淺談飲用水的二氧化氯凈化技術

王晨芳 馬一鳴

一·前言

水是人類生活的命脈，城市生活離不開城市供水，飲用水質量的好壞關系著一個國家國民身體的健康，更對國家的發展有著深遠的影響。隨著時代的不斷進步，人們對飲用水水質的要求也在不斷地提高，為適應凈水事業的發展，有關部門進行大量科研工作，取得了喜人的成果。但是另一方面，隨著水源污染的日益嚴重，飲用水的凈化問題也成為國家面臨的一項嚴峻的考驗。傳統的液氯消毒雖然投資少，但液氯與水體中的某些天然有機物易形成危害人類健康的鹵化物，因此，尋求替代氯的高效消毒劑成為一段時期來水務科技工作者的當務之急，而在眾多的消毒劑中，二氧化氯具有廣譜殺菌能力，具有很強的反應活性和氧化能力且其消毒效果不受PH值得影響，并且在凈化過程中基本不生成有害的鹵化物，在發達國家早已經有了普遍的應用。我國從九十年代開始在一些中小型水廠相繼實施二氧化氯消毒法，至今已有數百家水廠實施。

二·二氧化氯的消毒機理

二氧化氯是一種廣譜性的消毒劑，它對微生物的滅活機理原則上與一般氧化劑類消毒劑相同。首先它進入微生物體內，破壞微生物體內的酶和蛋白質以達到滅活微生物的目的，但二氧化氯的消毒機理的獨特之處在于：首先，二氧化氯對細胞壁有較強的吸附和穿透能力，特別是在低濃度時更加突出，因此它比一般的消毒劑更易進入微生物體內，即在同等條件下它對微生物的滅活機會增加；其次，二氧化氯的共軛結構及其獨特的電子轉移機制導致它具有較強的氧化能力。

二氧化氯通過兩種機理滅活微生物。一是二氧化氯與微生物體內的生物分子反應，氧化，破壞微生物蛋白質中的部分氨基酸，從而通過快速的抑制微生物體內蛋白質的合成來破壞微生物，最終導致微生物的滅活或者死亡。由于細菌、病毒、真菌都是單細胞的低級微生物，其酶系分布于細胞表面，易于受到二氧化氯的攻擊而失活。而人和動物細胞中，酶系位于細胞質中，受到外部系統的保護，二氧化氯難以和酶直接接觸，故對人和的危害較小。二是影響微生物的生理功能，破壞微生物的外部細胞膜。最近的文獻報道，二氧化氯明顯改變了微生物外部細胞膜的蛋白質和油脂，從而增大了細胞膜的滲透性。

三·二氧化氯凈化飲用水的優勢

二氧化氯對病毒和細菌的滅活能力非常好，其殺菌效果不受細胞表面負電性的影響。有研究表明，二氧化氯可能通過單純擴散的方式透過細胞膜，不需要載體蛋白參與，因此二氧化氯的殺菌作用不受細菌的代謝活力影響，這一特點導致二氧化氯幾乎對一切會導致水介傳染病的病原微生物均有很好的滅活效果。

二氧化氯在凈化飲用水時幾乎不產生鹵代消毒副產物。二氧化氯與有機物的反應特性導致它與有機物的反應類型是氧化而不是取代。盡管二氧化氯在消毒過程中會產生一定的亞氯酸鹽和氯酸鹽，但通常用于消毒的二氧化氯投加量比較低，并且目前也已經有控制副產物生成的有效措施，因此二氧化氯的安全性被世界安全組織（WHO）定為AI級。

二氧化氯能氧化去除鐵、錳、硫化物等，提高混凝效果，并且去除率比其他的氧化劑高。在原水含錳量0.60～0.72mg/L、濁度3.30～5.20 NTU、PH值7.0～8.0的條件下，當二氧化氯和液氯的投加量均為6.0 mg/L，它們分別在投加混凝劑的同時、之前10 min、之后20 min投加時發，前者濾后水錳的去除率分別比后者高40.3%、20.37%、2.33%。

二氧化氯可以有效去除由藻類或腐敗生物引起的嗅、味、色，有效去除致臭的氯酚類化合物，除臭效果比氯要好。并且其消毒效果基本不受PH值和氨氮的影響，在黑暗條件下具有較好的穩定性，可以保持持續消毒能力。

四·二氧化氯凈化飲用水的主要問題

研究表明，二氧化氯在凈水過程中產生的副產物主要包括兩部分：一是被其氧化生成的有機副產物，二是本身被還原產生的無機副產物。其中亞氯酸鹽和氯酸鹽為最大的弊病，其中以亞氯酸鹽作用最強。研究人員認為二氧化氯及其副產物的不利影響主要在于它的強氧化性和對人體神經系統的毒害作用。并且二氧化氯的發生器優化運行控制有一定的難度，運行不佳時容易導致原料如氯、亞氯酸鹽。氯酸鹽等進入水體，并由此引起更多副產物的形成。

二氧化氯制作成本高，相關的實驗分析手段還不夠完善。

五·二氧化氯凈化飲用水的研究方向

目前對二氧化氯凈化飲用水技術的研究主要在三個方面：1、二氧化氯預氧化技術。二氧化氯預氧化可從一定程度上破壞原水的膠體、氧化分解有機物和藻類，減少它們對絮凝過程的干擾，在一定程度上提高常規處理工藝對污染物質的去除效果，在去除水中的天然有機物和其他微污染物質上有獨有的功效。2、二氧化氯消毒技術。早在20世紀40年代，一些學者就對二氧化氯的滅菌效率進行過探討，但二氧化氯消毒真正被重視和普遍應用是在20世紀70年代，人們已經認識到氯消毒的自來水中存在的有機鹵代物及其危害性。二氧化氯對絕大多數細菌和病原微生物的高效率滅活作用和其低危害性值得我們更加深入的研究和開發。3、二氧化氯有害副產物的生成抑制和去除。二氧化氯凈化飲用水的副產物中由于有機副產物很少，毒害作用小，所以我們應當把更多的注意力放在無機副產物上。無論哪種二氧化氯的發生方法，都不可避免的產生亞氯酸鹽、氯酸鹽等副產物。而隨著對二氧化氯研究的深入，二氧化氯發生器性能不斷提高，發生方法不斷改善，二氧化氯的純度在不斷地增加，從而有效的減少了投加二氧化氯產生的有害副產物量。其次是對低濃度二氧化氯及其相關成分檢測手段還不夠完善，應對這方面進行研究與學習。

結語

二氧化氯作為一種新型飲用水消毒劑已越來越受到國家和科研工作者的關注，它與傳統的消毒劑液氯相比具有一系列的優越性。無論是從技術上還是經濟上都是可行的，它在飲用水凈化處理方面的潛力巨大。盡管在發生和消毒過程中還存在著許多的問題，但是它的優勢也不可否認，我們要在將來的研究中降低二氧化氯的發生成本，減少其副產物的危害，使二氧化氯在飲用水處理中得到廣泛的應用

參考文獻：

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