常用的消毒剂有次氯酸类、二氧化氯、臭氧、紫外线辐射等。次氯酸类消毒剂有液氯、漂白粉、漂粉精、氯片、次氯酸钠等形态,主要是通过H0C1起消毒作用。次氯酸类消毒剂的缺点是容易和水中的有机物生成氯代烃,而氯代烃已被确认为是对人体健康极为不利的,同时处理过的水会有一些令人不快的气味。次氯酸类消毒剂消毒时往往发生的是取代反应,这也是使用次氯酸类消毒剂会产生氯代烃的根本原因,而臭氧和二氧化氯消毒时发生的是纯氧化反应,因而可以破坏有机物的结构,在杀菌的同时还可以提高污水的可生化性(BOD5/CODCr值),去除水中的部分COD&。臭氧消毒和紫外线消毒是瞬时反应,无法保持效果,抵抗管道内微生物的滋生和繁殖,因此在使用这两种方法消毒时,往往需要在其出水中再投加0.05~ [#].lmg/L二氧化氯或0.3~ [#].5mg/L的氯,以保持管网末梢有足够的余氯量。
(一)次氯酸类
次氯酸类消毒剂粉尘和放出的氯气对人的呼吸道、眼睛及皮肤都有强烈的刺激作用,如果不慎溅人眼睛或触及皮肤,要立即用大量清水冲洗。存放环境要阴凉、通风和干燥,远离热源和火种,不能与有机物、酸类及还原剂共储混运,运输过程中要防止雨淋和日光曝晒,装卸时动作要轻,避免碰撞和滚动。
1-氯
氯是一种强氧化剂,具有杀菌能力强、价格低廉、来源方便的优点,是水处理行业应用历史为悠久的消毒剂。
氯在常压下是黄绿色气体,在0T和一个大气压时的密度为 [#].2mg/mL,即约为空气的2.5倍重,具有强烈的刺激性。一般采用电解食盐水溶液的方法制取氯气,然后将氯气加压冷却制得液氯,液氯极易气化,沸点是-34.51。加压后的液氯成为黄绿色透明液体,1kg液氯气化后体积可以变为300L。氯性质很活泼,能溶于水,溶解度随水温的升高而降低。氯是具有强烈刺激性的窒息气体,对人的呼吸系统、眼部及皮肤都能产生伤害,空气中高允许浓度为lml/m3。虽不自燃,但可以助燃,在日光下与其他易燃气体混合时会发生燃烧和爆炸,可以和大多数物质起反应。
2.次氯酸钠
固态次氯酸钠NaCIO为白色粉末,具有刺激性气味,在空气中极不稳定,受热后迅速分解。商品固态次氯酸钠的有效氯一般为10%~ [#]2%,常用制备方法是液碱氯化法,即在30%以下的氢氧化钠溶液中通人氯气进行反应。商品固态次氯酸钠使用方便,但消毒效果比氯差,费用也高于氯消毒。.
由于次氯睃钠容易因阳光、温度的作用而分解,一般用次氯酸钠发生器就地制备后立即投加。利用钛阳极电解食盐水(沿海地区可用海水作为盐溶液),得到的次氯酸钠溶液是淡黄色透明液体,含有效氯6g/L~llg/L。一般每生产lkg有效氯,食盐消耗量约3~4.5tg,耗电量5~10kW*h,通常其消耗比使用漂白粉消毒要低。
次氯酸钠固体或溶液都不宜久存,而且必须在避光低温环境下存放。电解生产次氯酸钠溶液好是使用多少,随时生产多少。气温低于:时,每天损失有效氯0.1~0.15mg/L,如果气温超过30冗,每天损失有效氯可达0.3~0.7mg/L。因此,如果为了具有一定储备量以备用,一般夏天储存时间不超过ld,冬天不超过7d。
3.漂白粉
漂白粉为自色粉末,有氯的气味,含有效氯20%~ [#]5%。漂白粉易吸潮,性质极不稳定,日光照射、受热均能使其变质而降低有效氯成么。与有机物、易燃液体混合能发热自燃,受高热会发生爆炸。氧片是用漂粉精加工成的片剂,含有效氯60%~ [#]0%。氯片和镡粉精稳定性比漂白粉高,可以在常温下储存200d以上不分解。
使用漂白粮作消毒剂,需配成溶液加注,而且一般需设混合池。每包50kg昀漂白粉先加400~ [#]00kg水搅拌成10%~ [#]5%溶液,再加水调成1%~2%浓度的溶液。混合池通常有隔板式与鼓风式两种。用氯片消毒时,污水流人特制的氯片消毒器,浸润溶解氯片,并与之混合,然后再进接触池。
