二氧化氯的性质及应用.docx
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1、二氧化氯的性质及应用二氧化氯ClO2是汉弗莱 戴维于 1811 年觉察的。依据浓度的不同,二氧化氯是一种黄绿色到橙*的气体,分子量 67.45,具有与氯气相像的刺激气体,760mmHg 时沸点 11,熔点59,比重为3.09g/L。空气中的体积浓度超过 10便有爆炸性,但在水溶液却是格外安全的。二氧化氯在水中的溶解度是氯的5 倍,20、10kpa 分压时达 8.3g/L,在水中溶解成*的溶液。与氯气不同,它在水中不水解,也不聚合,在 PH2-9 范围内以一种溶解的气体存在,具有肯定的挥发性。二氧化氯ClO2中含氯 52.6,Cl1CL4 的氧化过程中有 5 个电子转移,故其当量有效氯为52.6
2、5263, 这说明ClO2 氧化力量是Cl2 的 2.5 倍左右。ClO2 与Cl2 很大的不同是 ClO2 是一种强氧化剂,而不是氯化剂,不产生氧化反响。因此, 二氧化氯与酚反响不产异味很大的氯苯酚,二氧化氯与腐殖质及有机物反响几乎不产生发散性有机卤化物TOX,不生成并抑制生成有致癌作用的三卤甲烷THM,二氧化氯不与氨及氨基化合反响。二氧化氯作为一种强氧化剂,它能有效破坏水体中的微量有机污染物,如苯并芘、葸醌、氯仿、四氯化碳、酚、氯酚、氰化物、硫化氢及有机硫化物、氧化有机物时不发生氯代反响。由于ClO2 高效、安全、无毒, 在美国,ClO2 用于饮用水处理已超过 50 年。一、二氧化氯的消毒
3、灭菌性能二氧化氯是国际上公认的含氯消毒剂中唯一的高效消毒灭菌剂,它可以杀灭一切微生物,包括细菌生殖体,细菌芽孢,真菌,分枝杆菌和病毒等。二氧化氯对微生物细胞壁有较强的吸附穿透力量,可有效地氧化细胞内含巯基的酶,还可以快速地抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物。1、 高效、强力。 在常用消毒剂中,一样时间内到同样的杀菌效果所需的 ClO2 浓度是最低的。对杀灭异养菌所需的ClO2 浓度仅为Cl2 的 12。ClO2 对地表水中大肠杆菌杀灭效果比Cl2 高 5 倍以上。二氧化氯对孢子的杀灭作用比氯强。2、 快速、长久。 二氧化氯溶于水后,根本不与水发生化学反响,也不以二聚或多聚状态存在。它在水中的集
4、中速度与渗透力量都比氯快,特别在低浓度时更突出。当细菌浓度在105106 个mL 时,0.5ppm 的ClO2 作用 5 分钟后即可杀灭 99以上的异养菌;而0.5ppm 的Cl2 的杀菌率最高只能到达 75,试验说明,0.5ppm 的 ClO2 在 12 小时内对异养菌的杀灭率保持在 99以上,作用时间长达24 小时杀菌率才下降为 86.3%。3、 广谱、灭菌。 ClO2 是一种广谱型消毒剂,对一切经水体传播的病原微生物均有很好的杀灭效果。二氧化氯除对一般细菌有杀死作用外,对芽孢、病毒、异养菌、铁细菌、硫酸盐复原和真菌等均有很好的杀灭作用,且不易产生抗药性,尤其是对伤寒,甲肝、乙肝、脊髓灰质
5、炎及艾滋病毒等也有良好的杀灭和抑制效果。ClO2 对病毒的灭活比 O3 和 Cl2 更有效。低剂量的二氧化氯还具有很强的杀蠕虫效果。4、 无毒、无刺激。 急性经口毒性试验说明,二氧化氯消毒灭菌剂属实际无毒级产品,积存性试验结论为弱蓄积性物质。用其消毒的水体不会对口腔粘膜、皮膜和头皮产生损伤,其在急性毒性和遗传毒理学上都是确定安全的。5、 安全、广泛。 二氧化氯不与水体中的有机物作用生成三卤甲烷等致癌物质,对高等动物细胞、精子及染色体无致癌、致畸、致突变作用。ClO2 对复原性阴、阳离子和氧化效果以去毒为主H2S、SO32、CN、Mn2,对有机物的氧化降解以含氧基因的小分子化合物为主,这些产物到
