二氧化氯的特性和应用

二氧化氯的特性和应用摘要：一、二氧化氯的消毒灭菌性能在常用消毒剂中，相同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1／2。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。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，用途十分广泛。关键字：二氧化氯特性应用二氧化氯（ClO2）是汉弗莱·戴维于1811年发现的。根根据浓度的不不同，二氧化化氯是一种黄黄绿色到橙黄黄色的气体，分分子量67.45，具有与氯氯气相似的刺刺激气体，760mmmHg时沸点11℃，熔点－59℃，比重为3.09gg/L。二氧化氯氯以自由单体体存在，氯―氧键呈明显显双键特征，键键角117.445°，键长1.47A。Cl/\(Gorrdoneet.all.19772)OO二氧化氯具具有共轭共振振结构，氯的的3d轨道参与C―π键共轭。液液态二氧化氯氯极不稳定，光光照、机械碰碰撞或接触有有机物都会发发生爆炸。二二氧化氯在空空气中的体积积浓度超过10％(v/v)或空气中蒸蒸汽浓度超过过40KPa便有爆炸性性，但在水溶溶液却是十分分安全的。二二氧化氯在水水中的溶解度度是氯的5倍，20℃、10kpa分压时达8.3g//L，在水中溶溶解成黄色的的溶液。与氯氯气不同，它它在水中不水水解，也不聚聚合，在PH2-9范围内以一一种溶解的气气体存在，具具有一定的挥挥发性。一、二氧化氯的的消毒灭菌性性能二氧化氯是是国际上公认认的含氯消毒毒剂中唯一的的高效消毒灭灭菌剂，它可可以杀灭一切切微生物，包包括细菌繁殖殖体，细菌芽芽孢，真菌，分分枝杆菌和病病毒等，并且这些细细菌不会产生生抗药性。二二氧化氯对微微生物细胞壁壁有较强的吸吸附穿透能力力，可有效地地氧化细胞内内含巯基的酶酶，还可以快快速地抑制微微生物蛋白质质的合成来破破坏微生物。1、高效效、强力。在常用消毒毒剂中，相同同时间内到同同样的杀菌效效果所需的ClO2浓度是最低低的。对杀灭灭异养菌所需需的ClO2浓度仅为Cl2的1／2。ClO2对地表水中中大肠杆菌杀杀灭效果比Cl2高5倍以上。二二氧化氯对孢孢子的杀灭作作用比氯强。2、快速速、持久。二氧化氯溶溶于水后，基基本不与水发发生化学反应应，也不以二二聚或多聚状状态存在。它它在水中的扩扩散速度与渗渗透能力都比比氯快，特别别在低浓度时时更突出。当当细菌浓度在在105~106个／mL时，0.5pppm的ClO2作用5分钟后即可可杀灭99％以上的异异养菌；而0.5pppm的Cl2的杀菌率最最高只能达到到75％，试验表表明，0.5pppm的ClO2在12小时内对异异养菌的杀灭灭率保持在99％以上，作作用时间长达达24小时杀菌率率才下降为86.3%。3、广谱谱、灭菌。ClO2是一种广谱谱型消毒剂，对对一切经水体体传播的病原原微生物均有有很好的杀灭灭效果。二氧氧化氯除对一一般细菌有杀杀死作用外，对对芽孢、病毒毒、异养菌、铁铁细菌、硫酸酸盐还原和真真菌等均有很很好的杀灭作作用，且不易易产生抗药性性，尤其是对对伤寒，甲肝肝、乙肝、脊脊髓灰质炎及及艾滋病毒等等也有良好的的杀灭和抑制制效果。ClO2对病毒的灭灭活比O3和Cl2更有效。低低剂量的二氧氧化氯还具有有很强的杀蠕蠕虫效果。