浅谈二氧化氯在饮用水消毒中的消毒特性

王丰科

胜利油田供水公司，山东 东营 257000

在给水、净水工艺中，杀菌消毒是至关重要的一个环节。目前，消毒的方法有很多，如氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒等。由于液氯的价格低廉、消毒能力强、货源充足等优点，现今我国大部分自来水厂还采用液氯进行水的消毒。但是，液氯在消毒过程中会产生致癌的有机卤代物，且杀菌效果受PH值影响很大。近20年来，随着欧美国家在水厂和其他行业广泛使用二氧化氯和国内对其在消毒方面的认识和研究的加深，二氧化氯正逐步成为氯消毒的替代物，其杀菌能力比液氯消毒强，杀菌效果不受水的PH值影响，只发生氧化作用不发生氯化作用达到消毒效果，避免了有机卤代物的问题，这是我国饮用水消毒技术的一项变革。

1 液氯消毒存在的弊端

液氯对去除水中有机物效果不理想，氯在PH值较高时消毒效力大幅度下降且与水中存在的腐殖质及其他有机物作用会产生氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷等有机卤代物。其中氯仿、溴仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷等有机卤代物含量最多。科学家经过大量动物实验研究证明，氯仿为致癌物，二溴一氯甲烷具有使肝、肾中毒的作用，它们对人体的危害已被世界公认。美国、加拿大、日本等国家的学者经调查研究发现，在有机卤代烃含量高的区域，胃癌、肝癌和膀胱癌的发病死亡率明显增高。

2 二氧化氯的物理性质及消毒机理

二氧化氯（ClO2）气体是具有和氯相似的刺激性气体，易溶于水，它的溶解度是氯气的5倍。二氧化氯水溶液的颜色随浓度的增加由黄绿色转成橙色。它在水中是纯粹的溶解状态，不与水发生化学反应，所以它的消毒作用受水的PH值影响极小。二氧化氯易挥发，其液态和气态极不稳定，温度升高、曝光或与有机质接触均会发生爆炸，故通常现场制备，即时使用，存放于阴凉避光处。二氧化氯溶液浓度在10g/L以下时，基本没有爆炸危险。一般水厂所用二氧化氯很少超过4g/L，加注量基本为0.1～5mg/L。

二氧化氯主要通过释放新生态氧而起消毒作用。在水中反应如下：

新生态氧具有很强的氧化能力，对微生物细胞壁有较好的吸附和渗透性能，可有效地氧化细胞内含巯基（-SH）的酶，从而快速抑制细胞内蛋白质的合成，使蛋白质中的氨基酸氧化分解，从而将菌藻分解杀死。另外，对水中有机物的氧化，氯气以亲电取代为主，而二氧化氯以氧化还原为主，能将腐殖酸、富里酸等降解且产物不以三氯甲烷形式存在。

3 二氧化氯的净水消毒特性

3.1 消毒效果好、作用快、持续时间长

二氧化氯溶于水后，基本上是以纯粹的溶解气体形式存在。它在水中的扩散速度与渗透能力都比氯快，特别是低浓度时更突出，0.5ml/L的二氧化氯作用5min之后即可杀灭99%以上的异养菌，杀菌率维持12h不变，作用时间长达24h后杀菌率才下降为86.3%。这维持了管网中的持续消毒能力，抑制配水管网细菌再生，可防止出现水质的“二次污染”。

3.2 消毒作用受pH值影响小

二氧化氯消毒效果基本不受介质pH值的影响，在pH值6～10范围内均有很强的消毒能力。在碱性条件下，其消毒效果比氯气好得多，在pH值8.4～8.7范围时，0.5mg/L二氧化氯杀菌率达99.5%～100%，而在同样条件下，0.5mg/L氯气杀菌率仅为46.8%～74.6%。

3.3 消毒效果不受氨的影响

若水中含有一定量的氨时，氯气的消毒效果会明显下降，而二氧化氯的消毒效果基本上不受影响。同时，二氧化氯对氨氮、氩氮的去除效果比使用液氯好，实践证明，玉林市自来水公司另一辅助水源为南流江水，当原水中两氮较高时，使用二氧化氯消毒出厂水两氮含量经检测均比使用液氯时低。

3.4 随着浓度与温度升高，二氧化氯消毒能力增强

温度越高，二氧化氯的杀菌效果越好，这一点弥补了二氧化氯因温度升高而使溶解度下降的缺点。所以二氧化氯最佳使用季节为夏季。

3.5 二氧化氯毒性低，消毒不产生气味和有毒物质

二氧化氯为微毒性广谱杀菌消毒剂，半致死量LD50为8600mg/kg。但是美国环保局1995年规定要求使用二氧化氯消毒的水厂出厂水中二氧化氯不得超过0.8～1.0mg/L。当水中含有酸类物质时，用二氧化氯消毒不会产生氯酸的气味，与水中腐殖酸及有机物反应，不会生成致癌作用的三氯甲烷，对人体没有危害。而且二氧化氯可使致癌的稠环化合物如三、四苯环并芘降解成无致癌物质。另外，二氧化氯具有杀死细菌、病毒和芽孢作用，不仅能杀死微生物，而且能分解残留的细胞结构，并具有杀孢子和杀病毒作用。二氧化氯还可以去除饮用水的F e3＋、M n2＋和色味等。

4 二氧化氯与其他消毒剂的比较

名称 氯（CL2）臭氧（O2）二氧化氯（CIO2）优点 使用方便，操作简单，水中溶解度较高，综合成本低.强氧化剂，杀菌能力强、速度快，PH值及氨的影响小强氧化剂能快速除水中铁及锰，杀菌能力强、消毒性久，PH值及氨的影响小。缺点 不宜储存，PH值及氨影响大，杀菌速度一般，会产生致癌物，杀灭率低。水中易分解，不能保持杀菌消毒的持久性,半衰期仅20min(20℃)；成本高，电耗大，设备操作运行复杂不易贮存、运输

副产物三卤甲烷，卤代酮、卤代丙烯腈、卤代醋酸、三氯硝基甲烷、氯化氰、甲醛、乙醛基化合物（其中有毒醛类物质有甲醛、乙醛、乙二醛、甲基乙二醛）、含氧酸类、羰酸类；有溴离子存在时，会生成溴酸盐、溴仿等可疑致癌物无毒的含氧基（-COOH）产物、醌支链酸，不会生成THMs

从上表可以看出，二氧化氯的优势明显（特别适合于受有机物污染的水源），不但氧化能力、杀菌能力强，受pH值和氨的影响小，而且不会生成致癌物和可疑致癌物，饮用水中投加少量二氧化氯还能有效抑制THMs的生成。

5 结论

二氧化氯作为替代液氯进行饮用水的消毒和进行水处理的新型药剂已被世界公认，并成大势所趋。目前，我国已拥有用高纯二氧化氯替代液氯进行饮用水消毒的成熟技术，采用二氧化氯进行饮用水消毒的成本较液氯仅高出 0.0035元/t水。供水水质的好坏关系到每个人的身心健康，也关系到一些用水行业的发展，从而影响到整个国民经济的发展。因此，希望国家尽快出台一些相关的政策法规，使给水行业和二次供水单位的饮用水液氯消毒早日改为CLO2消毒。