（环境工程专业论文）二氧化氯氯胺顺序投加联合消毒工艺控制消毒副产物研究.pdf

摘要 摘要 传统的氯气消毒工艺消毒产生的消毒副产物给饮用水的安全性带来挑战。 本论文提出二氧化氯一氯胺顺序投加联合消毒工艺来减小c l o 。投加量，维持管网 中有效氯的浓度，减少c l o ：一的生成量，同时最大限度地控制消毒副产物的生成 量，保证出水水质。 采用氯酸钠在实验室制备二氧化氯( 纯度达到9 8 ) 。以北方某水厂滤后水 为处理对象，深入研究二氧化氯( 1 o m g l ) 一氯胺( 1 j m g l ) 联合消毒工艺的最 佳工艺参数和消毒副产物生成量之间的关系，并与氯气( 4 o m g l ) 消毒工艺、二 氧化氯( 2 0 m g 几) 消毒工艺比较，得出以下结论： ( 1 ) 二氧化氯一氯胺联合消毒工艺中两种消毒剂的最佳间隔投加时间为 1 0 m i n ，此时产生三卤甲烷和卤乙酸总量( 各种相应的消毒副产物生成量之和) 最低。对强化处理工艺滤后水进行联合消毒工艺消毒，消毒4 h 后，水中三氯甲 烷、一澳二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷的浓度分别为：2 1 3 、o 8 6 、1 5 6 和o ，l ，一溴乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸和二溴乙酸( m c a a 没有检测出) 分 别为：0 8 8 、9 2 8 、18 5 3 和8 7 8 收l 。对常规处理工艺滤后水进行联合消毒工艺 消毒，消毒4 h 后，水中三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷的 浓度分别为：1 0 3 2 、9 3 9 、1 2 7 3 和5 7 5 吲l ；水中一溴乙酸、二氯乙酸、三 氯乙酸和二溴乙酸( m c a a 没有检测出) 分别为：4 7 3 、4 9 2 、6 3 4 和7 4 4 峪l 。 ( 2 ) 联合消毒工艺可有效控制消毒副产物的生成量。对常规处理工艺滤后 水分别进行三种工艺消毒，与c 1 ：消毒工艺比，联合消毒工艺对三卤甲烷总量减 少了5 8 5 ，对卤乙酸总量减少了3 8 2 ；与c 1 0 。消毒工艺，联合消毒工艺对三 卤甲烷总量减少了1 2 8 ，对卤乙酸总量减少了2 9 6 。对消毒副产物生成趋势 进行分析，联合消毒工艺消毒产生消毒副产物的生成趋势都比氯气消毒工艺小： 和二氧化氯消毒工艺相比较，联合消毒工艺产生三卤甲烷的生成趋势相仿( 三 氯甲烷生成趋势较大) ，二氧化氯消毒后1 h 内卤乙酸的生成速度非常快，然后 变化不大，总体来看，联合消毒工艺消毒产生卤乙酸的生成趋势较小。对不同 水质滤后水进行消毒研究发现，水质越差，联合消毒工艺控制消毒副产物的优 势越明显。 摘要 ( 3 ) 联合消毒工艺可有效地控制c 1 0 ! 一的生成并维持较高的余氯量。对常规 处理工艺滤后水分别进行c l o ：消毒和联合消毒，c l o 。消毒2 4 h 后水中c 1 0 。一的浓 度为1 4 m g 几，c 1 0 ：浓度为o 4 3 m g l ；联合消毒2 4 h 后水中c l o 。一的浓度为 0 6 5 m g l ，c l ( b 浓度为o 4 j m g l 。同比条件下c l o 。( 2 o m g l ) 消毒c l o ：剩余 量没有c 1 0 ：( 1 0 m g 几) 一氯胺联合消毒c l o 。剩余量大，表明在消毒过程中有新 的二氧化氯的生成。 关键词：二氧化氯氯胺 联合消毒消毒副产物 a b s t r a c t a b s t r a c t n l e 锄d i t i o n a ld i s i n f e c t i o nt e c l l l l 0 1 0 9 yb yc h l o r i n ed i s i n f e c t a n tc a u s e sh 姗f u l d i s i n f e c t i o nb y p r o d u c t s t h i sp a p e rp r o p o s e san e wd i s i n f 色c t i o nt e c l u l 0 1 0 9 yw h i c h u s e sc h l o r i n ed i o x i d ef i o l l o w e db yc h l o r a m i n et or e d u c et h eq u a n t i t yo fc 1 0 2u s e di n w a t e rd i s i n f e c t i o n ，k e e p sac e r t a i nc o n c e n t r a t i o no fa v a i l a b l ec h l o r i n ei nt 1 ep i p e n e t w o r ko f w a t e r s u p p ly r e d u c e st h ep r o d u c t i o no fc 1 0 2 ? a 1 1 dc o m r o l st h ea p