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二氧化氯在循环冷却水中的应用

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  摘要:本文介绍了二氧化氯应用的必要性和重要性,阐述了二氧化氯的特点,并对我国目前在二氧化氯方面的应用现状进行了一定的探究,还详细探讨了二氧化氯的制备方法与成本分析,最后还运用相应的图表进行比较,对比了二氧化氯在实际应用中的效果,给探究二氧化氯在循环冷却水中的应用带来了积极的指导意义。
中国论文网 http://www.xzbu.com/2/view-4915847.htm
  关键词:二氧化氯 制备方法 成本分析 应用效果
  中图分类号:TF713.2 文献标识码: A
  1、前言
  在目前的工业循环冷却水中,因为微生物的大量繁殖,使得金属表面沉淀了很多粘泥,不但大大降低了金属的传热效率,还影响了缓蚀阻垢剂效果的发挥,从而加快了金属的腐蚀过程。在循环冷却水中,遏制微生物生长的方法主要是采用各种各样的杀生剂,其主要包括液氯、次氯酸钠和二氧化氯等氧化性较强的杀生剂或者是有机胺等非氧化性的杀生剂。在以前的应用模式中,氯气是最主要的杀生剂。但是因为冷却水自身带有的弱碱性会降低氯气的使用效果,并且使用氯气进行杀菌工作还会给冷却水带来一定的安全隐患,因此人们正在追寻新型的杀生剂,而二氧化氯正是当前最有应用前景的杀生剂。
  2、二氧化氯的特点
  二氧化氯是一种安全高效的杀菌剂,在有效氯方面是氯气的2.63倍,在其杀菌效果方面是氯气的5倍,同时也是次氯酸钠的50倍。它可以对所有的微生物都有很强的杀菌作用,比如细菌繁殖体、细菌芽袍真菌,以及藻类、异氧菌、铁细菌、硫酸盐还原菌等。不仅如此,其在水中的扩散速度也很强,并且其杀菌效果能够在水中维持四个小时。综合来说,二氧化氯在工业循环冷却水应用中还拥有以下四个特点。第一是二氧化氯在PH为6到10的范围内都拥有很强的杀菌能力,因此其在碱性水中相较于其他的杀菌剂有更好的应用效果,尤其是其应用中不受氨及氨基化合物的影响,从而更加适合循环冷却水处理;第二是二氧化氯不仅能够对微生物有很好的杀菌效果,而且还能处理粘泥,提高金属的换热效率;第三是二氧化氯的杀菌效果能够持续很长时间,并且长期的使用还不会给微生物带来抗药性,并且其杀菌能力还会随着温度的提升而有明显的增强效果;第四是根据二氧化氯对金属设备的腐蚀实验结果,80到120ppm的二氧化氯对不锈钢和铜来说,并没有明显的腐蚀现象,而20到80ppm的二氧化氯对于碳钢没有明显的腐蚀现象。因此二氧化氯在实际应用中,其浓度小于80ppm的时候,并不会给设备带来腐蚀现象。
  3、二氧化氯在我国的应用现状
  二氧化氯在我国循环水处理中的应用起步较晚,但是其发展较为迅速,并且已经有很多的研究所已经对其进行了研制开发。但是国内对于二氧化氯的实际应用还不足,并且目前二氧化氯产品的制备主要停留在稳定性二氧化氯溶液和仿制国外技术生产电解法二氧化氯发生器方面。其中,稳定性二氧化氯溶液因为其使用成本较高、制备过程较为繁琐等问题,在实际应用中很难进行大范围的推广;而电解法二氧化氯因为其耗电量较大,运行成本较高、二氧化氯的纯度不够等不足,不能在工业循环水中大量的使用。国内目前对于二氧化氯化学制备方法的研制主要是从八十年代开始的,在研制初期因为发生装置质量不够、中间成本高等因素影响,给实际的二氧化氯研制带来了很大的阻碍。随后经过山东大学等各个高校对二氧化氯化学法发生器的深入研制,带动了二氧化氯在全国范围内的应用。但是就二氧化氯在目前的应用现状来看,其仍然存在着成本高、规模小等很多问题,并且在原料转化率和安全等方面也没有很好的突破,相较于国外还有很大的差距。在这之中,尤其是没有结合工业循环冷却水的实际应用现状,研制开发出成本低、安全等二氧化氯应用系统,这同时也是二氧化氯目前难以推广的关键。
  4、二氧化氯的制备与成本分析
  就目前二氧化氯的制备现状来看,二氧化氯拥有很多的制备方法,但是经过一系列的比较和分析,在实际应用中应该尽量采用亚氯酸钠自氧化法。其反应原理主要是利用亚氯酸钠在酸性物质中发生自我氧化反应,从而产生了二氧化氯,其化学反应式为5NaC1O2+4HC1=4C1O2+5NaCl+2H2O。此反应的优点是反应一定性的投入较小,并且操作和控制过程也比较简便,无需催化剂和加热过程,在常温状态下只需5到10分钟就可以彻底的反应。其最大的优点是产生的气体中只有二氧化氯,因此能够得到纯度较高的二氧化氯。把二氧化氯的反应系统进行科学的集成,其工作原理主要如下。首先要利用自来水或者是增压泵作为主要动力源来带动水射器,从而使相应的发生器产生负压。在大气压的作用下和精密流量计的共同作用下,把反应物料带到对应的反应器中,进而进行一系列的化学反应。最后把反应系统产生的氯气和二氧化氯混合气体制成一定浓度的二氧化氯,随消毒液一起输送到相应的处理水中。整个制作工艺的流程图如图1所示。
  
