二氧化氯的性質及作用
 
一、二氧化氯的性質
    二氧化氯是由漢費萊‐戴維先生于1811年發現的。1843年時米隆用鹽酸將氯酸鉀酸化獲得了一種黃綠色氣體，並將這一氣體吸收在堿性溶液裏獲得了亞氯酸鹽(以及氯酸鹽)，而米隆沒有將這種氣體作爲二氧化氯識別。1811年Garzaralli-Thumlackh鑒別出這種氣體是二氧化氯和氯氣的混合物。
    二氧化氯爲黃紅色氣體，帶有一種辛辣氣味，在空氣中的體積濃度超過10%時便有爆炸性，但在水溶液中則無危險性。比重爲3.09克/升(11℃)，熔點-59.5℃，沸點9.9℃(壓力爲731mmHg時的沸點)。在20℃和30mmHg壓力下，二氧化氯在水中的溶解度爲2.9克/升。在水中能被光分解，與氨不起反應。對人體有刺激，當大氣中二氧化氯含量爲14mg/L時，就可使人覺察；45mg/L時，明顯地刺激呼吸道。二氧化氯的揮發性較大，稍一曝氣即從溶液中逸出。溫度升高、曝光或與有機質相接觸，會發生爆炸。因此，在實際應用中，二氧化氯須避光保存，一般情況下，現場制備，現場使用。
二、二氧化氯的作用
1、二氧化氯殺滅病菌和病毒的作用
    二氧化氯是一種廣譜型的消毒劑，它對水中的病原微生物，包括病毒、細菌芽孢、配水管網中的異養菌、硫酸鹽還原菌及真菌等均有很高的殺滅作用。
    二氧化氯能在pH值很寬的範圍內殺滅大腸杆菌，其殺滅效果與溫度T有關，是溫度（1/T）的函數，這一優點彌補了因溫度升高而使二氧化氯在水中溶解度降低的缺點。二氧化氯在水中的擴散速度較氯快，所以在低濃度時較氯更爲有效。二氧化氯對孢子的殺滅作用比氯強，對水中的放線菌、野生菌種、孢子體等均有較好的殺滅作用。
2、二氧化氯的氧化作用
2.1 二氧化氯對錳的氧化
    二氧化氯能夠把二價錳氧化成四價錳，使之形成不溶于水的二氧化錳(MnO2)，即：
2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+12H++2Cl-
    通過氧化，二氧化氯對錳的去除率爲69%～81%，而氯對錳的去除率僅爲25%，一般二氧化氯的投加量爲5.0mg/L。
2.2 二氧化氯對鐵的氧化
    二氧化氯同樣也能夠把二價的鐵氧化成三價的鐵，形成氫氧化鐵沈澱，即：ClO2+5Fe(HCO3)2+13H2O=5Fe(OH)3+10CO32-+Cl-+21H+
    通過氧化，二氧化氯對鐵的去除率爲78%～95%，而氯對鐵的去除率僅爲50%左右，一般二氧化氯的投加量爲2.0mg/L。
2.3 二氧化氯對硫化物的氧化
    二氧化氯在pH值5～9的區間內，很快將硫化物(S2-)氧化成硫酸鹽(SO42-)，即：
8ClO2+5S2-+4H2O=5SO42-+8Cl-+8H+
    當二氧化氯的投加量爲3.0mg/L時，硫的去除率爲81%。
2.4 二氧化氯對氰化物的氧化
    二氧化氯可以將氰化物氧化成二氧化碳和氮，即：
2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2Cl-
    當氰化物的濃度爲3.0mg/L，二氧化氯的投加量爲5.0mg/L，其氰化物的去除率一般都大于85%。
2.5 二氧化氯對苯酚的氧化
    二氧化氯對苯酚的氧化去除效果隨著二氧化氯投加量的增加而提高(它對苯酚的去除率明顯優于液氯)。當源水中苯酚濃度爲2.0mg/L加5mg/L 二氧化氯時，苯酚的去除率一般大于85%。傳統的氯消毒隨著液氯投加量的增加，氯代酚的量隨之增加，而投加二氧化氯時，則基本上不形成氯代酚。