4、无毒毒、无刺激。急性经口毒毒性试验表明明，二氧化氯氯消毒灭菌剂剂属实际无毒毒级产品，积积累性试验结结论为弱蓄积积性物质。用用其消毒的水水体不会对口口腔粘膜、皮皮膜和头皮产产生损伤，其其在急性毒性性和遗传毒理理学上都是绝绝对安全的。5、安全全、广泛。二氧化氯不不与水体中的的有机物作用用生成三卤甲甲烷等致癌物物质，对高等等动物细胞、精精子及染色体体无致癌、致致畸、致突变变作用。ClO2对还原性阴阴、阳离子和和氧化效果以以去毒为主（H2S、SO32-、CN－、Mn2+），对有有机物的氧化化降解以含氧氧基团的小分分子化合物为为主，这些产产物到目前的的研究为止，均均证明是无毒毒害用的，并并且ClO2使用剂量极极低，因此用用ClO2消毒十分安安全，无残留留毒性。其安安全性是被世世界卫生组织织（WHO）定为AI级。二氧化化氯作为一个个强氧化剂，它它还具有除藻藻、剥泥、防防腐、抗霉、保保鲜、除臭、氯氯化及漂白色色等多方面的的功能，用途途十分广泛。二氧化氯灭灭菌消毒剂经经美国食品药药物管理局（FDA）和美国环环境保护（EPA）的长期科科学试验和反反复论证，考考验了ClO2对饮用水的的处理效果后后，被确认为为是医疗卫生生、食品加工工中的消毒灭灭菌、食品（肉肉类、水产品品、果蔬）的的防腐、保鲜鲜、环境、饮饮水和工业循循环及污水处处理等方面杀杀菌、清毒、除除臭的理想药药剂，是国际际上公认的氯氯系消毒剂最最理想的更新新换代产品。二、二氧化氯氯灭功消毒剂剂的应用范围围（1）各种种场合下的生生活、饮用、自自来水的消毒毒；（2）餐厅厅、宾馆、家家庭、摊档餐餐具和卫生设设施的灭菌消消毒与空气环环境消毒；（3）食品品、饮料厂、发发酵工业的设设备、管道、容容器的最终灭灭菌消毒；（4）乳品品厂、屠宰厂厂、发酵工业业的设备、管管道、容器的的最终灭菌消消毒；（5）医院院污水的灭菌菌消毒处理；；（6）游泳泳池循环水、浴浴池水的灭菌菌消毒；（7）医疗疗、卫生、临临床器械消毒毒、灭菌、除除臭和防霉处处理；（8）家庭庭、宾馆、饭饭店、水果蔬蔬菜、鱼肉食食品的保鲜及及最终淋洗消消毒和卫生器器具消毒；（9）高层层建筑给水的的二次消毒处处理；(10)配制各种口口腔消毒液、除除臭液及创口口清洗液等；；（11）公公共场所环境境空气、冰箱箱、冷库、办办公室、宿舍舍、车厢及空空调通风系统统的空气清洁洁、消毒、除除臭。也可用用于病家、病病区及病人物物品的杀菌消消毒；（12）鱼鱼虾疾病防治治，池水消毒毒与增氧，杀杀灭毛蚶甲肝肝病毒及磨菇菇生产灭菌消消毒保鲜处理理等，达到防防病、增产、提提质的效果；；（13）鱼鱼虾类加工过过程中消毒控控制杂菌、大大肠杆菌等污污染及保鲜；；（14）动动物禽畜饲养养场舍及饮水水的消毒，蚕蚕茧养殖器具具消毒；（15）中中水回用中的的灭菌与脱臭臭；（16）面面粉与各种食食品的漂白剂剂；（17）造造纸、印染行行业的漂抓药药剂；（18）工工业循环冷却却水的除藻灭灭菌处理；（19）二二氧化氯在注注水采油中作作解堵剂，完完全能够氧化化堵塞岩层的的有机生物质质和任何聚合合物残渣；三、二氧化氯的的氧化性：1、二氧化化氯的氯含量量为35.45∕67.455=52.66%，ClO2中Cl为+4，再转变为-1，2ClO22+10Iˉ+8H+→2Clˉ+5I2+4H2O二氧化氯实实际有效活性性含量为52.6%%×5=2663%，等于Cl2的2.63倍。