(二)二氧化氯
二氧化氯(C102)是一种黄绿色气体,性质极不稳定,与氯一样的刺激性气味,毒性比氯欠,相对密度为2.4。二氧化氯在常温下即能5缩成液体,并很萼易挥发。二氧化氯很容易爆炸,温度升高、暴露在光线下或与某些有机物接触摩擦,都可能发生爆炸,而且夜体二氧化氯比气体二氧化氯更易爆炸。在空气中的体积浓度超a [#]0%时或水中二R化氯浓度超过30%就会发生爆炸。二氧化氯易溶于水,在水中的溶解度是氯的5倍,但C102不和水起化学芡应,在水中极易挥发,在光线照射下容易发生光化学分解。ci(>2水溶液的颜色随浓度的增加由黄绿色转成橙色,贮存在敞开苕器中的C102水溶液,C102含量会下降很快。
市场t销售的商品稳定:二氧化氯溶液,多为无色或略带黄绿色透明液本,二氧化氯含量--般在2%左右,而且要加入一定量的特制稳定剂(如碳酸钠、二乙烯三胺五亚甲基膦酸等),但运输和储存时仍要注意避开高温和强光。因此,采用二氧化氯消毒时,好住现场边生产边使用。二氧化氯发生器有电解法和化学法两种。从理论上讲,电解法生产出来的二氧化氯顶多是含有二氧化氯的裉合气体,并不能得到纯净的二氧化氯产品。二氧化氯的化学制备方法有很多种,在水处理行业中,一般用氯、盐酸或稀硫酸与並氯酸钠或氯酸钠反应的办法生产,还有使用次氯酸钠酸化后与並氯酸钠合成二氧化氯的。反应式分别如下:
2NaC103+ [#]NaCl+ [#]H2S04-一CCIC^+Cl2+ [#]Na2S04+ [#]H20Cl2+ [#]NaC102-^^2C102+ [#]NaCl [#]NaC102+ [#]HC1-~»4C102+ [#]NaCl+ [#]H20 [#](ONaC102+ [#]H2S04-一-8C102+ [#]Na2S04+ [#]H20+ [#]HC1NaCIOi [#]HC1+ [#]NaC102—*2C102+ [#]NaCl+H20
为保tiE反应过程的安全性,酸和氯酸钠或次氯酸钠都配成水溶液。为:了防止未起反应的逨氯酸钠被带入水中,通常要加人比
理论值多的过量的氯或酸,以提高氯酸钠或次氯酸钠的转化率。比如使用亚氯酸钠和盐酸制作二氧化氯时,亚氯酸钩和盐酸浓度分别为9%和7.5%,两种原料的投加比例为1:1,可以制得2%的二氧化氯溶液。
(三)臭氧
臭氧分子式为03,是氧的同素异构体,又名三原子氧,因其类似鱼腥味的臭味而得名,雷电后的腥臭味即是电击产生臭氧而使空气具有的气味。在常温常IE下,较低浓度的臭氧是无色气体,当浓度达到15%时,呈瑰出淡蓝色。臭氧的沸点是-112^;密度是2.144g/cm3,是氧的1.65倍。可燃物在臭氧中燃烧比在氧气中燃烧更加猛..烈,町获得更高的温度。臭氧在水中的溶解度较高,在同样条件下是纯氧的10倍。臭氧分子结构极不稳定,容易分解成氧气,而且臭氧在水中比在空气中更容易自行分解,特别是水中有金属离子存在时,臭氧分解更迅速。
臭氧氧化还原电位分别是2.G7V,氧化性仅次于羟基自由基•OH和氟,是--种比氯性质更强烈的氧化剂和杀生剂,在水处理中的可以作为氧化剂或消毒剂。作为消毒剂时,其杀菌和除病毒效果较好,而且接触时间较短。由于臭氧的氧化力极强,不但可以杀菌,还可以除去水中的色味等有机物,即同时具有杀菌、除臭、去色、除酚等多种作用。
臭氧的制备方法有化学法、电解法、紫外线法、福照法和无声放电法等。~般以空气或氧气为原料,空气中含有的蒸气和灰尘都会形成弧电损坏电极和降低臭氧产量,所以进入臭氧发生器的空气必须预先经过净化和干燥。利用氧气作为制造臭氧的原料时,并不是纯氧效果好,一般氧气浓度在92%~ [#]9%臭氧产率高,这可能是因为其中的杂质起到了催化剂的作用。
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