2.6 二氧化氯對有機物的氧化
    二氧化氯對有機物的的氧化降解，與氯所不同的最大特點是，它不會生成有機氯代物。二氧化氯可以控制三鹵甲烷(THMS)的形成，減少總有機鹵的生成。衆所周知，三鹵甲烷的前驅物質通常有以下3類：一類是天然大分子有機物，如腐殖酸、灰黃黴酸等；另一類是小分子有機物，如酸類化合物、苯胺、苯醌、氨基酸等多種有機物；第三類是藻類及代謝産物。
    我們知道，黃腐酸是腐殖質的主要組成物質，腐殖質裏黃腐酸(FA)的含量高達90%。通過研究和試驗表明，二氧化氯與黃腐酸幾乎不生成氯仿，而液氯與黃腐酸反應，則會生成大量氯仿。而且，氯仿的生成量隨著液氯的投加量和水中腐殖質含量的增加而增加。
三、應用範圍（水處理中）
    各種供水系統的消毒、除鐵、除錳、除味、脫色、滅藻
    高樓供水的二次消毒
    醫院汙水消毒
    市政汙水消毒、脫色、除臭
    循環冷卻水殺菌、滅藻、剝離粘泥
    遊泳池水、景觀用水消毒
    中水回用中的消毒、除臭、脫色
    含氰、含酚廢水的無害化處理印染等行業汙水的脫色漂白處理石油注井水的殺菌消毒、除垢
四、二氧化氯與其它幾種消毒産品的比較（水處理中）
    在水處理中常用的消毒劑有液氯、臭氧、二氧化氯、氯胺和紫外線等，應用較多的是液氯、臭氧和二氧化氯。
    目前在我國液氯仍然是水處理過程中應用最多的消毒劑，這主要是由于它應用曆史長，積累了豐富的運行管理數據，並且成本低、運輸方便、在管網中可保持一定的持續殺菌效果的原因。但隨著全球環境汙染的加劇，在對一些遭受汙染的水源進行處理時，氯化處理常需投加過量的氯氣，研究證明這往往易生成大量的有機鹵化物（如三氯甲烷）而造成水體的二次汙染。對人體的健康産生潛在的危害。另外一些中小型水廠或汙水處理廠采用氯氣消毒，不僅占地面積大，而且由于管理不善常産生一些人身傷害事故。因此，近年來各國都在研究替代氯氣進行消毒的新一代消毒劑。
    臭氧是一種優良的消毒劑，其殺菌效果好，且一般無有害副産物生成。但目前臭氧發生裝置的産率通常較低，設備昂貴，安裝管理複雜，運行費用高，而且臭氧在水中溶解度低，衰減速度快，爲保證管網內持續的殺菌作用，必需和其它消毒方法協同進行。紫外線消毒也是近來發展的一種新型消毒方法，它是通過對水體進行紫外線輻射，將水中的有害菌殺死，同時不改變水的物理化學性質，且不産生氣味和其它有害的鹵代甲烷等副産物，但該方法對消毒前的原水濁度要求較高，且必須保證一定的水流厚度，當水深較大時殺菌效果急劇下降。故現在只在純淨水等小型高標准水處理中應用較廣。
    二氧化氯是一種強氧化劑和高效殺菌劑，自從美國尼亞加拉水廠最早將其作爲消毒劑以來，在歐洲及美國得到廣泛應用，其綜合指標遠遠好于其他消毒劑，表一對幾種消毒劑的各項指標作了一個綜合比較，通過對比可知，二氧化氯發生器無論在安裝、使用還是維護等方面都較其他消毒産品有很高的優越性，隨著水源汙染的日益加重及人們對水質要求的日益提高，二氧化氯必將成爲廣泛應用的新一代消毒産品。    
    在水處理中使用二氧化氯，主要有如下優勢：
    （1）消毒效果好而且具有持續消毒、殺菌作用。
    （2）消毒效果不受氨的影響。
    （3）在堿性條件下，殺菌效果不受影響。
    （4）對病毒具有強力的殺滅作用。
    （5）對換熱管表面的生物膜具有剝離效果。
    （6）不會形成致癌物如鹵代烴。
    （7）具有脫色、助凝、除氰、除酚、除臭等多種功能。
各種消毒劑的比較見下表：
 
幾種消毒劑的比較