p e a m c e o fd i s i n f e c t i o nb y p r o d u c t si no r d e rt og u a r a n t e et h eq u a l i t yo fw a t e rs u p p l y s o d i 啪c h l o r i t ew a su s e dt og e n e r a t ec h l o r i n ed i o x i d e ( p u r i t yu pt o9 8 ) i nt h e l a b o r a t o r y t h er e s u l t s ，a c c o r d i n gt ot 1 1 er e s e a r c ho nm ef i l t m t e dw a t e rf m ms o m e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t si nn o n hc h i n at os t u d yt h ed i s i n f e c t i o nt e c h n o l o g yo fc h l o r i n e d i o x i d ef o l l o w e db yc h l o r 啪i n e s ，c o m p a r e dw i t hc h l o r i n ed i s i n f e c t i o na i l dc h l o r i n e d j o x j d ed j s j n f 音c t j o n n ，e r ea sf o 】l o 它s ： f i r s t ，as t u d yo nt h ef i l 把a t e dw a t e ro fa d v a n c e dt r e a t m e n tp r o c e s s ，w a sc a r r i e d o u tt oo p t 油i z et h eb e s ti n t e r v a l t i m eb e t 、v e e nt h ea d d i t i o n so ft w od i s i n f e c t 卸t s n l e r e s u l t ss h o w e dt h eb e s ti n t e r v a lt i m ei s10 m i n w h i c hc a nc o n t m ld i s i n f e c t i o n b y p r o d u c t se 疗e c t i v e l y 4 hl a t er ，d i s i n f e c t i o no nt h ef i l t r a t e dw a t e ro fa d v a n c e d t r e a t n l e n ta 1 1 dt r a d i t i o n a lt r e a t m e n t t h ec h l o r o f o m l 、b r o m o d i c m o r o m e t l l a n e 、 d i b r o m o c h l o r o m e t h a i l ea n db r o m o f o r mc o n c e n t r a t i o ni nt 1 1 ef o r n l e rw e r e2 13 、 o 8 6 、 1 5 6a n do g lr e s p e c t i v e l ) - w h i l ei nt h el a t t e rw a s1 0 3 2 、9 3 9 、1 2 7 3a n d5 7 5 u g l r e s p e c t i v e l y ，a n dt h eb r o m o a c e t i ca c i d 、d i c h l o r o a c e t i ca c i d 、t n c h j o m a c e t i ca c i d a n dd i b r o m o a c e t i ca c i df m c a ad o n tf i n d ) i nt h ef o 丌n e rw e r eo 8 8 、9 2 8 、l8 5 3a n d 8 7 8 g ，l ，w h i l ei nt h el a t t e rw a s4 7 3 、4 9 2 、6 3 4a n d7 4 4 肛g ，l ( s e c o n d ly ，) 1 1 1 ec o n t r o lo fo 增a n i cd i s i 疵c t i o nb y p r o d u c t b yd i s i n f e c t i o n t e c h n o l o g yo fc o r i n ed i o x i d ef o l l o w e db yc h l o r 姗i n e ：a r e rt h ee x p e r i m e n to f d i s i n f e c t i o no nf i l t r a t e dw a t e rf r o mt r