6、目前的争论为止,均证明是无毒害用的,并且 ClO2 使用剂量是低,因此用 ClO2 消毒格外安全,无残留毒性。其安全性是被世界卫生组织WHO定为 AI 级。二氧化氯作为一个强氧化剂,它还具有除藻、剥泥、防腐、抗霉、保鲜、除臭、氯化及漂白色等多方面的功能,用途格外广泛。二氧化氯灭菌消毒剂经美国食品药物治理局FDA 和美国环境保护EPA的长期科学试验和反复论证,考验了ClO2 对饮用水的处理效果后,被确认为是医疗卫生、食品加工中的消毒灭菌、食品肉类、水产品、果蔬的防腐、保鲜、环境、饮水和工业循环及污水处理等方面杀菌、清毒、除臭的抱负药剂,是国际上公认的氯系消毒剂最抱负的更换代产品。二、二氧化氯灭功
7、消毒剂的应用范围1各种场合下的生活、饮用、自来水的消毒;2餐厅、宾馆、家庭、摊档餐具和卫生设施的灭菌消毒与空气环境消毒;3食品、饮料厂、发酵工业的设备、管道、容器的最终灭菌消毒;4乳品厂、屠宰厂、发酵工业的设备、管道、容器的最终灭菌消毒;5医院污水的灭菌消毒处理;6游泳池循环水、浴池水的灭菌消毒;7医疗、卫生、临床器械消毒、灭菌、除臭和防霉处理;8家庭、宾馆、饭店、水果蔬菜、鱼肉食品的保鲜及最终淋洗消毒和卫生器具消毒;9高层建筑给水的二次消毒处理;(10) 配制各种口腔消毒液、除臭液及创口清洗液等;11公共场所环境空气、冰箱、冷库、办公室、宿舍、车厢及空调通风系统的空气清洁、消毒、除臭。也可用
8、于病家、病区及病人物品的杀菌消毒;12鱼虾疾病防治,池水消毒与增氧,杀灭毛蚶甲肝病毒及磨菇生产灭菌消毒保鲜处理等,到达防病、增产、提质的效果;13鱼虾类加工过程中消毒掌握杂菌、大肠杆菌等污染及保鲜;14动物禽畜饲养场舍及饮水的消毒,蚕茧养殖器具消毒;15中水回用中的灭菌与脱臭;16面粉与各种食品的漂白剂;17造纸、印染行业的漂抓药剂;18工业循环冷却水的除藻灭菌处理;19石油管道中硫酸盐复原菌的灭除三、物理性质二氧化氯是化学式以 CLO2 表示的气体,当其溶于含有稳定剂的纯水时,才得于保存期为二年的称为稳定性二氧化氯,英文正确的称法是Stabilixed Chlorline Dioxide,但
9、在美国又叫 Chlorline Dioxide, 仅称为二氧化氯,也就说明在美国二氧化氯是稳定的化学物质,是一种常识。 二氧化氯CLO2是一种棕红色气体,浓度低是黄绿色气体,相对空气比重为 1.1 ,比空气重,液体比重 2.37,具有与氯相像的刺激性气味,浓度极低时,具有青草气味及稍微的甜味,沸点11凝固点-59,易溶于水和冰醋酸、四氯化碳等溶剂,液化二氧化氯及高浓度二氧化氯极不稳定,撞击或日光照耀均会发生爆炸,在空气中,浓度超过 10%就可能发生爆炸,低于 10%则是稳定性极好的物质,没有爆炸的危急。二氧化氯 CLO2的爆炸极限参数: 温度Tc=64(浓度 15%液体压力Pc=0.37MPa
10、,浓度 15 液体浓度Cc=12.5%气体温度 137二氧化氯CLO2 的爆炸通溃是 8 倍-12 倍的体积膨胀,并放出热量,没有规律性,它会引得连环小爆炸,声响消沉,二氧化氯CLO2的爆炸后,气味很刺激,成份是CLO3、CLO2、CL2、O2、O3、H2,爆炸的能量缺乏以对人造成太大的损害。二氧化氯发生器爆炸极限参数必需在爆炸极限参数以下,二氧化氯爆炸极限参数图表是二氧化氯发生器生产厂家的最高隐秘文件。二氧化氯气体毒性比氯气、臭氧小,空气中,氯气浓度 1.2mg/m3,臭氧 1.6mg/m3,人就呈现头痛、甚至于死亡; 而二氧化氯在 220mg/m3 浓度,不会有这种现象,二氧化氯气体稳定性
11、比臭氧高,空气中,臭氧在 18就分解,二氧化氯大于 35不会分解。到目前为止,将二氧化氯液化的储存,经种种努力均没有成功,固此只能在使用现场制备使用二氧化氯易溶于水,深解度是氯气的 5 倍,在室温 30mm/Hg 分压下,溶解度为 2.9g/L;在室温760mm/Hg 压力常压,溶解度为 3.1g/L,二氧化氯不易被水解,在水中以分子的形成存在,在低浓度下,10mg/L 以下它杀茵、消毒力量,主要以氧化的方式进展,与氯气杀茵消毒不同,氯气消毒以电子转移的方式进展,因此 CLO2 杀茵可在值较大范围内2-10高效杀菌消毒,且对人体绝无害处,经检测水中CLO2 在mg/L 浓度以下时比照 1mg/
