧化氯不会与腐殖质反应生成三卤甲烷或非常少量的三卤甲烷(如图所示)。相关研究表明,二氧化氯形成的有机卤化物总量仅为氯的1% ~ 25%。当二氧化氯含有氯时,上述含量将显著增加。

目前,控制二氧化氯处理废水中三卤甲烷的方法是用二氧化氯氧化原水,去除三卤甲烷的前体并起到初步消毒作用,然后用氯进行混凝沉淀、过滤等方法处理废水。二氧化氯的用量一般为氯化用量的30% ~ 50%。该处理工艺出水THM含量可达降低0% ~ 70%。

3二氧化氯

3.1微生物灭活效率的生物学特性。

二氧化氯是一种有效的消毒剂,其杀菌效率是氯的3倍以上,仅次于臭氧。剂量为1 ~ 5毫克/升时,能有效杀灭大肠杆菌、炭疽样杆菌等。此外,它对病毒、原生动物和藻类也有很好的灭火效果。

二氧化氯的消毒效果不受普通水(PH 6 ~ 8.5)的影响,消毒速度非常快。当二氧化氯为2毫克/升时,大肠杆菌可在30秒内被完全杀死,流出物中残留的二氧化氯为1.1毫克/升。

二氧化氯也是一种有效的病原体灭活剂。在15℃和PH 7.0的水中,加入1.0毫克/升二氧化氯,在一分钟内使ⅰ型脊髓灰质炎病毒失活99%。事实上,酸碱度对二氧化氯分子结构没有明显的影响,但病毒在较高的酸碱度下有更多的负电荷,这有利于与二氧化氯的反应。这不同于氯的消毒效果。大多数城市供水的酸碱度在弱碱性范围内,有利于二氧化氯消毒。

此外,二氧化氯对藻类和生物膜的生长有很好的控制作用。当二氧化氯用于处理水库或湖泊中的藻类时,它比硫酸铜在类似的处理成本下更有效。一方面,生物膜在水中的生长

3.2微生物的灭活途径。到目前为止,研究还没有发现二氧化氯对微生物表面特性有多大的破坏性作用。关于二氧化氯灭活微生物有两种观点。一种是人类二氧化氯通过与氨基酸、半胱氨酸、色氨酸和酪氨酸反应来灭活微生物,但不与细菌的核糖核酸反应。这一观点需要进一步研究,因为尚不清楚二氧化氯在与微生物反应时是否会破坏其周围的结构及其核糖核酸,或者两者都破坏。第二,二氧化氯破坏细胞的生理功能并使其失活,例如阻止蛋白质的合成,破坏细胞外膜的渗透性并抑制其呼吸。

3.3反应副产物和毒性。

如前所述,二氧化氯可以通过氧化还原反应以亚硝酸盐和氯酸盐的形式存在于水中。这两种物质都会氧化血红蛋白,导致溶血性贫血。然而,还需要进一步的研究。在许多欧洲城市,二氧化氯被用作自来水中的消毒剂,没有健康危害的报道。然而,应该考虑到这一点。因此,有必要考虑去除措施或限制处理后废水中二氧化氯的用量。例如,德国的z大剂量为0.3毫克/升,俄罗斯为0.40 ~ 0.45毫克/升,美国不超过1毫克/升.

4结论

基于含氯废水中存在三氯甲烷等有害物质的严峻事实,二氧化氯作为消毒氧化剂的良好替代品越来越受到人们的关注。二氧化氯不仅消毒效果好,而且去除效果好。

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