二氧化氯的氧化消毒机理及特性
1、二氧化氯的氧化消毒机理
作为强氧化剂,ClO2在酸性条件下具有很强的氧化性:
ClO2 + 4H+ + 5e = Cl- + 2H2O
在水厂pH≈7的中性条件下,
ClO2 + e = ClO2-
ClO2- + 2H2O + 4e = Cl‑- + 4OH-
ClO2能将水中少量的S2-、SO32-、NO2-等还原性酸根氧化去除,还可去除水中的Fe2+、Mn2+及重金属离子等。另外,对水中有机物的氧化,Cl2以亲电取代为主,而ClO2以氧化还原为主,能将腐殖酸、富里酸等降解,且降解产物不以三氯甲烷形式存在。
ClO2是一种光谱、高效的杀菌消毒剂,实验证实,它对细菌、芽孢、藻类、真菌、病毒等均有良好的杀灭效果。关于ClO2的消毒机理,由多种解释,一般认为ClO2对微生物细胞壁有较好的吸附和穿透作用,能渗透到细胞内部与含巯基(-SH)的酶反应,使之迅速失活,抑制细胞内蛋白质的合成,从而达到将微生物灭活的目的。
由于细菌、病毒、真菌都是单细胞的低级微生物,其酶系分布于细胞膜表面,易于受到ClO2攻击而失活。而人和动物细胞中,酶系位于细胞质之中受到系统的保护,ClO2难以和酶直接接触,故其对人和动物的危害较小。
2、二氧化氯的氧化消毒特性
ClO2时较强的氧化剂,氧化水中有机物具有选择性。
(1) ClO2氧化能力强,其氧化能力是氯的2.5倍,能迅速杀灭水中的病原菌、病毒和藻类(包括芽孢、病毒和蠕虫等)。
(2) 与氯不同,ClO2消毒性能不受pH值影响。这主要是因为氯消毒靠次氯酸杀菌而二氧化氯则靠自身杀菌。
(3) ClO2不与氨或氯胺反应,在含氨高的水中也可以发挥很好的杀菌作用,而使用氯消毒则会受到很大影响。
(4) ClO2随水温升高灭活能力加大,从而弥补了因水温升高ClO2在水中溶解度的下降。
(5) ClO2的残余量能在管网中持续很长时间,故对病毒、细菌的灭活效果比臭氧和氯更有效。
(6) ClO2具有较强的脱色、去味及除铁、锰效果。
(7) ClO2消毒只是有选择的与某些有机物进行氧化反应将起降解为含氧基团为主的产物,不产生氯化有机物,所需投加量小,约为氯投加量的40%,且不受水中氨氮的影响。因此,采用ClO2代替氯消毒,可使水中三氯甲烷生成量减少90%。