12、L 氯气的杀茵力量超过 10 倍以上,在各种介质下,对应杀灭的时间,残菌数量,比照得出的结论。与现有CLO2 杀茵力量按有效氯大于CLO2 的 2.6 倍的数据有出入。影响CLO2 的杀菌力量的因素:对它不良影响的是:CL2 或对应的 CLO-离子,CLO2-、 CLO3-对它产生促进作用的是:溶解氧,H2O2,CLO2+离子,CL- 对它没有影响的是:CO32-、Na+、Ca+2 等离子在 CLO2 浓度为1.0mg/L 时,CLO2 对有机物发生的氧化作用格外缓慢,试验说明: 当CLO2 含量大于 70%,CL2 含量小 30%时,CLO2 几乎不与有机物发生反响,同时也抑制氯气与COD
13、生成三氯甲烷THMs等至癌物质。四、化学性质二氧化氯的构造式:2 个 0 与 CL 的两个双键间的夹角为 117.70 1.720,2 个 0 与CL 之间的距离相等,即D=1.7840.01A。二氧化氯的红外光谱:1945cm-1;2445cm-1;31108cm-1。二氧化氯在四氯化碳中的紫外吸取:max 375nm 及 355nm,在 263nm 处还有一个弱吸取。二氧化氯以AB2 的共振构造存在。二氧化氯分子的电子构造呈不饱和状态,但在水中,却不以二聚或多聚状态存在,这对二氧化氯在水中的快速集中是有利的。二氧化氯对光较为敏感。在水中溶解的二氧化氯,在436nm 处的光解量子率为为0.2
14、mol/E,在 405nm 处上升为 1.0mol/E,其机理如下:2CLO2+h 2CLO1-+20 CLO +H2O H2CLO2H2CLO2 CLO HCLO3+HCL2CLO2+h+H2OHCLO3+HCL+20因些,在实际应用中,二氧化氯必需避光保存,一般状况下,二氧化氯应现使用, 现制备。理论上,二氧化氯应为亚氯酸和氯酸的酸酐,即2CLO2+H2OHCLO2+HCLO3,但是,在实际水处理条件下,h 值为 时,二氧化氯却在水中有较大的安定性,其浓度可稳定在 48h 以上, 这可从下式看出来:水温 20时,HCLO2HCLO3/CLO22=1.210-7。只有在pH9 碱性条件下,二
15、氧化氯才发生歧化反响: 2CLO2+20HCLO2+H2O 2.1 对CLO2 氧化力量的影响因素。具有负反响因素:CL2 或对应的CLO2 离子,CLO2-、CLO3-具有促进的因素:溶解氧H2O2,Fe2+离子,CL-对其不产生影响的因素: CO2-、Na+、Ca+2 等离子 2.2 与无机盐反响二氧化氯可将溶解水体的复原态铁、锰、除 Cr6+外的其他重金属离子均格外有效,反响式:2CL02+5Mn2+6H2O - 5MnO2 +2C-L+12H+ CLO2+5Fe(HCO3)2+3H2O - 5Fe(OH)3+10CO2+CL-+H+在除砷、氰根CN-)方面把 As3+氧化成砷酸,加熟石
16、灰形成砷酸盐沉淀, 把氰根直接氧化成无毒的碳酸及氮氧化物。4.1 Fanton 试剂1940 年,英国科学家 Fanton 觉察, CLO2 与 H2O2 在 Fe2+的催化作用下,能形成 OH羟基自由基,是一种无毒的强氧化剂,氧化力量超过臭氧 O3,但生成时间很短, OH生成的数量及存在的时间, 与 CLO2 的纯度有最亲热的关系, OH可以直接去除 COD,包括裂解并氧化苯环类物质。 OH羟基自由基在工业化的应用,目前, 我公司已将有机废水 COD 为 250,承受 OH羟基自由基的方法,在45 分钟的作用下,COD 值为 20。作为氧化剂,二氧化氯的氧化力量比过氧化氢强,比臭氧弱,它们共
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- 关 键 词:
- 氧化 性质 应用
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