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二氧化氯(ClO₂)是一種黃綠色到橙黃色的氣體,主要用於紙漿和紙、纖維、小麥麵粉、澱粉的漂白,油脂、蜂蠟等的精製和漂白。飲用水的消毒殺菌處理,是國際上公認為安全、無毒的綠色消毒劑。紅黃色有強烈刺激性臭味氣體:11℃時液化成紅棕色液體,-59℃時凝固成橙紅色晶體。有類似氯氣和硝酸的特殊刺激臭味。液體為紅褐色,固體為橙紅色。沸點11℃。相對蒸氣密度2.3g/L。遇熱水則分解成次氯酸、氯氣、氧氣,受光也易分解,其溶液於冷暗處相對穩定。二氧化氯能與許多化學物質發生爆炸性反應。對熱、震動、撞擊和摩擦相當敏感,極易分解發生爆炸。受熱和受光照或遇有機物等能促進氧化作用的物質時,能促進分解並易引起爆炸。若用空氣、二氧化碳、氮氣等惰性氣體稀釋時,爆炸性則降低。屬強氧化劑,其有效氯是氯的2.6倍。與很多物質都能發生劇烈反應。腐蝕性很強。
可溶性:極易溶於水而不與水反應,幾乎不發生水解(水溶液中的亞氯酸和氯酸隻占溶質的2%);在水中的溶解度是氯的5~8倍。溶於堿溶液而生成亞氯酸鹽和氯酸鹽。
水中溶解度:20℃時0.8g/100ml、8300mg/L
化學鍵:Cl原子以sp2雜化軌道形成σ鍵,分子為V形分子。 氯原子中的一個電子垂直於 O-Cl-O 平麵,並與 O,O 的4個電子形成 3原子 5電子 大π鍵(離域π鍵)。
1.對錳的氧化
二氧化氯能夠把二價錳氧化成四價錳,使之形成不溶於水的二氧化錳(MnO2),即:
2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+12H++2Cl- 通過氧化,二氧化氯對錳的去除率為69%~81%,而氯對錳的去除率僅為25%,一般二氧化氯的投加量為5.0mg/L。
2.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,形成氫氧化鐵沉澱,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為78%~95%,而氯對鐵的去除率僅為50%左右,一般二氧化氯的投加量為2.0mg/L。
3.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為3.0mg/L時,硫的去除率為81%。
4.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- 當氰化物的濃度為3.0mg/L,二氧化氯的投加量為5.0mg/L,其氰化物的去除率一般都大於85%。
優點
廣譜性:能殺死病毒、細菌、原生生物、藻類、真菌和各種孢子及孢子形成的菌體
高效:0.1ppm下即可殺滅所有細菌繁殖體和許多致病菌,50ppm可完全殺滅細菌繁殖體、肝炎病毒、噬菌體和細菌芽孢
受溫度和氨影響小:在低溫和較高溫度下殺菌效力基本一致
pH適用範圍廣:能在pH2~10範圍內保持很高的殺菌效率
安全無殘留:不與有機物發生氯代反應,不產生三致物質和其它有毒物質
對人體無刺激等優點:低於500ppm時,其影響可以忽略,100ppm以下對人沒任何影響。