2、二氧化化氯与水反应应：二氧化氯氯在水溶液中中离解常数（K）很小。ClO2++H2OHCllO2+H2ClO3K=(HCClO2)*(H2ClO3)∕ClO2=1.2××10-7(at220℃)二氧化氯在在水中基本上上保持不离解解的形式，二二氧化氯溶液液对光敏感即即使在黑暗中中，室温下每每天离解率仍仍有2―4%，2℃时离解率可可下降至1%以下。3、二氧化化氯与酚反应应：二氧化氯与与酚反应速度度很快，生成成物为无害的的1、4–苯醌，而氯氯制剂可与酚酚生成氯酚（属属致癌物质），由由于环境污染染日趋恶化，水水中含酚量不不断升高，即即使天然地表表水中酚的浓浓度也可达1ppm，大量氯制制剂消毒中形形成大量氯酚酚，不但严重重危害人类健健康，而且氯氯酚有很强的的刺激味，1ppm浓度也能感感觉，即使有有少量的酚被被氯化也会发发生难闻的臭臭味。ClO2不与酚反应应产生氯酚，在在水处理中有有去除水中的的异味的功能能。4、二氧化化氯与烷、烃烃类反应：一般情况下下二氧化氯不不和烷类生成成氯代烷，与与绝大多数脂脂肪族和芳香香族的烃不发发生反应，而而氯制剂的氯氯化作用可生生成三氯甲烷烷类强致癌物物质。这就是是二氧化氯被被希望作为饮饮用水消毒的的根本原因。5、二氧氧化氯与氨、胺胺反应：氨与氯可生生成氯氨，氯氯氨的杀菌效效果微弱，氯氯氨的形成可可大量消耗氯氯制剂，甚至至在含氨量较较高的合成氨氨、化肥等物物质中，即使使投入极大量量的氯制剂也也难以出现自自由的游离氯氯，使水质中中微生物及藻藻类大量繁殖殖。而二氧化化氯不和氨起起反应，少量量的二氧化氯氯即可对水中中微生物及藻藻类起到有效效杀灭作用：：氨与有机物物可生成伯胺胺、仲胺、叔叔胺等有机胺胺，具有极大大腥臭异味。而而氯制剂和氨氨和一元胺（伯伯胺）相结合合形成氯代氨氨：二氧化氯氯不和氨起反反应，主要和和腥臭作用最最为明显的仲仲胺、叔胺起起氧化分解作作用，因此ClO2对于畜牧养养殖、试验动动物饲养场及及肉类加工等等企业有特殊殊的除腥臭功功能。6、二氧氧化氯对无机机硫化物及有有机硫化物的的反应：二氧化氯在在很宽的pH范围内和硫硫化物、硫化化氢迅速地氧氧化为硫酸盐盐，能迅速地地解除硫化物物的“臭皮蛋”气味，且不不会形成胶体体状硫而堵塞塞设备，二氧氧化氯对硫化化物的氧化作作用，对工业业污水及市政政废水的处理理有十分重大大的意义。硫醇（RSSH）及二硫化化物（RSSR）是有机硫硫的主要成分分，具有令人人极不愉快的的气味，并能能引起恶心呕呕吐。ClO2可迅速地氧氧化有机硫化化物，最终产产物为磺酸类类物质。7、二氧氧化氯对氰化化物的反应：：氰化物毒性性极强，常存存在于金属加加工业（电镀镀）和金属开开采的废水中中，主要有游游离氰化物不不稳定的金属属―氰化物、稳稳定的金属―氰化物。除除后者外，前前二者ClO2在弱碱条件件下（pH<10）即可发生生氧化作用。而而其他氧化剂剂均需在pH>12时发生氧化化作用，ClO2对氰化物氧氧化生成无毒毒的氰酸盐、二二氧化碳、氮氮气。而氯制制剂的氧化作作用生成有毒毒的氯化氰气气体（CNCl），尚需进进行水解处理理。8、二氧氧化氯与铁、锰锰的反应：二氧化氯能能迅速氧化铁铁、锰离子，以以去除铁、锰锰离子造成水水质的沉淀和和着色，氯化化作用的速度度较慢，氯气气氧化水中的的锰离子需要要几天时间，且且不能氧化被被有机物螯合合的铁离子。