二氧化氯在饮用水消毒中的应用

来源:用户上传      作者:

　　摘　要：由于氯气在用作水处理的消毒剂时会出现种种弊端，二氧化氯日渐被人们所接受。本文详细介绍了二氧化氯在饮用水处理时的杀灭作用，并指出了其消毒时的缺点。
　　关键词：氧化氯 　饮用水　消毒
　　一、前言
　　联合国环境和发展机构指出，人类约有80%的疾病与细菌感染有关，其中60%以上的疾病是通过饮用水传播的。可见，对饮用水进行灭菌消毒至关重要。二氧化氯日渐成为一种常用的饮用水消毒剂，普遍应用于世界各个国家。
　　二、二氧化氯的流行
　　二氧化氯处理水，始于十九世纪末叶。由于缺乏安全而经济的生产方法，使它一直没得到普及应用。直到二十世纪三十年代，Mathieson化学公司建立了亚氯酸钠和二氧化氯的工业生产方法，才使得这种药物的大规模应用成为可能。近二十年内，使用二氧化氯的水厂数量增长较快，据美国环保局最近统计的资料，目前欧洲各国使用二氧化氯的水厂至少有495个，美国和加拿大有10个左右。我国某些水厂也在考虑使用。
　　二氧化氯消毒水之所以会引起人们的重视，主要因为它不仅有较好的消毒效果，而且能有效地减少水中卤代有机物的含量。如Louisville自来水公司原来用氯处理水时，供水中的三卤甲烷含量接近l00μg/L, 1979年该公司所属的水厂试用二氧化氯处理水，结果可以把三卤甲烷生成量控制到5μg/L以下。因此很多给水专家提出，二氧化氯是取代氯的最有前途的一种消毒剂。此外，二氧化氯处理水时，还有除异臭味，降低色度和浑浊度，防止氯酸形成等作用。
　　三、二氧化氯的杀灭作用
　　在投加量相同的情况下，二氧化氯的杀灭能力与氯相仿，低浓度时一般比氯更高，取决于使用条件。采用大肠杆菌实验，发现当pH=6.5时氯的灭菌效率与二氧化氯相仿，但当pH提高到8.5后二氧化氯的灭菌效率可超过氯20倍，所以出水中氯的剩余浓度可以比较低。
　　二氧化氯在消毒时的作用不是使蛋白质变性也不是起氯化作用，主要是以氧化剂方式作用的，有观点认为是“新生态氧”起的作用。据研究，呈分子状态的二氧化氯容易吸附接触在细菌的表面上，能较大程度地改变细胞外膜的蛋白质和类脂组成，使膜的通透性增加。由于二氧化氯扩散速度和渗透能力都比氯快，对细菌的细胞壁有较强的吸附和穿透能力，因此能渗透到细胞内部，有效地氧化细菌内含巯基的酶，使微生物蛋白质中的氨基酸和核酸氧化分解，导致氨基酸链断裂，蛋白质合成被抑制、破坏并失去功能。在氨基酸中，芳香族和含硫氨基酸最容易被二氧化氯破坏。微生物被杀灭以后，其残留的细胞结构也会被二氧化氯分解。二氧化氯还能与叶绿素中的吡咯环结合，氧化叶绿素，使植物的蛋白质合成中断，使植物细胞产生不可逆的原生质脱水，导致质壁分离使细胞死亡。
　　二氧化氯具有强氧化性，杀菌能力很强，对细菌、病毒有广谱的杀生灭活能力。杀灭微生物的范围有细菌、芽孢、病毒、藻类、真菌、孢子等。
　　二氧化氯的杀菌范围包括大肠杆菌、类炭疽杆菌、葡萄球菌、绿脓杆菌、霍乱菌、沙门氏菌、痢疾杆菌、异养细菌、铁细菌、军团菌、亚硫酸盐还原菌等。其灭菌效果与菌种有关，大致为氯的1.3～10倍，次氯酸钠的2倍。但是也有报道二氧化氯在低pH下的杀菌效率略逊于氯。
