基于环境科技中消毒剂在水处理方面应用的研究

基于环境科技中消毒剂在水处理方面应用的研究

宋红梅

宋红梅

哈尔滨市阿城区玉泉中心卫生院150300

摘要：目的：在我国环境科技中水处理主要采用氧化消毒剂中液氯消毒为主，由于化工科技行业不段发展使水污染不断扩大，废水中大部分有机物的含量增加，采用液氯消毒产生可很多氯代有机物，部分产物有哭变作用。人们对水质量的要求不断提高，因此我们要研究出替代氯的更加安全、更加经济的新型氧化消毒剂，为今后水处理的发展方向奠定基础。

关键词：消毒剂；氯；水处理

在水净化处理中，消毒方法常见的可以分为两类：物理方法和化学方法。物理方法主要采用紫外线、加热、机械过滤、辐射、冷冻、微电解、微波消毒等方法；化学方法主要采用二氧化氯、氯胺、卤索、氯、臭氧、金属离子、其他杀生剂等方法。如今人们对水质量的要求不断提高，因此我们对环境科技中消毒剂在水处理方面的应用做了如下研究。

1.种类与方法

1.1二氧化氯消毒法

二氧化氯作为一种优良的替代消毒剂，在水处理中又重新引起人们的关注这主要是因为二化氯同水中腐殖质反应不产生三卤甲烷类致癌物质，不与氨反应生成消毒效果差的氯氨。此外，二氧化氯还可用于控制臭味和藻类，有去铁除锰的功效。二氧化氯是沸点为11℃的深黄色气体，具有与氯气相似的刺激性气味，易溶于水并形成黄绿色的溶液，主要以溶解气体的形式保留在水中。二氧化氯溶液的紫外吸收光谱在360nm处有一个吸收峰，一般可用紫外吸收、电流滴定、比色和其它方法测定二氧化氯的含量。二氧化氯是一种高效的杀菌消毒剂，对藻类、细菌、芽抱、病毒、真菌等有良好的去除效果。

二氧化氯消毒优点：

1）高效、强力。在消毒剂中，相同时间内到同样的杀菌效果所需的ClO2浓度是最低的。对杀灭异养菌所需的ClO2浓度仅为Cl2的1／2。ClO2对地表水中大肠杆菌杀灭效果比Cl2高5倍以上。二氧化氯对孢子的杀灭作用比氯强。所以二氧化氯具有高效、强力的消毒优点。

2）广谱、灭菌。ClO2是一种广谱型消毒剂，对一切经水体传播的病原微生物均有很好的杀灭效果。而且二氧化氯除对一般细菌有杀死作用外，还对芽孢、病毒、异养菌、铁细菌、硫酸盐还原和真菌等均有很好的杀灭作用，且不易产生抗药性，尤其是对伤寒，甲肝、乙肝、脊髓灰质炎及艾滋病毒等也有良好的杀灭和抑制效果。所以ClO2对病毒的灭活比O3和Cl2更有效。低剂量的二氧化氯还具有很强的杀蠕虫效果。所以二氧化氯是国际上公认的氯系消毒剂最理想的更新换代产品。

3）快速、持久。二氧化氯溶于水后，基本不与水发生化学反应，也不以二聚或多聚状态存在。它在水中的扩散速度与渗透能力都比氯快，特别在低浓度时更突出。当细菌浓度在105~106个／mL时，0.5ppm的ClO2作用5分钟后即可杀灭99％以上的异养菌；而0.5ppm的Cl2的杀菌率最高只能达到75％，试验表明，0.5ppm的ClO2在12小时内对异养菌的杀灭率保持在99％以上，作用时间长达24小时杀菌率才下降为86.3%。

4）无毒、无刺激。急性经口毒性试验表明，二氧化氯消毒灭菌剂属实际无毒级产品，积累性试验结论为弱蓄积性物质。用其消毒的水体不会对口腔粘膜、皮膜和头皮产生损伤，其在急性毒性和遗传毒理学上都是绝对安全的。

5）安全、广泛。二氧化氯不与水体中的有机物作用生成三卤甲烷等致癌物质，对高等动物细胞、精子及染色体无致癌、致畸、致突变作用。ClO2对还原性阴、阳离子和氧化效果以去毒为主（H2S、SO32-、CN－、Mn2+），对有机物的氧化降解以含氧基团的小分子化合物为主，这些产物到目前的研究为止，均证明是无毒害用的，并且ClO2使用剂量极低，因此用ClO2消毒十分安全，无残留毒性。其安全性是被世界卫生组织（WHO）定为AI级。

1.2氯胺消毒方法

氯氨作为给水中的消毒剂，在其消毒的同时可以抑制或减少DBPs的产生。

氯胺的消毒原理

氯气加到水中，生成次氯酸，次氯酸可以与氨气反应生成氯胺，反应如下：

CIZ+HZO：二马HC10+HC1

NH3+HC10：二马NHZC1+H20

NHZCI+HC10：二马NHC12+H20

NHCI2+HC10：二马NCI：+H20

氯胺用于给水消毒的优点

1）由于氯胺可以避免或减缓水中一些有机污染物发生氯化反应，因此氯胺消毒一般很少产生三卤甲烷<THMS）和卤乙酸（HAAS，产生致癌致突变的化合物也比较少.

2）氯氨消毒是由缓慢释放出的HC10发生作用，故氧化能力相对比较弱，可以大大减缓液氯消毒残留的臭味.