二氧化氯能能够把二价锰锰氧化成四价价锰，使之形形成不溶于水水的二氧化锰锰(MnO2)，即：2ClO22+5Mn2++6H2O=5MnnO2+12H++2Cl--通过氧化，二二氧化氯对锰锰的去除率为为69%～81%，而氯对锰锰的去除率仅仅为25%，一般二氧氧化氯的投加加量为5.0mgg/L。二氧化氯同同样也能够把把二价的铁氧氧化成三价的的铁，形成氢氢氧化铁沉淀淀，即：ClO2++5Fe(HHCO3)2+13H2O=5Fee(OH)33+10COO32-+Cl--+21H++通过氧化，二二氧化氯对铁铁的去除率为为78%～95%，而氯对铁铁的去除率仅仅为50%左右，一般般二氧化氯的的投加量为2.0mgg/L。四、二氧化氯的的杀菌作用1、二氧化化氯的杀菌机机理二氧化氯分分子的电子结结构呈不饱和和状态，外层层共19个电子，具具有强烈的氧氧化作用力，主主要是对富有有电子或供电电子的原子基基团（如氨基基酸内含巯基基的酶和硫化化物，氯化物物）进行攻击击，二氧化氯氯对细菌的细细胞壁有较强强的吸附和穿穿透能力，从从而有效破坏坏细菌内含巯巯基的酶，可可快速控制微微生物蛋白质质的合成，强强行掠夺电子子，使之成为为失去活性和和改变性质的的物质，从而而达到消毒灭灭菌和除臭的的目的，故二二氧化氯对细细菌、病毒等等有很强的灭灭活能力。由于细菌、病病毒、真菌都都是单细胞的的低级生物，其其酶系分布于于膜表面，易易受到二氧化化氯的攻击而而失活。人和和动物细胞，酶酶系藏于细胞胞器之中而受受到保护系统统的保护，二二氧化氯难以以和酶直接接接触，即使二二氧化氯能透透过细胞膜，也也很快被细胞胞内保护系统统提供的电子子使二氧化氯氯得到电子而而失去氧化功功能，从而避避免了二氧化化氯对酶系的的攻击破坏。这这里明确地揭揭示了二氧化化氯对微生物物的广谱高效效杀菌作用，而而对人和动物物却是安全无无害的。氯制剂的氯氯化作用，即即能破坏细胞胞膜的渗透性性，又能抑制制细胞体内呼呼吸酶系，使使磷酸转移酶酶失活。这些些作用在微生生物和高等动动物细胞之间间无明显差异异，显示了氯氯化作用在杀杀菌同时也可可对人和动物物的人健康造造成危害。2、二氧化化氯杀菌特性性测定项目二氧化氯浓度作用时间灭菌率测定单位大肠杆菌10mg/L5min100%杀灭上海市卫生防疫疫站金黄色葡萄球菌菌10mg/L5min100%杀灭上海市卫生防疫疫站枯草杆菌黑色变种芽孢50mg/L10min100%杀灭上海市卫生防疫疫站HBSAg50mg/L15min100%有效破破坏上海市卫生防疫疫站HBSAg现场场测试500mg/LL15min99.7%杀灭灭杂菌上海市虹口区卫生防疫站站淋病双球菌1.6mg/LL2min有效杀灭上海市皮肤性病病防治中心白色念珠菌6.25mg//L2min有效杀灭上海市皮肤性病病防治中心梅毒螺旋体25mg/L15min有效杀灭上海市皮肤性病病防治中心阴道毛滴虫25mg/L5min有效杀灭上海市皮肤性病病防治中心空气杀菌（金葡葡菌）0.5mg/MM310min100%杀灭上海第二医科大大学空气杀菌（枯枯草芽孢）3mg/M390min99.95%杀杀灭上海第二医科大大学毒理试验结论微核实验无毒无刺激，无无致突变作用用。急性径口毒性实实验（LD50）2%应用原液55ml/Kgg对小白鼠灌灌胃观察二周周，未见动物物死亡和急性性中毒症状。LD50》5克/Kg。急性吸入毒性实实验（LC50）10l/M33的剂量对动动物进行加热热染毒，染毒毒两小时，观观察两周，未未见动物死亡亡和急性中毒毒症状。