二氧化氯用于饮用水消毒的研究分析

来源:http://www.shuizhifenxi.com/ 作者:余氯检测仪 时间:2019-08-12

  摘要:水是人类生命存在的必要成份,人们的日常生活的方方面面离不开它。目前,我国的饮用水净化消毒使用的最广泛的杀菌消毒剂是二氧化氯。但是,随着研究的不断深入,研究人员发现用二氧化氯消毒的饮用水中残留一些毒副产品,可能会危害人体健康。本文探讨了二氧化氯用于饮用水消毒的研究,并在此基础上提出了几点应该引起关注的问题。

  关键词:二氧化氯;饮用水;消毒

  人类作为一个有机体对水的依赖性非常大,人每天都要喝水。俗话说病从口入,饮用水直接决定了一个人健康与否。用二氧化氯对饮用水进行消毒,可以有效预防控制传染性疾病的传播。二氧化氯的物理特性为:常温下为黄绿色气体,溶解在水中变成黄绿色混合液,该混合液在阴暗的条件状态稳定。[1]从1908年二氧化氯用于饮用水消毒开始,它就一直是对饮用水进行消毒的首选产品,并且在世界范围内广泛使用。

  一、二氧化氯对饮用水消毒原理

  二氧化氯通常情况为黄绿色有刺激性气味的气体,在气压超过40千帕的环境下会从气体变为易溶于水的液体。二氧化氯和水中的有机物发生的是氧化反应,所以用二氧化氯对饮用水进行消毒不会生成新的有机卤化物。二氧化氯的渗透性较强,它的液体形态完全由分子组成,能够非常容易的进入细胞。二氧化氯实现消毒作用主要是通过进入细菌的细胞内,破坏它的遗传基因链,进而阻碍细菌进行代谢活动,最终杀死细菌细胞。它的杀菌功能极强,尽管目前细菌的变异情况严重,但是无论哪种细菌都不能避免被二氧化氯杀死的结局。研究表明,二氧化氯在净化水质方面比液氯有明显的优势,随着二氧化氯投入量的增大,它杀菌所用的时间也随之降低,杀菌的效果也更加明显。二氧化氯不仅能够杀菌,还能降低水中氯化物、硫化物和金属离子的含量,这在一定程度上提高了饮用水质量。

  二、二氧化氯毒性

  人们一直以为用二氧化氯对饮用水进行消毒是非常安全的。因为二氧化氯的消毒效果比液氯强,所以液氯逐渐被二氧化氯取代。二氧化氯在消毒过程中不会生成THMs等一系列的有害成分,更不会使水中的使其他发生变异。研究发现,将二氧化氯和液氯结合使用对饮用水进行消毒,可以极大的降低消毒后毒副产物的数量。二氧化氯凭借其强大的氧化作用,能够和消毒后水中含有的能够组合变异成毒副产物的物质发生氧化反应,可以将这些物质的结构改变或者直接消灭这类物质,从而降低毒副产物生成的可能性。

  近几年,科学家们发现,用二氧化氯将饮用水消毒也不是一个万无一失的方法。因为二氧化氯发生还原反应或者二氧化氯本省含有杂质,在消毒结束后,水中会含有大量的含有氯酸盐、亚氯酸盐物质和少量的其他一些有机物质,这些物质中少部分有一定的毒性。实验表明,水中的这些含有氯酸盐、亚氯酸盐的无机物有一定的毒性,能够降低血液中谷胱甘肽的含量,进而使红细胞内高铁血红蛋白增多,导致人体的甲状腺功能受损,影响人体的正常发育。[2]

  为了提高饮用水质量,在用二氧化氯消毒时,应该采取一定的措施将水中超标产物的含量控制在不至于危害人体健康的范围内。许多国家已经规定了饮用水中氯酸盐、亚氯酸盐物质的含量标准。目前,我国现有的法律法规也对饮用水安全标准作出了明确规定。

  三、使用二氧化氯对饮用水消毒注意事项

  1、消毒时选择合适的水源。一般来说,二氧化氯对富里酸、腐殖酸等腐殖物质质含量高的原水的消毒能力强,消毒效果也更加明显。[3]此外,藻类或者酚浓度较高的原水在用二氧化氯处理时,也能达到较好的净化效果。

  2、选择合适二氧化氯生产方式。如果选对了二氧化氯的生产设备,就能生产出质量上乘的二氧化氯,处理原水时就能在很大程度上降低副产物的产量,提高二氧化氯的利用率。因此,在生产二氧化氯时,应该选用合适的生产设备和精湛的生产工艺。目前,使用最多的生产工艺包括:电解法、亚氯酸盐氧化法和氯酸盐还原法。

  (1)使用电解法生产二氧化氯是使用最广泛的生产方法。所谓电解法就是指将食盐按照一定的配制比例放在水中,然后将食盐水通电,将电解出的二氧化氯气体收集保存在玻璃容器中。因为这种方法耗能小、操作简单、产量高、成本低,所以一直受到生产商的青睐。在实际的生产活动中,选用合适的电极材料和离子隔膜,并且适当改进生产环境,能够极大地提高二氧化氯产量。

  (2)由于亚氯酸盐价格较高,而且用亚氯酸盐氧化法生产二氧化氯需要的原材料较多,工艺复杂,所以批量生产中几乎不会选用这种方法。

  (3)氯酸盐还原法主要依靠各成分之间发生化学反应提炼出二氧化氯。在生产中,氯酸盐的利用率因使用的还原剂不同而不同。

  3、降低水中毒副产物含量。我国对饮用水中氯酸盐、亚氯酸盐等物质的含量设定了一定范围,以保证饮用水安全健康。在净水厂对原水进行消毒时,没有规定二氧化氯的使用量,因此常常会出现使用过量的情况,从而使氯酸盐含量超标。此时必须采用一定的方法,降低氯酸盐浓度,使饮用水质量恢复到安全保准。

  目前,去除氯酸盐的方法主要有还原法和氧化法。

  (1)氧化法是指将臭氧投入消毒后的水中,使它和氯酸盐、亚氯酸盐等物质发生氧化反应,但是这一方法也产生副产品,所以一般不会采用。

  (2)使用最广泛的是亚铁还原法,这一方法可以将亚氯酸盐还原为氯离子,而亚铁则被亚氯酸盐氧化为Fe3+,Fe3+可以在碱性物质的作用下快速沉淀,从而能极大提高饮用水净化速度和净化质量。使用亚铁还原法不会产生有害副产物,可以说是目前效果最好的方法。因为亚铁比较容易获得,价格低廉,所以该方法有良好的使用前景。

  结束语

  二氧化氯以其独特的优势被广泛应用在饮用水净化行业。因为二氧化氯在水质净化方面具有造价低、效果好等优势,逐渐取代液氯的地位,成为最受欢迎的饮用水消毒剂。但是二氧化氯消毒也有不足之处。本文着重介绍了消除二氧化氯消毒产生的有毒副产物的方法,希望可以在实践生产中提高饮用水的安全性。

  参考文献:

  [1]钟格梅,唐振柱.二氧化氯消毒饮用水的研究进展[J].环境与健康杂志,2010,08:742-744.

  [2]何涛.二氧化氯饮水消毒技术安全性研究[D].中国疾病预防控制中心,2008.

  [3]时旭亮.净化水厂二氧化氯消毒本质安全性的研究[D].中国地质大学(北京),2010.

  作者简介:刘嘉(1981-),男,山东淄博人,学历:大学,工作单位:淄博市引黄供水管理局,研究方向:水利工程。

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