a d i t i o n a lt r e a t m e mp r o c e s sb y 1 r e ed i s i n f e c t i o n t e c h n o l o g i e s ，i tw a sf o u n dt h a tc h l o r i n ed i o x i d ef o l l o w e db yc h l o r 锄i n e si s t h eb e s t w a yt o c o n t r o la r n o u n to fd i s i n f e c t i o nb y p m d u c t s ，c o m p a r e dw i t ht h ec h l o r i n e d i s i n f e c t i o n ，t h ey i e l do ft o t a lt r i h a l o m e t h a n ew a sr e d u c e db y5 8 5 ，a 1 1 d t o t a l h a l o a c e t i ca c i d sb y3 8 2 ；m e a n w h i l e ， c o m p a r e d w i t hc h l o r i n ed i o x i d e i i i a b s t r a c t d i s i n f e c t i o n t h ey i e l do ft o t a lt m a l o m e t h a n ew a sr e d u c e db y 1 2 8 a 1 1 dt o t a l h a l o a c e t i ca c i d sb y2 9 6 w i t ha 1 1a n a l y s i so nm et e n d e n c yo fd i s i n f e c t i o n b y p r o d u c t s ，t h er e s e a r c hs h o w e d 山ey i e l do fd i s i n f e c t i o nb y p r o d u c t si n c r e a s e di n t h eb i g g e s tr i s i n gt e n d e n c ya n da tt h ef a s t e s ts p e e di nt h ep r o c e s so fc 1 2d i s i n f b c t i o n ， w l ei nt h es m a l l e s tt e n d e n c ya i l da tt h es l o w e s ts p e e do fm eb y p r o d u c t s ( t r i c h l o r o m e t h a n ei sa ne x c e p t i o n ) i nt h ep r o c e s so fc h l o r i n ed i o x i d ef b l l o w e db y c h l o r a m i n e sd i s i n f e c t i o n b e s i d e s ，t h ey i e l do ft r i c h l o r o m e t h a n eb yc 1 0 2d i s i n f e c t i o n i n c r e a s e di nt h es m a l l e s tt e n d e n c ya 1 1 da tt h es l o w e s ts p e e d t 1 1 r o u 曲d i s i n f e c t i o no n s e v e r a ld i f f e r e n tq u a l i t yo fw a t e lt h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ep o o r e rt h ew a t e rq u a l i t y i s ，t h em o r ea d v a n t a g o u sd i s i n f e c t i o nt e c h n o l o g yo fc h l o r i n ed i o x i d ef o l l o w e db y c h l o r a m i n ew i l lb e d i s i n f e c t i o no nt h ef i l t r a t e dw a t e ro ft r a d i t i o n a lp r o c e s sb yc h l o r i n ed i o x i d e d i s i n f e c t i o na n dd i s i n f e c t i o nt e c h n 0 1 0 9 yo fc h l o r i n ed i o x i d ef o l l o w e db yc h l o r a m i n e s r e s p e c t i v e l y d e t e m l i n e dc 1 0 2 。