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关于二氧化氯处理饮用水的可行性思考韦俐

发表时间：2020/9/4 来源：《基层建设》2020年第11期作者：韦俐

[导读] 摘要：人类作为一个有机体对水的依赖性非常大，人每天都要喝水。俗话说病从口入，饮用水直接决定了一个人健康与否。

        广西绿城水务股份有限公司
        摘要：人类作为一个有机体对水的依赖性非常大，人每天都要喝水。俗话说病从口入，饮用水直接决定了一个人健康与否。随着经济的快速发展，大环境污染的加剧，饮用水问题变得越来越严重，人们逐步提高安全饮用水的科学意识，二氧化氯具有用量少、作用快、效率高等特点，被称为“第四代”广谱、高效、无污染的杀菌剂，对绝大多数细菌和病原微生物有极强的灭活效果，且不易产生抗药性，已被广泛应用于饮水消毒领域。鉴于此，文章关于二氧化氯处理饮用水的可行性进行了分析。
        关键词：二氧化氯；饮用水；消毒
        一、二氧化氯的性质
        二氧化氯是一种黄绿色到橙红色的气体，分子量67.45，具有与氯气相似的刺激气体，760mmHg时沸点11℃，溶点-59℃，比重为3.09g/L。二氧化氯在自然界中几乎以游离单体的形式存在，基本不与水发生化学反应（水解歧化），也不以二聚或多聚状态存在，这令它在水中的扩散速度比较快，渗透力也强，特别是在低浓度时更突出；二氧化氯的氧化能力强，是氯的2.6倍。
        二、二氧化氯的消毒机理
        二氧化氯是一种广谱性的消毒剂，它对微生物的灭活机理原则上与一般氧化剂类消毒剂相同。首先它进入微生物体内，破坏微生物体内的酶和蛋白质以达到灭活微生物的目的，但二氧化氯的消毒机理的独特之处在于：首先，二氧化氯对细胞壁有较强的吸附和穿透能力，特别是在低浓度时更加突出，因此它比一般的消毒剂更易进入微生物体内，即在同等条件下它对微生物的灭活机会增加；其次，二氧化氯的共轭结构及其独特的电子转移机制导致它具有较强的氧化能力。
        二氧化氯通过两种机理灭活微生物。一是二氧化氯与微生物体内的生物分子反应，氧化，破坏微生物蛋白质中的部分氨基酸，从而通过快速的抑制微生物体内蛋白质的合成来破坏微生物，最终导致微生物的灭活或者死亡。由于细菌、病毒、真菌都是单细胞的低级微生物，其酶系分布于细胞表面，易于受到二氧化氯的攻击而失活。而人和动物细胞中，酶系位于细胞质中，受到外部系统的保护，二氧化氯难以和酶直接接触，故对人和的危害较小。二是影响微生物的生理功能，破坏微生物的外部细胞膜。最近的文献报道，二氧化氯明显改变了微生物外部细胞膜的蛋白质和油脂，从而增大了细胞膜的渗透性。
        三、二氧化氯净化饮用水的优势
        二氧化氯对病毒和细菌的灭活能力非常好，其杀菌效果不受细胞表面负电性的影响。有研究表明，二氧化氯可能通过单纯扩散的方式透过细胞膜，不需要载体蛋白参与，因此二氧化氯的杀菌作用不受细菌的代谢活力影响，这一特点导致二氧化氯几乎对一切会导致水介传染病的病原微生物均有很好的灭活效果。
        二氧化氯在净化饮用水时几乎不产生卤代消毒副产物。二氧化氯与有机物的反应特性导致它与有机物的反应类型是氧化而不是取代。尽管二氧化氯在消毒过程中会产生一定的亚氯酸盐和氯酸盐，但通常用于消毒的二氧化氯投加量比较低，并且目前也已经有控制副产物生成的有效措施，因此二氧化氯的安全性被世界安全组织（WHO）定为AI级。
        二氧化氯能氧化去除铁、锰、硫化物等，提高混凝效果，并且去除率比其他的氧化剂高。在原水含锰量0.60～0.72mg/L、浊度3.30～5.20NTU、PH值7.0～8.0的条件下，当二氧化氯和液氯的投加量均为6.0mg/L，它们分别在投加混凝剂的同时、之前10min、之后20min投加时发，前者滤后水锰的去除率分别比后者高40.3%、20.37%、2.33%。
        二氧化氯可以有效去除由藻类或腐败生物引起的嗅、味、色，有效去除致臭的氯酚类化合物，除臭效果比氯要好。并且其消毒效果基本不受PH值和氨氮的影响，在黑暗条件下具有较好的稳定性，可以保持持续消毒能力。