3）氯胺的稳定性好，在管网中的持续时间长，可以有效控制管网中的有害微生物的繁殖和生物膜的形成，杀菌持久性强，更可以保证管网余氯量的要求.

4）氯胺消毒对供水管网的腐蚀性比较小.

1.3氯消毒方法

氯在常温下为黄绿色气体，具强烈刺激性及特殊臭味，氧化能力很强。在6、7个大气压下，可变成液态氯，体积缩小457倍。液态氯灌入钢瓶，有利于贮存和运输。除氯外，漂白粉[Ca（clO）Cl）和漂粉精][Ca（ClO）2]等也能用于消毒。含氯化合物中，氯的价数大于负一者，称为有效氯，具有杀菌作用。漂白粉含有效氯约为30%，漂粉精约含60-70%。

氯消毒原理：

氯溶于水后起下列反应：Cl2+H20=HCl+HClO（1）

HClO=H++OCL-（2）

次氯酸（HOCI）分子量很小，是不带电的中性分子，可以扩散到带负电荷的细菌细胞表面，并渗入胞内，利用氯原子的氧化作用破坏细胞的酶系统，使其生理活动停止，最后导致死亡。而在水中形成的HClO是一种弱酸，电解出次氯酸根离子OCl-也具有氧化性，但由于其本身带有负电荷，不能靠近也带负电荷的细菌，所以基本上无消毒作用。当污水的pH较高时，式（2）中的化学平衡会向右移动，水中HOC1浓度降低，消毒效果减弱。因此，pH是影响消毒效果的一个重要因素。pH越低，消毒效果越好。实际运行中，一般应控制pH<7.4，以保证消毒效果，否则应该加酸使pH降低。除pH以外，温度对消毒效果影响也很重要。

温度越高，消毒效果越好，反之越差，其主要原因是温度升高能促进HOCI向细胞内的扩散。

氯用于给水消毒的优缺点：

氯消毒是一种传统的消毒技术，其以操作使用简单、消毒持续性好、余氯的测定也很容易，并且余氯有持续消毒的作用，价格较低。所以至今在国内外也常被饮用水行业推广使用。但经过氯消毒的水会产生对环境及人体健康存在威胁的消毒副产物。氯消毒过程中不同的阶段产生三卤甲烷的浓度有所不同；而卤乙酸的浓度变化与季节变化有关，高温季节通常产生较多的HAAs，低温季节较少。氯气本身有毒，使用时必须注意安全，防止泄漏，且水经氯消毒后往往会产生多种有害物质，尤其是“三致”作用的消毒副产物，如三氯甲烷、氯乙酸等。此外，液氯不能有效杀灭隐孢子虫及其孢囊。因此，现在氯消毒在逐渐被其他消毒方法代替。

1.4臭氧消毒方法

臭氧（O3）是一种特殊刺激性气味的灰蓝色气体，它的溶解度比空气大25倍，0℃时纯臭氧的溶解度为1371mg/L。长期呼吸>0.1ppm臭氧，就会对人体产生一定的伤害。臭氧也还是一种强氧化剂，在消毒上属于过氧化物类消毒剂，具有广谱、高效杀菌作用，臭氧的杀菌速度比氯快600-3000倍，氯的杀菌作用是渐进的，而O：：的作用是急速而杀菌，还可以去除水中的色、臭、味等有机物以及除Fe，Mn，助凝等功能。

臭氧的杀菌机理为：

主要先靠其分解后产生的新生氧的氧化能力，臭氧首先与细胞壁的脂类的双键起反应，穿破胞壁，进入细胞壁内，作用于外壳脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞的通透性发生改变，最后导致细胞溶解，死亡。它还可以直接与细菌、病毒作用，破坏它们的细胞壁和DNA和RNA，细菌的新陈代谢受到破坏，导致死亡。（DNA一核糖核酸；RNA一脱氧核糖核酸。病毒是由蛋白质包裹着一种核酸的大分子；病毒只含一种核酸。）

2.结果

综上所述，我国主要采用化学消毒方法在水处理中占有重要地位，对于化学消毒的水处理方法，研究还在不断发展。从消毒的发展趋势上看，选择一种更好的无毒无污染的方式更为理想化。但每一种消毒剂不可能没有利弊的，任何一种水处理工艺均有其局限性，所以把物理、化学、生物等多种技术的有机结合（如臭氧－生物处理－膜），并在各自优先的基础上发挥协同作用，以取得最佳的净水效果将是今后的研究重点。

3.结论

随着社会科学技术的不断发展在保证安全、环保、合理、经济、有效的水处理消毒技术，同时保证人们身体健康是十分重要的，所以水处理消毒技术的发展要从单一传统的组合方式发展到以科学技术为主的消毒方式，在消毒工艺上取长补短保证我们健康的生活环境。

4.结语

环境科技中消毒剂在水处理技术中扮演着重要的角色，也总是随着科学技术的进步而不断发展翻新，未来出现越来越优异的氧化消毒处理技术并不令人惊奇。我们认为，将传统的消毒技术与科学技术相结合，研究出更具优异环保性能和无毒害性的绿色消毒剂将是今后氧化消毒设备和药剂发展的方向。我们完全有理由相信，绿色消毒药剂必将逐步成为水体处理和卫生防疫领域的生力军。

参考文献：

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[2]邹虹.几种常用给水处理消毒剂的比较[j]江西水利科技，1998，24（3）.

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