  图1 二氧化氯制备工艺流程图
  在二氧化氯的运行成本方面,其原料一般都为盐酸和氯酸钠,30%的盐酸目前的市场价格大致为800元//t ,而氯酸钠的价格大致为4200元/t(各个区域的价格会因为市场的缘故而有所不同,在实际成本分析中,应该根据本区域的实际价格为准)。根据整个反应的定量分析,通常来说产生1g的有效氯,大致会消耗0.65g的氯酸钠和1.3g的盐酸,折合人民币大致为0.004元。在实际应用中,二氧化氯的投加量一般为5到10ml/L,因此对于水处理的成本大致在0.02到0.04元//t 。循环冷却水的详细运行成本如图2所示。
  
  图2 不同循环水量的运行成本
  5、二氧化氯的应用效果
  5.1 二氧化氯的杀菌效果
  二氧化氯在循环冷却水的应用中,对于异养菌、铁细菌、硝化细菌、硫酸盐还原菌等多种微生物的杀菌效果都比较良好,并且所使用的二氧化氯也较少,其详细内容如图3所示。
  
  图3 二氧化氯对不同菌类的杀菌效果
  二氧化氯相较于以前广泛使用的氯气来说,其最大的优点就是在碱性的条件下仍然具有很好的杀菌效果,其详细的杀菌性能如图4所示。
  
  图4 二氧化氯在不同PH值时的杀菌效果
  二氧化氯的浓度不同,其拥有的杀菌效果和灭藻能力也不同,其详细的差别如图5所示。
  
  图5 不同浓度的二氧化氯拥有的杀菌效果
  5.2 对水质、管道的影响
  在使用二氧化氯作为循环冷却水的主要杀生剂以后,明显的发现其对其他的处理剂使用并没有太大影响,同时其还用很显著的除铁、清洗剥泥和缓蚀效果。其详细的性能如图6所示。
  
  图6 二氧化氯对循环冷却水的影响
  6、结语
  随着社会经济的不断发展和人们生活水平的不断提高,循环冷却水也将拥有更多的质量要求。而二氧化氯作为循环冷却水最重要的杀生剂,在未来的发展中必将有其新的意义和内涵。本文经过科学合理的探究,较为系统的阐述了二氧化氯在循环冷却水中的应用,给广大冷却水处理人员带来了操作性较强的实践经验。因此,作为一名优秀的冷却水处理人员,在当下更应该对二氧化氯的核心应用技术进行深入的了解,结合二氧化氯的应用新动向,以促进二氧化氯在循环冷却水中的应用发展。
  7、参考文献
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  [2] 杨万坤,韩抚顺,武忠全. 稳定性二氧化氯在火力发电厂循环冷却水中的应用[J]. 热力发电,2000,04:55-57.
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  [5] 栾桂泉,王晓军,高山,崔永顺. 复合二氧化氯发生器在火力发电厂循环冷却水中的应用[J]. 给水排水,2003,09:39-41+100-101.

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