LC50》10L//M3。眼黏膜刺激实验验平均指数48小小时后为零，属属无刺激性。多次皮肤刺激实实验刺激指数《300，病理组织织检查积分〈〈4，判定对皮皮肤无刺激性性。重金属含量属正常范围。（上海卫生生防疫站）稳定性实验稳定性强，样样品放置56℃水浴二周后后测二氧化氯氯有效成份在在43.511%（测前含量量为45.811%）下降率为5.02%。（上海卫生生防疫站）3、二氧化氯与与氯制品的杀杀菌特性比较较

氧化作用氯化作用水中的腐植酸氧化作用强，阻阻断了形成卤卤代物的基础础。二氧化氯氯自身不和腐腐植酸起反应生成卤卤化物形成有致癌作用用的卤代烃（THMss)酚氧化生成无害的的对一苯醌，不不生成氯酚生成有致癌作用用且有异味的的氯酚NH3不反应生成氯氨，下降降消毒效果且且对鱼类有害害有机胺氧化仲胺、叔胺胺，去除腥臭臭功能除和伯氨结合生生成氯代胺外外，和仲胺、起起反应，无除除臭功能pHpH影响不大，在在碱性中效果果更佳，对于于工业水处理理采用的磷系系碱运行极为为有利只能在偏酸条件件下作用较大大CN不生成氰化氢，而而且是唯一可可在pH<10条件下可以以氧化的氧化化物生成有毒的氰化化氢硫化物生成硫酸盐作用不明显有机硫化物生成磺酸及磺酸酸盐类物质，有有除臭功能作用不明显杀藻作用破坏叶绿中吡咯咯环，夜间投投放二氧化氯氯以避免日光光对二氧化氯氯破坏，效更更佳有杀灭作用杀菌作用高效消毒剂，破破坏微生物氨氨基酸，使微微生物尸体分分解，难以形形成耐药性及及结垢中效消毒剂，主主要作用于细细胞膜结构，期应用易产产生耐药性铁、锰迅速氧化去除铁铁锰，有消除除水质沉淀及及去色作用能氧化但速度较较慢，不能氧氧化和有机物物螯合的铁离离子氧化杀菌机理只对聚于膜表面面的酶系起作作用，而难以以对藏于高等等动物细胞器器内的酶系起起作用，体现现安全无毒、高高效杀菌的双双重特征对膜表面酶起作作用也能透过过细胞膜而对对细胞内酶系系起破坏作用用，体现了杀杀菌作用和毒毒性间的关系系五、三种常用消消毒剂的比较较名称优点缺点副产物氯﹝Cl2﹞使用方便，操作作简单，水中中溶解度较高高，综合成本本低．不宜储存，受PPH值及氨影响响大，杀菌速速度一般，会会产生致癌物物，杀灭率低低。三卤甲烷，卤代代酮、卤代丙丙烯腈、卤代代醋酸、三氯氯硝基甲烷、氯氯化氰、甲醛醛、乙醛臭氧(O3)强氧化剂，杀菌菌能力强、速速度快，pH值及氨的影影响小水中易分解，不不能保持杀菌菌消毒的持久久性,半衰期仅20minn(20℃)；成本高，电电耗大，设备备操作运行复复杂基化合物（其中中有毒醛类物物质有甲醛、乙乙醛、乙二醛醛、甲基乙二二醛）、含氧氧酸类、羰酸酸类；有溴离离子存在时，会会生成溴酸盐盐、溴仿等可可疑致癌物二氧化氯(CClO2)强氧化剂能快速速去除水中铁铁及锰，杀菌菌能力强、消消毒性久，pH值及氨的影影响小。不易贮存、运输输无毒的含氧基（-COOH）产物、醌醌支链酸，不不会生成THMs从上表可以以看出，二氧氧化氯的优势势明显（特别别适合于受有有机物污染的的水源），不不但氧化能力力、杀菌能力力强，受pH值和氨的影影响小，而且且不会生成致致癌物和可疑疑致癌物，饮饮用水中投加加少量二氧化化氯还能有效效抑制THMs的生成。六、二氧化氯的的国内应用状状况目前我国游游泳池大量使使用的消毒产产品是：三氯氯异氰尿酸钠钠，市场价2万元/吨，一个标标准室内泳池池一年水处理理药剂费用在在8~12万元。