二氧化氯具有一定殺菌作用，在循環水系統中廣泛應用于殺菌處理中，對保持水質平衡起到了關鍵作用，本文主要研究二氧化氯在工業循環冷卻水中的應用。

　　《水處理技術》主要刊登各種水處理方法的研究和應用成果，尤其是膜技術在水處理、化工、電力、電子、煤炭、醫藥、食品、紡織、冶金、鐵路、環保、軍事等領域的應用成果，同時為水資源開發、工業用水除鹽、工藝用水處理、超純水制備、廢水治理、水再生回用、海水淡化提供有效的新技術。

　　1、概述：

　　循環冷卻水系統的環境，為微生物繁殖提供了優越的條件。適宜微生物滋長的水溫25℃～40℃，飽和的溶解氧，適中的PH值，豐富的營養源，濃縮倍數提高，導致含鹽量的增加，工藝介質泄漏，以及傾向于采用堿性有機磷系配方作為水質穩定劑，充足的陽光等都為循環冷卻水微生物滋長營造一個理想的環境。以這些微生物為主體，混雜泥砂、無機物和塵土等，形成生物粘泥附著與堆積，因而產生粘泥故障，引起設備、管道的局部腐蝕、堵塞等不良問題，降低換熱器的熱交換效率，甚至使管道穿孔，設備損壞。因此，必須在循環冷卻水中投加殺菌劑，以控制微生物的生長。

　　殺菌劑按化學成分可分為無機殺菌劑和有機殺菌劑兩種;按殺菌劑的機理可分為氧化型殺菌劑和非氧化型殺菌劑兩種，其中二氧化氯殺菌劑是國內循環水行業廣泛推廣應用的氧化型無機殺菌劑。

　　2.二氧化氯殺菌劑的特點：

　　2.1、二氧化氯的物化性質：

　　二氧化氯分子式為ClO2，是一種隨濃度升高顏色由黃綠色到橙色的氣體，具有與氯氣相似的刺激性氣味。氣體密度為3.09g/l。純二氧化氯的液體與氣體性質極不穩定，在空氣中二氧化氯的濃度超過10%時就會有很高的爆炸性，因此二氧化氯不能像液氯那樣裝瓶運輸，必須在現場現制現用。二氧化氯易溶于水，溶解度約為氯氣的5倍。二氧化氯溶液濃度在10g/l以下時，基本沒有爆炸的危險。

　　二氧化氯的化學性質非常活潑，一般在酸性條件下具有很強的氧化性，其氧化能力僅次于臭氧。可氧化水中多種無機物和有機物，主要反應如下：

　　① 與無機物反應

　　2ClO2+5Mn2++6 H2O=5MnO2+2Cl-+12H+

　　ClO2+5Fe(HCO3)2+13H2O=5Fe(OH)3+10CO32-+Cl-+21H+

　　②與有機物反應

　　ClO2+ 飽和烴→酸

　　烯烴 →酮、環氧化物、醇

　　醛 →酸

　　酮 →醇

　　一元胺、二元胺→緩慢反應

　　三元胺→反應較易，導致C-N鍵斷裂，生成醛

　　醇→羧酸

　　③ 分解反應

　　二氧化氯在水中以純粹的溶解氣體形式存在，不發生水解反應。但二氧化氯的水溶液在較高溫度與光照下，會生成ClO2與ClO3-。反應式如下：

　　2ClO2+hv+ H2O= HClO3+HCL+2O*

　　2.2.二氧化氯的殺菌性能：

　　①殺菌力強，作用快，藥效時間長。

　　二氧化氯和液氯消毒效果比較

　　消毒劑效果ClO2

　　(3.0mg/l)液氯

　　(3.0mg/l)

　　細菌總數消毒前102 240 540 890 1400 1710102 240 540 890 1400 1710

　　消毒后3，2，3，1，3，41，1，4，2，12，X

　　大腸菌群消毒前13，38，52，60，9213，38，52，60，92

　　消毒后<3, <3, <3, <3, <3<3, <3, <3, <3, <3

　　就殺菌效果來說，臭氧>二氧化氯>氯>氯胺;就穩定性來看，氯胺>二氧化氯>氯>臭氧。綜合而言，二氧化氯的殺菌性能最佳。

　　二氧化氯不僅能夠殺死一般的細菌，而且對真菌、病毒、孢子等微生物都有極強的殺滅作用。

　　② 廣譜，對異養菌、鐵細菌、硫酸鹽還原菌等均有較高的殺菌效率。一般只需0.5mg/L即可快速殺死和抑制細菌生產，1mg/L以上殺滅細菌的時間只需5min。而且可以單獨長期使用而不發生抗藥性。

　　③ 可在較寬的PH值范圍(6-9)使用，在高PH值的冷卻水中仍具有較高的殺菌效果。二氧化氯在水中以溶解的氣體存在而不與水發生反應，它的分解產物為HCLO和 “O”(新生態氧)，既具有雙重氧化作用，又不受PH值影響。PH為8.5時，二氧化氯保持相同的效率，而氯氣則需要5倍殺菌時間，殺菌率降至44% ～ 45%。

