浅谈饮用水的二氧化氯净化技术

王晨芳 马一鸣

一·前言

水是人类生活的命脉，城市生活离不开城市供水，饮用水质量的好坏关系着一个国家国民身体的健康，更对国家的发展有着深远的影响。随着时代的不断进步，人们对饮用水水质的要求也在不断地提高，为适应净水事业的发展，有关部门进行大量科研工作，取得了喜人的成果。但是另一方面，随着水源污染的日益严重，饮用水的净化问题也成为国家面临的一项严峻的考验。传统的液氯消毒虽然投资少，但液氯与水体中的某些天然有机物易形成危害人类健康的卤化物，因此，寻求替代氯的高效消毒剂成为一段时期来水务科技工作者的当务之急，而在众多的消毒剂中，二氧化氯具有广谱杀菌能力，具有很强的反应活性和氧化能力且其消毒效果不受PH值得影响，并且在净化过程中基本不生成有害的卤化物，在发达国家早已经有了普遍的应用。我国从九十年代开始在一些中小型水厂相继实施二氧化氯消毒法，至今已有数百家水厂实施。

二·二氧化氯的消毒机理

二氧化氯是一种广谱性的消毒剂，它对微生物的灭活机理原则上与一般氧化剂类消毒剂相同。首先它进入微生物体内，破坏微生物体内的酶和蛋白质以达到灭活微生物的目的，但二氧化氯的消毒机理的独特之处在于：首先，二氧化氯对细胞壁有较强的吸附和穿透能力，特别是在低浓度时更加突出，因此它比一般的消毒剂更易进入微生物体内，即在同等条件下它对微生物的灭活机会增加；其次，二氧化氯的共轭结构及其独特的电子转移机制导致它具有较强的氧化能力。

二氧化氯通过两种机理灭活微生物。一是二氧化氯与微生物体内的生物分子反应，氧化，破坏微生物蛋白质中的部分氨基酸，从而通过快速的抑制微生物体内蛋白质的合成来破坏微生物，最终导致微生物的灭活或者死亡。由于细菌、病毒、真菌都是单细胞的低级微生物，其酶系分布于细胞表面，易于受到二氧化氯的攻击而失活。而人和动物细胞中，酶系位于细胞质中，受到外部系统的保护，二氧化氯难以和酶直接接触，故对人和的危害较小。二是影响微生物的生理功能，破坏微生物的外部细胞膜。最近的文献报道，二氧化氯明显改变了微生物外部细胞膜的蛋白质和油脂，从而增大了细胞膜的渗透性。

三·二氧化氯净化饮用水的优势

二氧化氯对病毒和细菌的灭活能力非常好，其杀菌效果不受细胞表面负电性的影响。有研究表明，二氧化氯可能通过单纯扩散的方式透过细胞膜，不需要载体蛋白参与，因此二氧化氯的杀菌作用不受细菌的代谢活力影响，这一特点导致二氧化氯几乎对一切会导致水介传染病的病原微生物均有很好的灭活效果。

二氧化氯在净化饮用水时几乎不产生卤代消毒副产物。二氧化氯与有机物的反应特性导致它与有机物的反应类型是氧化而不是取代。尽管二氧化氯在消毒过程中会产生一定的亚氯酸盐和氯酸盐，但通常用于消毒的二氧化氯投加量比较低，并且目前也已经有控制副产物生成的有效措施，因此二氧化氯的安全性被世界安全组织（WHO）定为AI级。

二氧化氯能氧化去除铁、锰、硫化物等，提高混凝效果，并且去除率比其他的氧化剂高。在原水含锰量0.60～0.72mg/L、浊度3.30～5.20 NTU、PH值7.0～8.0的条件下，当二氧化氯和液氯的投加量均为6.0 mg/L，它们分别在投加混凝剂的同时、之前10 min、之后20 min投加时发，前者滤后水锰的去除率分别比后者高40.3%、20.37%、2.33%。

二氧化氯可以有效去除由藻类或腐败生物引起的嗅、味、色，有效去除致臭的氯酚类化合物，除臭效果比氯要好。并且其消毒效果基本不受PH值和氨氮的影响，在黑暗条件下具有较好的稳定性，可以保持持续消毒能力。

四·二氧化氯净化饮用水的主要问题

研究表明，二氧化氯在净水过程中产生的副产物主要包括两部分：一是被其氧化生成的有机副产物，二是本身被还原产生的无机副产物。其中亚氯酸盐和氯酸盐为最大的弊病，其中以亚氯酸盐作用最强。研究人员认为二氧化氯及其副产物的不利影响主要在于它的强氧化性和对人体神经系统的毒害作用。并且二氧化氯的发生器优化运行控制有一定的难度，运行不佳时容易导致原料如氯、亚氯酸盐。氯酸盐等进入水体，并由此引起更多副产物的形成。

二氧化氯制作成本高，相关的实验分析手段还不够完善。

五·二氧化氯净化饮用水的研究方向

目前对二氧化氯净化饮用水技术的研究主要在三个方面：1、二氧化氯预氧化技术。二氧化氯预氧化可从一定程度上破壞原水的胶体、氧化分解有机物和藻类，减少它们对絮凝过程的干扰，在一定程度上提高常规处理工艺对污染物质的去除效果，在去除水中的天然有机物和其他微污染物质上有独有的功效。2、二氧化氯消毒技术。早在20世纪40年代，一些学者就对二氧化氯的灭菌效率进行过探讨，但二氧化氯消毒真正被重视和普遍应用是在20世纪70年代，人们已经认识到氯消毒的自来水中存在的有机卤代物及其危害性。二氧化氯对绝大多数细菌和病原微生物的高效率灭活作用和其低危害性值得我们更加深入的研究和开发。3、二氧化氯有害副产物的生成抑制和去除。二氧化氯净化饮用水的副产物中由于有机副产物很少，毒害作用小，所以我们应当把更多的注意力放在无机副产物上。无论哪种二氧化氯的发生方法，都不可避免的产生亚氯酸盐、氯酸盐等副产物。而随着对二氧化氯研究的深入，二氧化氯发生器性能不断提高，发生方法不断改善，二氧化氯的纯度在不断地增加，从而有效的减少了投加二氧化氯产生的有害副产物量。其次是对低浓度二氧化氯及其相关成分检测手段还不够完善，应对这方面进行研究与学习。

结语

二氧化氯作为一种新型饮用水消毒剂已越来越受到国家和科研工作者的关注，它与传统的消毒剂液氯相比具有一系列的优越性。无论是从技术上还是经济上都是可行的，它在饮用水净化处理方面的潜力巨大。尽管在发生和消毒过程中还存在着许多的问题，但是它的优势也不可否认，我们要在将来的研究中降低二氧化氯的发生成本，减少其副产物的危害，使二氧化氯在饮用水处理中得到广泛的应用

参考文献：

[1]饮用水二氧化氯净化技术.张金松.尤作亮.北京：化学工业出版社，2002.12

[2]二氧化氯作为消毒剂在饮用水处理中的应用 代园园、员建1009-0177（2011）01-0004-04

[3]试谈我国二氧化氯发生技术现状和发展趋势 严以强