　　二氧化氯抑制病毒的能力一般比氯高3倍，比臭氧高1.9倍，能杀灭一般的肠病毒和腺病毒。据实验研究，二氧化氯灭活脊髓灰质炎病毒、Coxsackie病毒和大肠杆菌噬菌体的效果至少不亚于自由氯；而当pH大于7时，二氧化氯灭活孢子、噬菌体、柯萨奇病毒、ECHO病毒、疱疹病毒、新城鸡瘟病毒、仙台病毒和牛痘病毒等的效果要超过自由氯。二氧化氯还可以抑制病毒的特异性吸附，阻止病毒对其宿主细胞的感染。对于灭活病毒的机理，Noss和Qlivieri等人认为二氧化氯易与牛肮氨基酸、色氨酸和酪氨酸反应，导致病毒衣壳的蛋白质发生变化，从而使病毒灭活；而Alvarez和O’Brien则相信是二氧化氯抑制了RNA的合成。目前尚无法确认以哪一种机理为主抑或是二氧化氯与核酸和外壳结构两者同时反应。
　　二氧化氯杀灭轮状病毒和埃希氏大肠杆菌的能力要比自由氯逊色，但是杀灭贾第虫孢囊等微生物要比氯更为有效。二氧化氯还可以杀灭蠕虫、微生物甲壳类中的虱类等动物和控制藻类，效果也比氯强。
　　二氧化氯对于原核细胞的微生物杀菌效果较好，原因是这些细胞的大部分酶系统分布在接近细胞膜的表面，容易被化学物质所破坏；而高等动植物的真核细胞的酶系统大多处于细胞深处的细胞器内，容易得到保护，二氧化氯也不会使细胞内的蛋白质变性。因此高等动植物机体的细胞对二氧化氯的耐受力要比细菌强。
　　四、二氧化氯消毒的缺点
　　1.二氧化氯消毒成本较高。二氧化氯消毒的设备投资虽比臭氧、紫外线方法稍低，但要比液氯系统高，使用成本仍然较大。
　　2.二氧化氯制取设备比较复杂，操作管理要求高。
　　3.二氧化氯对某些特殊水质不能适用。例如当水中含有氰化物时可能形成有毒的氯氰化物，处理有机物含量高的水有可能生成非挥发性有机卤化物；某些水中的物质会与二氧化氯反应生成有色产物（例如锰离子能被氧化成高锰酸；一些有机物如羟基化合物能被二氧化氯氧化成有色的醌式化合物等），采用二氧化氯处理不当时色度会增加。
　　4.二氧化氯的测定方法仍需改进和成熟。目前的测定方法都很难同时测定水中各种氯
　　的形式（二氧化氯、次氯酸、亚氯酸和氯酸等）的浓度。
　　5.二氧化氯本身及其消毒副产物也有毒性。对水中投加的二氧化氯及其分解产物亚氯
　　酸和氯酸的浓度应予控制。
　　随着科学技术的进步，研究人员一定会克服二氧化氯在消毒过程中的缺点，或者研制出新型消毒剂，进一步提升饮用水的卫生状况。
　　参考文献
　　[1]王志军,李英,李继震. 饮用水二氧化氯消毒存在的问题[J]. 给水排水动态, 2005,(02)：48-51.
　　[2]周献东. 浅淡给水处理消毒技术[J]. 西南给排水, 2005,(03)：181-182.
　　[3]蔡虎,毛瑞芳,庞允. 二氧化氯的研究进展[J]. 药品评价, 2005,(05)：13-15.
　　[4]张芙蓉. 饮用水二氧化氯消毒及自动化控制[J]. 市政技术, 2005,(06)：24-25.
　　[5]桑义敏,张广远,孔惠,李发生,谷庆宝,胡华龙. 饮用水氯化消毒及其副产物的控制对策[J]. 水处理技术, 2006,(03)：64-66.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-3562388.htm