　　④ 二氧化氯不僅能強力殺菌，而且控制藻類和粘泥也十分有效。CLO2對苯環有一定的親和性，能使苯環發生變化。葉綠素中的吡咯環與苯環非常類似，CLO2同樣能作用于吡咯環。因此，二氧化氯氧化葉綠素，藻類新陳代謝終止，使得蛋白質的合成中斷，導致其死亡。達到控制菌藻的目的。

　　⑤ 二氧化氯殺生維持時間長。實驗表明1mg/l的二氧化氯48h后仍能維持殺生率95%以上，而氯氣一般超過12h后就無殺生效果。

　　⑥ 二氧化氯降解有機物適應于環保的要求。氯降解有機物是發生氯代反應，伴隨有毒的致癌致畸的氯代有機物產生，而二氧化氯是發生氧化反應，使有機物轉化為無機物，降解產物無毒害作用，不污染環境。

　　⑦ 二氧化氯不與氨和氨基化合物反應，殺菌效果和用量不受氨存在的影響。

　　⑧ 少量投加二氧化氯殺菌滅藻，對金屬設備基本無腐蝕。二氧化氯對金屬設備腐蝕實驗表明：投加80~120mg/L的二氧化氯對不銹鋼和銅基本無腐蝕，投加20~80ml/L的二氧化氯對碳鋼基本無腐蝕，因此，二氧化氯在循環水系統中投加量低于80mg/L時，不會對設備造成腐蝕。

　　3.二氧化氯在工業循環冷卻水處理中的應用：

　　循環水系統二氧化氯的投加一般依托二氧化氯發生器來完成。二氧化氯發生器是一種現場生產二氧化氯的設備，從原理上分為兩大類：電解法和化學法。

　　電解法生產二氧化氯是根據電極反應原理，電解食鹽溶液產生ClO2、Cl2、O3及H2O2混合氣體;化學法生產二氧化氯是以氯酸鈉(NaClO3)或次氯酸鈉(NaClO2)為原料經化學反應來制取ClO2的。以NaClO2為原料生產二氧化氯的基本反應式為：

　　5NaClO2+4HCl=ClO2+5NaCl+2H2O

　　在工業循環冷卻水系統中,二氧化氯作為殺生劑,投加的典型流程如下：

　　由于二氧化氯(ClO2)殺菌果好、持續作用時間長，通常采用定期投加的方式。相關跟蹤試驗表明：投加二氧化氯后最大殺菌率常常在投加后的1~3天時出現。二氧化氯維持99%以上異養菌殺菌率的天數可達到5天左右。二氧化氯投加周期和投加量與系統狀況、濃縮倍數、水溫、所用水處理劑及泄漏到水體中還原性物質的多少等有關。參考《工業循環冷卻水處理設計規范》(GB50050-95)之規定，工業冷卻循環水中的有效氯的投加宜采用沖擊性定期投加，每隔1-3天投加一次，余氯量宜控制在0.5-1.0mg/l以內，投加量按循環水量計，投加量為2mg/l(總量)，則循環水每次有效氯投加總量(克)=每小時循環水量(噸/小時)×每噸投加有效氯的量為2克/噸(mg/l)。

　　二氧化氯既可以單獨投加用作殺菌劑，也可以和液氯同時使用，二者相輔相成，效果亦佳。例如：二氧化氯作為主殺菌劑投加，定期或不定期地輔以投加少量氯氣來增強協同殺菌作用，既可減少殺菌劑用量，又可以維持余氯;氯源價廉易得，可作為日常主殺生劑的地區，加氯后效果不明顯或加不上氯時，可以定期或不定期輔加二氧化氯，以控制水質惡化或維持殺生效果;二氧化氯與液氯同時或交替使用不僅費用上可有明顯的節約，而且可以獲得更好的殺生效果，還可以削弱微生物的抗藥性以及減少水體中三鹵甲烷(THM)等致癌物質的生成量，提高排水的安全性。

　　當水質惡化，微生物大量繁殖時，可視水質惡化情況定期(如幾周或1個月一次)加量投加二氧化氯。保證循環水質，控制微生物生長。

　　但是，二氧化氯消毒還存在不容忽視的問題：二氧化氯本身和副產物ClO2-對人體血紅細胞有損害，對除臭除味效果不佳。且二氧化氯具有易揮發、易爆炸的特性，生產出來即須應用，不宜貯存，因此，目前國內在工業循環冷卻水領域中用二氧化氯殺菌滅藻尚在起步階段，只有水質污染嚴重或氯消毒困難時，才使用二氧化氯進行消毒。

　　4、總結

　　鑒于二氧化氯殺菌的諸多優越之處，且對金屬設備基本無腐蝕，是一種值得廣泛推廣的循環水殺菌除藻劑，越來越多的設計人員將其用于工業循環冷卻水處理之中。二氧化氯行業在我國作為新的朝陽產業，穩定性二氧化氯生產及如何控制、評估產品質量是目前亟待解決的問題，都需要一個全國性的行業標準。有了這個行業標準，必將進一步推動二氧化氯產業的發展。

　　參考文獻：

　　[1]賀啟環 工業水處理

　　[2]王永儀 化工給排水設計

　　[3]給水排水設計手冊 第四冊

　　[4]工業循環冷卻水處理設計規范

　　[5]“二氧化氯在我國的現狀”調查報