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        四、二氧化氯消毒副产物及其影响
        二氧化氯消毒副产物主要包括亚氯酸盐和氯酸盐。研究表明[5]，亚氯酸盐和氯酸盐对人体健康均有危害。世界卫生组织指出，亚氯酸盐属于生成高铁血红蛋白的化合物，可导致高铁血红蛋白和溶血性贫血。美国、加拿大的研究资料显示氯酸盐可诱发神经、心血管和呼吸道中毒、甲状腺损害、贫血等症状，降低精子的活力及数量等。因此，采用二氧化氯消毒饮用水时，要严格控制其副产物的生成。
        控制二氧化氯消毒副产物的产生首先应从源头上减少消毒副产物的形成，应采用先进的二氧化氯生产工艺和设计优良的发生装置，以及高纯度的反应原料和尽可能提高反应效率。探求反应的最佳浓度、酸度、温度、压力等条件。最大限度的降低水中的有机物含量，从而有效的控制二氧化氯消毒副产物的形成。
        五、二氧化氯的消毒效果
        1.对细菌的灭活效果
        大量灭菌数据表明，二氧化氯对细菌的灭活效果与液氯相当或优于液氯，二氧化氯对于芽孢等细菌的灭活效果尤为看好。据报道，在pH=7.0的水中，以0.1mg/L二氧化氯作用5min，可杀灭一般肠道细菌，如伤寒杆菌、副伤寒杆菌、痢疾杆菌和大肠杆菌等。由于二氧化氯对细胞壁有较强的吸附和穿透能力，所以即使在有悬浮物存在的情况下，二氧化氯也能有效灭活细菌。Trakhtman的研究结果表明，尽管待消毒水中通常都存在有一定的悬浮物，但在1-5mg/L的投加量范围内，二氧化氯也能有效灭活埃希氏大肠杆菌和炭疽杆菌。
        2.对原生动物的灭活效果
        二氧化氯对原生动物有较强的灭活能力，但具体的灭活效果取决于原生动物的类型和消毒条件，下面以危害较大的两虫作为重点加以阐述。
        对于相对较容易灭火的贾第虫，二氧化氯对它的灭活性能优于液氯。根据Hofmann等人的研究结果，在水温1-25℃、pH=6-9的水质条件和接触时间60min的消毒条件下，1.5-2.0mg/L的二氧化氯即可对贾第虫达到3log灭活。
        隐孢子虫对二氧化氯的耐受性一般比贾第虫强8-16倍。尽管隐孢子虫难于灭活，但在一定的消毒条件值下，二氧化氯仍能对其进行有效灭活。有研究结果显示，采用0.22mg/L的二氧化氯进行消毒30min，即可明显降低隐孢子虫的活性。进一步的研究表明，灭活隐孢子虫所需的二氧化氯的CT值变化较大，它主要取决于水样中隐孢子虫的浓度和相关的水质条件（如水温、pH值）。
        3.对病毒的灭活效果
        早在1946年就有二氧化硫灭活脊髓灰质病毒的报道，如今各种研究结果反复证实二氧化氯是一种有效的病毒灭火剂。据报道，二氧化氯对f2病毒（反应消毒效果的指标病毒）的灭活作用强于氯和溴合剂，以5.0mg/L二氧化氯作用30s或以7.5mg/L作用20s，可对f2病毒达到4log-5log以上的灭活。用0.15mg/L二氧化氯作用10min或2.0mg/L作用1min，均可将f2病毒完全杀灭。浓度2000mg/L二氧化氯作用15min，1000mg/L作用20min或500mg/L作用30min可将肝炎HbsAg抗原完全破坏。
        结语：
        二氧化氯以其独特的优势被广泛应用在饮用水净化行业。因为二氧化氯在水质净化方面具有造价低、效果好等优势，逐渐取代液氯的地位，成为最受欢迎的饮用水消毒剂。但是二氧化氯消毒也有不足之处。本文着重介绍了消除二氧化氯消毒产生的有毒副产物的方法，希望可以在实践生产中提高饮用水的安全性。
        参考文献：
        [1]钟格梅，唐振柱.二氧化氯消毒饮用水的研究进展[J].环境与健康杂志，2010，08
        [2]何涛.二氧化氯饮水消毒技术安全性研究[D].中国疾病预防控制中心，2008.
        [3]时旭亮.净化水厂二氧化氯消毒本质安全性的研究[D].中国地质大学（北京），2010.