而二二氧化氯消毒毒剂在水中稳稳定，不挥发发，药效时间间长，加药次次数大大减少少。因此水处处理费用可省省3~5万元，随着2008年申奥成功功，我国将有有更多、更高高档游泳场馆馆对外营业，传传统的消毒剂剂必然淘汰、而而绿色无毒的的二氧化氯消消毒剂必然是是首选，用量量很大。（一）水处处理行业1、饮用水水消毒美国和西欧欧几乎所有的的水厂均已用用二氧化氯取取代氯气进行行消毒，其特特点是：消毒毒后水口味好好、安全无毒毒，既能降低低毒性物质，又又不产生致癌癌物，使用便便利、安全、综综合费用较低低。由于我国国生产二氧化化氯起步晚、目目前未能形成成产业化，为为此二氧化氯氯在我国水处处理应用上远远远落后发达达国家。目前随着国国家建设部相相关扶持政策策的出台，各各地水厂必将将强制性淘汰汰传统消毒剂剂在饮用水的的应用，这就就给二氧化氯氯在饮用水行行业的迅速推推广带来契机机。可以预见见，对于生活活质量快速提提高13亿人口的中中国，二氧化化氯作为饮用用水消毒剂是是最佳替代品品，其消费量量将是巨大的的。2、在工业循循环冷却水处处理方面工业业循环水PH值呈碱性，氯氯制消毒剂在在应用中受PH值影响杀菌菌能力大大降降低，长期应应用产生抗药药性，不仅用用量越来越大大，而且还需需要几种消毒毒剂交替使用用，即使如此此，也难以达达到理想效果果。而二氧化化氯是靠强氧氧化能力破坏坏微生物细胞胞赖以生存的的酶，阻止蛋蛋白质的合成成过程，从而而将其分解杀杀死。因此二二氧化氯没有有抗药性，且且杀菌广谱。如如在华北制药药总厂终试后后，现年用量量已超过六十十吨。因投加加量小，药效效维持时间长长、不产生抗抗药性、消毒毒费用低，克克服了用几种种消毒剂交替替使用带来的的麻烦及对环环境污染等缺缺点，经济效效益及社会效效益显著。3、在游泳泳池水处理的的应用游泳作为全全民健身运动动项目，随着着人民生活水水平提高，成成为人民最喜喜爱的项目。而而水质的好坏坏是游泳者最最关心的问题题，氯系消毒毒剂在消毒游游泳池水的同同时，产生很很大的刺激性性气味，特别别是室内游泳泳池，游泳者者往往眼发红红、头发变黄黄；而用二氧氧化氯消毒游游泳池水，则则不产生刺激激性气味，而而且祛除异味味，净化水质质，还有增氧氧效果，使游游泳池室内空空气清新池水水湛蓝。（二）医疗疗保健行业用于医疗器器材的消毒、灭灭菌；牙科杀杀菌及口腔含含漱；眼科的的冲洗液、伤伤口冲洗、传传染病源地的的消毒；医院院、宾馆、饭饭店、车船、卫卫生间、殡仪仪馆等场所的的环境消毒、除除臭、且能使使之空气清新新，其综合性性能均优于其其它消毒剂。（三）食品品行业食品用水、纯纯净水、矿泉泉水的杀菌消消毒，食品加加工设备、管管道的杀菌、消消毒、食品、饮饮料等包装袋袋、瓶、盖的的杀菌消毒；；卤类、水产产品、饮料等等防腐保鲜；；果蔬、残留留农药的驱除除；快速杀菌菌、保鲜；食食品冷藏库、冰冰柜等除臭、消消毒。美国、日日本、加拿大大等国家稳定定二氧化氯在在这方面的应应用相当普遍遍，我国的食食品卫生部门门也制定了“稳定二氧化化氯食品添加加剂标准”，目前正在在大力推广应应用。如广东东省外贸一家家肉联加工厂厂，每年用在在肉类消毒，车车间环境及设设备消毒的二二氧化氯用量量就达40多吨。（四）畜牧牧养殖行业近年来，二二氧化氯在畜畜、禽养殖行行业的应用得得到了高速的的发展，国内内许多省、市市畜禽疫病防防治部门相继