c o n c e n t r a t i o n2 4 hl a t e r ，t h er e s u l t ss h o w e dt h a tc 1 0 2 。 c o n c e n t r a t i o ni nt h ef o r r n e rw a s1 4 m lw h i l ei nt h e1 a n e rw a so 6 5 m l t h e r e f o r e d i s i n f e c t i o nt e c h n o l o g yo fc h l o r i n ed i o x i d ef b l l o w e db yc h l o r a m i l l e sc o n t r 0 1 1 e d i n o r g a “cd i s i n f e c t i o nb y p r o d u c t ( c 1 0 2 ) e f f i c i e n t l yb y t h es t u d yo fr e s i d u a lc 1 0 2 ，i t s h o w e dt h a ti nt h ep r o c e s so fd i s i n f e c t i o n ，2 4hl a t e r ，m o r es u 叩l u sc 1 0 2w a s r e m a i n e db yc 1 0 2f o l l o w e db yc 1 1 0 r a m i n e s 1o m i nl a t e rm a nb yc 1 0 2 2 o m g l t h e r e f o r e ，i tw a sp r o v e dt h a tc 1 0 2w a st r a l l s f o e m e d 行o mc 1 0 2 一i nm ep m c e s so f d i s i n f e c “o n k e vw o r d s ：c h l o r i n ed i o x i d e；c h l o r 锄i n e： c o m b i n e dd i s i n f e c t i o n d i s i n f 色c t i o n ；b v p r o d u c t s 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本：学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：彦书夏 j 川年f 月2 日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 解密时间：年 月 日 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下 内部5 年( 最长5 年，可少于5 年) 秘密1 0 年( 最长l o 年，可少于l o 年) 机密2 0 年( 最长2 0 年，可少于2 0 年) 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人所作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本 人承担。 学位论文作者签名：虚夺象 加彳年f 月矿日 第一章绪论 第一章绪论 消毒工艺是给水处理的最后一道工艺，目的是给居民提供安全的饮用水。 饮用水的安全性包括两个方面：是微生物的安全性，就是饮用水中不含有对 人体健康有危害的微生物、病毒或细菌。二是化学物质的安全性，指在饮用水 中的化学物质不对人体有副作用或者说在一定时期内对人体不产生毒害作用。 为保证饮用水的微生物安全性，杀死对人体有害的微生物或病毒。1 9 0 3 年， 人们就开始应用氯气对饮用水进行消毒。但是1 9 7 4 年，r o c k 和b e l l a r 等人在 氯消毒过的水中检测出三氯甲烷，1 9 7 6 年，美国国立癌症研究所证实氯仿和四 氯化碳对小白鼠有致癌性，并证实在经过氯消毒后的自来水中普遍存在这类物 质。为此美国在1 9 7 9 年正式提出了消毒剂及消毒副产物法，并明确表示分 阶段降低水中这类物质的含量。卫生部在2 0 0 1 年颁布的生活饮用水卫生标准 中规定三卤甲烷、二氯乙酸和三氯乙酸的最高容许含量。如何降低饮用水中消 毒副产物的浓度或彻底清除水中消毒副产物，提供居民安全可靠的饮用水就显 得特别地重要。人们尝试采用新的消毒剂来替代氯气对水体消毒，二氧化氯是 世界卫生组织( w h o ) 和世界粮农组织( f a o ) 向全世界推荐的a 1 级广谱、高效 和安全的消毒剂；被认为是最佳替代消毒剂之一。 第一节消毒副产物的种类、产生机理、影响因素及控制途径 消毒副产物是由氯气和水中的有机物反应产生的一类卤代有机物。由于消 毒副产物危害人体健康，美国、日本都对其在饮用水中的浓度做出限制。美国 环保署在“消毒剂和消毒产物法”中规定在不同阶段控制饮用水中消毒副产物 的最大污染水平。