新型杀菌灭藻剂ＣｌＯ2的特点、制备及经济性评价
前言投加杀菌灭藻剂是控制工业循环冷却水中微生物最有效的方法之一。一个优良的杀生剂应具备以下几个特征:(1)广谱:杀灭微生物的范围广:(2)稳定性好抗氧化;(3)适用ＰＨ范围广,与其它水处理剂相容;(4)易降解,不对环境造成危害;(5)渗透力强,对微生物粘泥具有较强的穿透力或剥离能力[1]。能满足以上要求的杀生剂根据其化学性质可分为氧化型和非氧化型两类。非氧化型常用的有氯酚类、季胺盐类、异噻唑啉酮有机硫或胺类等。氧化型常用的有氯气、次氯酸盐、二氧化氯、臭氧等。氧化型杀菌剂中,氯由于其价格低廉来源广泛是最早被广泛应用的杀菌剂。但氯在消毒过程中可使水中的有机物氯化,某些氯化的有机物如氯甲烷、氯酚类等有潜在的毒性。因此,饮用水领域已不提倡使用。而在工业冷却水中,由于水质稳定技术的发展,高浓缩倍数碱性处理方案的日渐普及,尤其化肥厂冷却水在氨的存在下,氯的杀生效果大大降低。臭氧则因其生产困难,成本居高难以推广,而二氧化氯则以其高效、广谱、价廉等优点适应目前的水处理状况,具有很高的推广价值。
2 二氧化氯的性质、杀生特点及杀菌机理
2.1性质二氧化氯是一种黄绿色或橙色的气体,沸点11℃凝固点-59℃;气态ＣｌＯ2有与Ｃｌ2类似的令人不愉快的刺激性味道。其液态和气态均不稳定,易挥发,光照或受热易分解,在空气中浓度为10%时就有爆炸的危险目前还无象Ｃｌ2一样将ＣｌＯ2液化储存的技术。4℃时ＣｌＯ2在水中的溶解度为6～8ｇ/Ｌ,为Ｃｌ2的5倍,且在水中不分解不聚合。加入稳定剂(如过碳酸钠)的ＣｌＯ2水溶液是一种无色、无味、无毒、无腐蚀性、不易燃、不活泼的惰性溶液,在-5～95℃间,质量稳定,有效期在一年以上[2,3]。
2.2杀生特点二氧化氯具有前文所述一个优良杀生剂的五大特点,其杀生能力尤其超强,是Ｃｌ2的25～26倍。如在相同条件下,5.0ｐｐｍ的氯作用5分钟,能使微生物减少96%,余氯量为2.5ｐｐｍ,而2.0ｐｐｍ的ＣｌＯ2作用半分钟,就能使微生物减少近100%,余量仅为0.9ｐｐｍ。水中含氨时,ＣｌＯ2的优势则更明显[2],见表1。
ＣｌＯ2对藻类亦有良好的杀灭效果。投药量为10ｍｇ/Ｌ时,杀藻率可高达98%。而次氯酸钠投加量20ｍｇ/Ｌ时,杀藻率才达94%。
2.3杀菌机理二氧化氯对细胞壁有较好的吸附和穿透能力,可有效的氧化细胞壁内含硫基的酶,控制微生物蛋白质的合成。因此,ＣｌＯ2除对一般细菌有杀灭作用外,对芽胞、病毒、藻类、铁细菌、硫酸盐还原菌和真菌等均有很好的杀灭作用,见表2。ＣｌＯ2的杀菌效果与温度有关,温度越高,杀菌效力越强。如浓度为0.25ｍｇ/Ｌ的ＣｌＯ2在5℃时杀灭大肠杆菌需190秒,而在20℃时仅需41秒,30℃时只需10秒,这一优点弥补了因温度升高ＣｌＯ2在水中溶解度下降的缺点。
若对水处理常用的杀生剂Ｃｌ2、ＣｌＯ2、氯胺评价:ａ)杀生剂的有效性:ＣｌＯ2>Ｃｌ2>氯胺ｂ)在水中的稳定性:氯胺>ＣｌＯ2>Ｃｌ2综合考虑ＣｌＯ2是其中较好的一种[4]。
3 ＣｌＯ2的制备ＣｌＯ2的首次人工制备是1811年由ＨｕｍｐｈｅｒｙＤａｖｅｙ完成的。1912年始用于纸浆的漂白,在水处理领域应用始自1944年美国的ＮｉａｇａｒａＦａｌｌｓ水厂。本世70年代,美国百合兴国际有限公司(ＢＩＯ—ＣＩＤＥＩＮＴＥＲＮＡ ＴＩＯＮＡＬＩＮＣ)使其商品化,在欧洲已有上千家水厂使用ＣｌＯ2消毒。80年代该产品进入我国市场。ＣｌＯ2的制备主要分为电解法和化学法两类。
3.1电解法电解法制备ＣｌＯ2的电解液有食盐溶液、亚氯酸盐溶液及氯酸盐溶液。以食盐和亚氯酸盐溶液制备ＣｌＯ2是基于Ｃｌ 和ＣｌＯ2 的电解氧化,以氯酸盐为原料是基于ＣｌＯ3 的电化还原。我国1987年引进ＴＥＴＲＡＶＡＬＥＮＴ的阳离子半透膜食盐电解法及其发生器。电解发生器由电解槽、滤盐箱、直流电源及配套管路组成。该发生器可同时产生ＣｌＯ2、Ｃｌ2、Ｏ3和Ｈ2Ｏ2。ＣｌＯ2在上述混合气体中所占比例约为10～20%(Ｖ/Ｖ)。ＣｌＯ2等混合消毒气体通过水射器吸入水中,混合后送入水池。电解法设备复杂,售价偏高,产气量不稳定,故障率高,目前在国内应用不甚广泛。
作者：/发布日期：2009/10/12 9:12:00