日本1 9 9 3 年1 月1 日执行的生活饮用水水质标准中规定三卤 甲烷总量小于0 1 m g l ，氯仿、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷和溴仿的浓度分别 规定小于0 0 6 m g l 、o 0 3 m g l 、0 0 1 m g l 、o 0 9 m g 几，而二氯乙酸和三氯乙酸 的浓度分别为o 0 4 m g l 和o 3 m g 几。我国2 0 0 1 年9 月1 日执行的生活饮用水水 质标准中对三氯甲烷和卤乙酸的含量也分别作了规定：溴仿( 0 1 m g l ) 、二溴 一氯甲烷( 0 1 m g l ) 、一溴二氯甲烷( o 0 6 m g l ) ，并且规定该类化合物中每 种化合物的实测浓度与其各自限值的比值之和不得超过1 ；二氯乙酸( o 0 5 m g 几) 第一章绪论 三氯乙酸( o 1 m g l ) 。 11 1 消毒副产物的种类 消毒副产物很多，有文献报道，消毒后在水体中发现超过2 0 0 种副产物“1 。 主要成份包括三卤甲烷( 三氯甲烷( c h l o r o f o r n l ) 、一溴二氯甲烷 ( b r o m o d i c h l o r o m e t h a l l e ) 、二溴一氯甲烷( d i b r o m o c h l o r o m e t l a n e ) 和三溴甲烷 ( b r o m o f o m ) ) 、卤乙酸+ ( 一氯乙酸( c h l o r o a c e t i ca c i d ) 、二氯乙酸( d i c h l o r o a c e t i c a c i d ) 、三氯乙酸( t r i c h l o r o a c e t i ca c i d ) 、一溴乙酸( b m m o a c e t i ca c i d ) 和二溴乙酸 ( d i b r o m o a c e t i ca c i d ) ) 、卤乙腈和卤乙酮。目前，己确定并且对人和动物有不利影 响的副产物有三卤甲烷、卤乙酸和高溴酸根离子”“。 1 1 2 消毒副产物产生机理 氯气和水中的有机物发生反应，生成三卤甲烷、卤乙酸和其它副产物。一 般情况下，水体中其它卤素的含量很低，而且要保证水体消毒效果，氯气的投 加时过量，所以主要的副产物是氯仿。我们用氯与甲基酮化合物的反应过程来 说明t h m s 形成的反应途径： r p 晋r f = c 比昔肛f 删弘i 删r oo h口0 h0 r c m x 堕b r c c 2 旦垒br c c 蜀 3 3 o o u n 严舛一f 矾r 黜一卜l 0 嘣 3 8 。 83 上述第一步反应为反应限制步骤( 最慢) 。反应速度不依赖卤素的浓度及性 质当p h 1 1 o 时第二步 反应变为限制步骤。 注：本论文所指的卤乙酸不包括一澳一氯乙酸、一澳二氯乙酸、二溴一氯乙酸和三滨乙酸四种卤乙酸 第一章绪论 间二苯酚类的化合物是t h m s 形成的主要前体物，间二苯酚与氯或溴反应可 生成卤代间苯酚等中间产物，并进一步水解生成氯仿等间二苯酚氯化反应步骤 可用下式来表示： q i l ah 1 0 c l u 0 h a 憾w a l c 1 0 h q 呷+ a c l ，o 0 h c i i a 3 + 口似瓢嘶 u 3 q c ( 取】 u 1 消毒副产物生成总的方程式我们可以用下式来表示： h o 口+ b r + n o m _ c h 口 + c h b r a2 + h b 乜口+ c h b h + h a a 5 + 1 1 3 影响消毒副产物生成因素 从反应机理来看，t o c 是d b p s 生成的必备条件之一。d b p s 的生成量与水体 中t o c 浓度呈线性相关，水中有机物的含量高，在正常消毒情况下，产生副产 物的量就多“1 。t o c 中物质组成成分也影响d b p s 的组成，还影响到消毒剂的消 耗量。 有报道称p h 是所有氯化消毒副产物生成的最主要因素，在低p h 值时可较 好地控制三卤甲烷的生成，在高p h 值时则能够使非三卤甲烷类卤代有机物的生 成得到控制“3 。随着p h 的增加，t h m s 浓度增加：当p h 从9 降到7 时，t h s 产生 量减少一半”1 。 随着温度的增加，t h m s 生成量迅速增加在o 3 0 之间温度每增加1 0 ，t h m s 的反应速率常数会增加一倍“。在不同饮用水水厂t h m s 浓度都随季节 的变化而变化“，在冬季和春季t h m s 浓度较低，而在夏季和秋季浓度较高随着 反应时间的延长，t h m s 产生量增加，尤其在最初几个小时之内，t h m s 形成速度很 快”1 “。 a 却 咖哎。u 口 亡 第一章绪论 光照能够活化t h m s 的前体腐殖酸，但同时又能够破坏二氧化氯或氯气的反 应。因此，随着光照时间加长，t h m s 产生量先增加到一个最大值，然后迅速降低 1 2 a 在氯使用量较低时，只生成简单的氯代有机物，当氯使用量较高时也就是氧 化剂使用量大时，才会生成裂解有机产物( 包括t h m s ) “。前体浓度一定时，随着 氯剂量的增加，t h m s 的产生量呈线性或对数增加“。在正常情况下为保证灭菌的 效果，氯的剂量总是过量的。 1 1 4 消毒副产物的控制途径 控制消毒副产物的途径有以下三个方面： 1 、减少水体中有机物含量。有机物是消毒副产物产生必不可少的一个因素， 控制或减少了水体中有机物含量，可以从根本上控制消毒副产物的产生。 2 、去除水体中已经产生的消毒副产物。将水体中产生的消毒副产物从水体 中去除，也是一种好的控制消毒副产物方法。 3 、采用替代消毒剂对水体消毒。从反应机理上看，主要是氯气和有机物反 应产生消毒副产物，如果采用别的消毒剂对水体消毒，也可以有效地控制消毒 副产物的浓度。 在实际生产中，通过控制水体中的有机物的浓度和去除水体中形成的消毒 副产物的难度很大，特别是在自来水处理工艺上。所以采用替代消毒剂对水体 消毒来控制消毒副产物是目前研究的重点。o 。、c 1 0 。、u v 和氯胺都认为是c 1 。的 替代消毒剂，但是o 。不能持续对水体进行消毒，且其生产费用高昂；u v 受水体 的浊度影响较大；氯氨的消毒效果比c l 。差，也形成大量的消毒副产物；在众多 的替代消毒剂中，由于二氧化氯具有以下优点而受到特别的青睐： ( 1 ) c 1 0 ：在失活病毒、隐孢子虫和贾第虫方面比氯气更有效； ( 2 ) c 1 0 。几乎不形成氯仿等有机物； ( 3 ) c l o ：细菌特性几乎不受p h 影响，且杀菌效果明显好于氯气； ( 4 ) c l 晚可用于控制藻类、腐败植物和酚类化合物产生的嗅和味问题； ( 5 ) c l o 。二氧化氯氧化铁、锰、硫化物、氰化物和亚硝酸盐以及许多有机 物： ( 6 ) c l o 。在水中的剩余量，将延长或保证管网水中的消毒作用： 第一章绪论 ( 7 ) c 1 0 7 不与氨反应，也不与溴化物反应形成溴及溴酸盐 ( 8 ) c 1 0 ：在减少杀灭斑贻贝方面是有效的。 第二节二氧化氯在自来水消毒上的应用研究 1 21 二氧化氯理化性质和用途简介 二氧化氯( c l o ：) 在室温下是种黄色或黄绿色气体，具有与氯和臭氧相类似 的刺激性气味，沸点1 1 ，凝固点一5 9 ，气体密度为3 0 9 k g m 3 ，液体密度为 1 6 4 1 0 3k g m 3 。c 1 0 ：的液体与气体极不稳定，在空气中浓度仅l o 就可能爆 炸。c l o 。具有极强的氧化性，其氧化能力是单质c l 。的2 6 倍，杀菌活性极高， 是环氧乙烷的1 0 7 j 倍，但不发生氯代反应。一般认为c 1 0 ：在空气中浓度低于1 m l m 3 对人体无害。 c l o 。易溶于水，溶解度约为c l ：的5 倍，且在水中不水解。与c l 。不同，其 在水中以纯粹的溶解气体的形式存在，不易发生水解反应。c l o 。的水溶液在较高 温度与光照下会生成c l ：与c l o ：，因此应存放在阴凉避光处。c l o 。溶液浓度在 1 0 k g m 3 以下时，基本没有爆炸的危险。 与c l 。比较，c 1 0 ：作为水处理剂有许多优点。c l o 。杀茵效果好，用量少，作 用快。c l o 。的杀茵能力受p h 的影响小。温度升高，c l o 。的杀菌能力增强。c l o 。 杀菌效果持续时间长。c l o 。不仅能杀死细菌，而且能分解残留的细胞结构，并具 有杀孢子和杀病毒的作用。c 1 0 。可以使致癌的稠环化合物降解成无致癌作用的物 质。c l o 。可以去除饮水中的f e ”，m n ”和色、味等。对水中的酚，c 1 0 ：可将其氧 化成醌式支链酸，而经c l 。处理，则会产生嗅味很大的氯酚。c 1 0 。通过释放原子 氧和h c l o 而发生作用，与有机物不发生氯化作用，而c l ，可与有机物发生氯化 作用产生氯甲烷系致癌物。c 1 0 。有效氯含量2 6 3 ，是c l 。的2 6 倍。总之，c 1 0 ： 作为水处理剂，不仅能用于饮用水、冷却水、游泳池用水、水产养殖用水的杀 菌、灭藻，还可以用来处理含有机物的废水。如含酚、氰、苯胺类化合物的废 水，其处理效果均较好。 另外，采用合理的应用方式，可将二氧化氯用于各种场合的消毒、杀菌、 灭藻、乳化、漂白、脱色、保鲜及除异味等，如各种场合下的生活、饮用、自 来水的消毒；食品、饮料厂、发酵工业的设备、管道、容器的最终灭菌消毒：医 第一章绪论 院污水的灭菌处理及卫生、i 临床器械消毒、灭菌、除臭和防腐处理；游泳池循 环水的灭菌消毒；面粉与各种食品的漂白剂；造纸、印染行业的漂白药剂等。 122 二氧化氯灭菌效果研究 二氧化氯灭菌能力强于氯，具有广谱性和高效性。二氧化氯消毒效果依赖 于消毒剂进入悬浮颗粒的能力和微生物对二氧化氯的抵抗能力。n a v a n a r k is “”( 1 9 9 j ) 研究表明二氧化氯在作用2 h 后能有效杀灭大部分指示微生物， 但在2 4 h 作用之后，有微生物重新生长。出现这种情况主要有2 个因素：( 1 ) 一 些有抵抗力的指示微生物进入悬浮颗粒中而能存活下来；( 2 ) 氧化作用使大分子 有机物变小分子有机物，能更好的被存活下来的微生物作为营养源加以利用。 t a d w i g aw i n i e c k a k r u s n e l l 等人“6 1 ( 1 9 9 8 ) 研究二氧化氯对贾第鞭毛虫病菌 ( g i a r d i ai n t e s t i n a l i sc y s t s ) 有杀灭作用。h u a n gj u n l i 等人“”3 ( 1 9 9 7 ) 研究 了二氧化氯对水中主要微生物的灭活作用以及影响因素，包括消毒灭菌的接触 时间、p h 值等，并与液氯消毒效果对比，结果表明二氧化氯对微生物的灭活效 果好于氯，另外研究了二氧化氯对水中主要病毒、藻类和浮游生物的灭活效果 及其影响因素，包括消毒剂的投加量、接触时间和p h 值等，并与液氯消毒效果 对比。二氧化氯对藻类的去除效果同于液氯甚至好于液氯，对病毒和浮游生物 的杀灭效果要明显好于液氯。 c h r isr a d z i m i n s k i 等人“”( 2 0 0 2 ) 研究二氧化氯对b a c i l l u ss u b t i l i s 的灭 活效果，并指出b a c 订l u ss u b t i l i ss p o r e s 可作为原生动物寄生虫指示微生物。 影响因素包括p h 值，水温等。而水中的亚氯酸根离子浓度低于美国环保局所定 的最大污染水平1 0 m g 儿，以及最大用量o 8 9 几。k r i s t e nm r u f f e l l ( 2 0 0 0 ) ”“ 研究p h 值和温度对二氧化氯杀灭c p a r v i u m 卵囊的效果的影响，二氧化氯在 较宽p h 值范围能有效杀灭病菌。b r k i m 。”等( 2 0 0 2 ) 指出军团病菌对二氧化 氯的抵抗力弱于大肠杆菌，随温度和p h 上升，军团病菌更易被杀灭。二氧化氯 对军团病菌有好的杀灭效果。 b e n i t oc o r o n a v a s q u e z 等”4 ( 2 0 0 2 ) 研究4 3 0 二氧化氯自由氯或化合氯 连续消毒对c r y p t o s p o r i d i u mp a r v u m 卵囊的杀灭机理。臭氧和氯或氯胺连续消 毒时有协同灭菌效果，臭氧和二氧化氯连续消毒时无协同效果，二氧化氯和氯 连续消毒时无协同效果或者协同效果很弱，表明二氧化氯灭菌机理不同于臭氧、 第一章绪论 氯和氯胺。二氧化氯对c r y p t o s p o r i d i u mp a r v u m 卵囊的杀灭效果也可以用 c t ( c o n c e n t r a t i o na n dt i m e ) 表示。 黄君礼等。”( 1 9 9 6 ) 研究了c l o ：对脊髓灰质炎病毒i 型( p o l l i v i r u st y p e i ) 、柯萨奇病毒b 3 ( c o x a c k i et y p eb 。) 、艾可病毒2 型( e c h o 一2 ) ，腺病毒7 型 ( a d e n o v i r u st y p e7 ) ，单纯疤疹病毒i 型( h e r p e ss i m p l e x i v i r u si ) 和流行性 腮腺炎病毒( m u m p s ) 的失活效果；同时，还进行了c 1 0 。对水体中一些藻类和浮游 动物的失活效果试验，并均与液氯进行了比较，研究结果表明，c 1 0 。对病毒和浮 游动物的失活效果明显优于液氯，而对藻类的失活效果好于或相当于液氯，这 为c 1 0 。的进一步研究与应用提供了有重要价值的依据。田颖等“4 1 ( 2 0 0 0 ) 选择细 菌、大肠杆菌、氯仿、苯并( a ) 蓖四项指标，对比二氧化氯和氯作为饮水消毒剂 对各项指标的影响。结果表明，二氧化氯投加剂量低于氯；二氧化氯对水中致 癌性物质苯并( a ) 蓖有明显的降解作用，而氯则没有：加氯是产生氯仿的主要原 因而二氧化氯则不产生致癌致歧变的氯仿。 陈春田等”“( 2 0 0 1 ) 用悬液法测定了2 种剂型稳定性二氧化氯对h b s a g 抗原 性破坏作用和对大肠杆菌噬苗体f 2 灭活效果。结果，用非吸附型固体剂型制成 的6 0 0 m g l 二氧化氯溶液作用6 0 m i n ，能破坏h b s a g 抗原性、液体剂型者则需 9 0 0 m g l 二氧化氯作用6 0 m i n 。用该固体剂型所制3 o m g 几二氧化氯溶液作用 5 m i n 比对大肠杆菌噬菌体f ：灭活率达1 0 0 。而液体剂型者需3 o m g 几二氯化氯 作用7 m i n 。 王永仪等o “( 1 9 9 4 ) 研究了二氧化氯杀菌杀藻效果，并在相同条件下，与次 氯酸钠的杀菌效果进行了比较，二氧化氯杀菌杀藻效果优良，效率高，速度快， 且不受环境p h 值以及氨的影响，是一种极有前途的消毒剂，二氧化氯在水中的 残余量比相同条件下次氯酸钠的残余量要高。 李东力等”( 2 0 0 1 ) 研究二氧化氯处理地表水，测定了二氧化氯对水中细菌 总数、大肠菌群、大肠杆菌噬菌体f 。的杀灭效果。1 0 m g 几的二氧化氯对湖水和 较清洁河水作用3 0 m i n ，能完全杀灭其中的细菌，对污染较重的河水中的细菌， 杀灭率为9 9 9 。消毒处理后大肠菌群指标均能达到生活饮用水标准( c l o 。 c l 。+ c l o 。 c l 。并研究了病毒对消毒剂的 抵抗力，依次为：甲型酐炎病毒抗原( h 从g ) p o o v 噬菌体。 秦汉明等”( 2 0 0 1 ) 对二氧化氯消毒杀菌能力进行了试验，水样中含c l o ： 1 0 m g l ，1 0 m i n 可杀灭细菌总数9 4 、大肠菌群9 9 8 放置2 0 m i n 可杀灭细菌总 数、大肠菌群近1 0 0 ：水样中含c 1 0 。低至o 1 j m g l ，放置6 0 m i n 可杀灭细菌总 数9 3 、大肠菌群9 4 ；水样经凝聚、搅拌、静置后，上层清液含c l o 。o 1 5 m g 几， 放置2 0 m i n 可杀灭细菌总数近1 0 0 。可见二氧化氯是十分理想的消毒剂。 汪春翔等。”( 2 0 0 2 ) 研究二氧化氯对枯草杆菌黑色变种芽胞、大肠杆菌与金黄色 葡萄球菌杀灭作用。结果表明含二氧化氯1 j 0 m g l 溶液对悬液中枯草杆菌黑色 变种芽胞作用1 5 m i n ，对悬液中大肠杆菌与金黄色葡萄球菌分别以含二氧化氯 l jj i ) g l 与2 0j i 】g l 的溶液作用8 m i n ，杀灭率均为l o o 。 1 2 3 二氧化氯消毒消毒副产物研究 12 31 有机消毒副产物研究 黄君礼等”23 ( 1 9 9 1 ) 以水中黄腐酸及其十几种模拟化合物为前驱物质，研 究二氧化氯( c 1 0 ：) 对三氯甲烷形成的影响，并与液氯进行了比较，结果表明c 1 0 ： 几乎不形成三氯甲烷，认为c 1 0 。是优良的液氯替代消毒剂之一。 李海波等。”( 1 9 9 7 ) 通过g c m s 分析研究，得出结论，c 1 0 。氧化水中有机物的 能力优于液氯；c 1 0 ? 与水中f a 等各种有机物作用不形成氯仿等有机卤代物，而 液氯与之作用却产生了j 2 7 的有机卤代物。 王永仪等。“3 ( 1 9 9 5 ) 研究二氧化氯与氯消毒时三氯甲烷的形成量。结果表明， 氯可以和水中有机物反应形成三氯甲烷，其形成量随水中有机物含量、氯投加 量、p h 值的升高而升高。当c o d 为3m g l ，投氯量为7 m g l ，经4 8 h 反应后，三 第一章绪论 氯甲院形成量将超过国家标准规定的6 0 ug l 。二氧化氯不与有机物反应形成三 氯甲烷。1 1 3 3 m g l 的二氧化氯与c o d 为2 6 7 m g l 的水样经4 8 h 反应三氯甲烷 形成量低于检出限，二氧化氯与氯复配使用也可抑制三氯甲烷的生成，但二氧 化氯对已形成的三氯甲烷无去除作用。 战威等。”( 1 9 9 j ) 研究氯胺和二氧化氯消毒饮水后只产生少量或不产生 t h m s ，两者联合消毒产生的t h m s 量比单独用氯胺消毒产生的t h m s 量还要低。 d h 值、温度、反应时间、原水有机污染程度等因家对两种消毒剂联合消毒水样 后三卤甲烷的产生有一定的影响。应用c l o ! 消毒饮用水，可有效控制水中c h c l 。 等有机卤代物的生成，c 1 0 ：是优良的替代液氯的新型消毒剂之一。 j s w i e t l i k 等。”( 2 0 0 0 ) 研究二氧化氯处理后颗粒活性炭对天然有机质的吸 收作用。研究低分子量的天然有机质消耗的二氧化氯少。a l o p e z 等( 1 9 9 7 ) 研究二氧化氯对杀虫剂的降解作用。m a r t i nr j e k e l ( 1 9 9 8 ) 研究二氧化氯预氧 化可以强化对颗粒物的去除效果。a s c h n e l l 。8 1 ( 2 0 0 0 ) 用二氧化氯替代部分氧 化剂可以减少氯代有机物的形成，强化生化效果。k e n n e t hl f r o e s e 等人 。”( 1 9 9 9 ) 研究二氧化氯处理水样时不会产生醛类。而氯消毒时会产生，受p h 值、 温度、反应时间和氯氨氮比影响，在p h 9 ，氯氨氮比1 5 、反应时间2 h ，温度为 2 0 时，自由氯消毒产生的醛类最多。j o s er p a r g a 等”( 2 0 0 1 ) 研究二氧化氯 对氰化物的氧化去除作用。，a m d i e t r i c h “”( 1 9 9 5 ) 二氧化氯对藻类代谢物的 氧化作用，可以去除嗅、味。c h e n y uc h a n g 等“2 “1 ( 2 0 0 0 ) 研究二氧化氯消毒副 产物的形成和控制措施，二氧化氯以香酸、邻轻基苯甲酸、腐殖酸作为前体物， 研究t h m s 和h 从s 的形成。 c j m o u d g a l 等“4 3 ( 2 0 0 0 ) 研究消毒副产物的潜在健康风险，用定量构效毒 性关系研究。c h e n y uc h a n g 等“”( 2 0 0 1 ) 研究二氧化氯作为消毒剂对于水中不同 性质的有机物形成消毒副产物的情况，吸附树脂( a d s o r b e n tr e s i n ) ) ：a d 一4 ， x a d7 将原水中有机物分成三个组，研究有机物官能团的结构，反应趋势和与二 氧化氯形成副产物的能力。 123 2 无机消毒副产物 在一般条件下，c l o 。一很难与常见的还原剂反应，到目前为止，还没有找到 种化学方式消除c 1 0 。一。所以c l o 。必须在c l o 。形成期间消除，而不能由其后的 氧化还原反应来消除。在国外，发生器技术中可行的方法之一是利用氯和 第一章绪论 浓亚氯酸钠溶液在真空下反应，其二氧化氯产率超过9 5 ，过量的氯减少到j 以下。