二氧化氯和次氯酸鈉消毒液

時間 2021-09-07 09:52:45

1樓:匿名使用者

每個clo2分子中的cl被還原到-1價時改變5價。每個naclo中的cl被還原到-1價時改變2價。

所以物質的量比為2:5

2樓:楚頤然

50ppm(50mg/l)二氧化氯, 消毒需用量10mg/立方米;

50ppm(50mg/l)次氯酸鈉,消毒需用量30mg/立方米;

次氯酸鈉

次氯酸鈉的分子式是naclo,屬於強鹼弱酸鹽,它清澈透明,是一種能完全溶解於水的液體。但由於次氯酸鈉液不易久存,次氯酸鈉多以電解低濃度食鹽水現場製備。

次氯酸鈉液體通過電解食鹽水製備,這種裝置稱為次氯酸鈉發生器。其次氯酸鈉的生成過程可以通過化學方程式表達如下:

其總反應表達如下:

nacl + h2o → naclo + h2↑

電極反應:

陽極: 2cl- - 2e → cl2

陰極: 2h+ + 2e → h2

溶液反應: 2naoh + cl2 → nacl + naclo + h2o

當然,次氯酸鈉消毒液體以次氯酸鈉發生器生產為最佳。因為,它生產出的次氯酸鈉液體比較穩定、單一,也容易儲存,不含制氯廠出品的那些複雜甚至有害的成分。

關於次氯酸鈉發生器,我國已於2023年1月12日釋出了gb 12176-90 國家標準。它是一種已經認可、可以信賴、十分穩定、並有權威資料可查詢的產品。次氯酸鈉發生器已經有一百多年的歷史了,已經證明是一種執行成本很低、藥物投加準確、消毒效果極佳的裝置。

就消毒而言,次氯酸鈉液還是具有明顯優勢的。作為一種真正高效、廣譜、安全的強力滅菌、殺病毒藥劑,它同水的親和性很好,能與水任意比互溶,它不存在液氯、二氧化氯等藥劑的安全隱患,且其消毒效果被公認為和氯氣相當。也正是因為這一特點,所以它消毒效果好,投加準確,操作安全,使用方便,易於儲存,對環境無毒害,不存在跑氣洩漏,可以任意環境工作狀況下投加。

事實上,次氯酸鈉廣泛用於包括自來水、中水、工業迴圈水、游泳池水、醫院汙水等等各種水體的消毒。次氯酸鈉還能夠破壞氰根離子和苯環等,用作處理含氰廢水和一些工業重度汙染廢水的高階氧化,還可以用於紙漿等漂白。高濃度的次氯酸鈉液體還可以用於剝離裝置及管道上附著的沾泥[2]。

次氯酸鈉的滅菌原理主要是通過它的水解形成次氯酸,次氯酸再進一步分解形成新生態氧[o],新生態氧的極強氧化性使菌體和病毒的蛋白質變性,從而使病源微生物致死。氯氣消毒的原理也主要是以產生出次氯酸方式。

根據化學測定,次氯酸鈉的水解受ph值的影響,當ph超過9.5就會不利於次氯酸的生成。但是,絕大多數水質的ph值都在6—8.

5,而對於ppm級濃度的次氯酸鈉在水裡幾乎是完全水解成次氯酸,其效率高於99.99%。其過程可用化學方程式簡單表示如下:

naclo + h2o → hclo + naoh

hclo → hcl + [o]

次氯酸在殺菌、殺病毒過程中,不僅可作用於細胞壁、病毒外殼,而且因次氯酸分子小,不帶電荷,可滲透入菌(病毒)體內與菌(病毒)體蛋白、核酸、和酶等發生氧化反應,從而殺死病原微生物。

r-nh-r + hclo → r2ncl + h2o

同時,氯離子還能顯著改變細菌和病毒體的滲透壓使其喪失活性而死亡。

在消毒方面,值得肯定的是,由於次氯酸鈉發生器所生產的消毒液中不象氯氣、二氧化氯等消毒劑在水中產生遊離分子氯,所以,一般難以形成因存在分子氯而發生氯代化合反應,生成不利於人體健康的有毒有害物質。並且,次氯酸鈉也不會象氯氣同水反應會最後形成鹽酸那樣,對金屬管道構成嚴重腐蝕。不過,它同氨可以發生反應,在水中生成微量的帶有氣味的氯氨化合物,但這種物質也是一種安全的殺生藥劑,只是遠不及次氯酸鈉的殺生能力。

nh3 + hclo → nh2cl + h2o

nh2cl + hclo → nhcl2 + h2o

nhcl2 + hclo → ncl3 + h2o

就執行成本而言,採用次氯酸鈉消毒的執行成本費用是很低的,稍比氯氣高一些。根據英國所統計的一組資料表明,次氯酸鈉同氯氣成本相比大約為1.05 :1[3]。

使用次氯酸鈉消毒以採用次氯酸鈉發生器為最優。以前,次氯酸鈉發生器未能在我國大範圍推廣的原因,主要是:過去在陽極防腐材料方面不過關;其次是我國經濟發展滯後和對水處理技術不夠重視;再次是次氯酸鈉發生器比氯氣的一次性投入要略高等因素造成的;當然還有限制用電的因素,儘管裝置耗電不大。

實際中,還有一些單位對水體消毒所使用的消毒劑是從氯鹼工廠出產的次氯酸鈉液。事實上,氯鹼工廠生產的次氯酸鈉液同次氯酸鈉發生器現場製備的次氯酸鈉液還是有一定區別的。次氯酸鈉是氯鹼工廠生產過程中必然留下的一種副產品,它是通過鹼液吸收多餘的氯氣生成的。

這是為了保障安全必須設定的一道工藝。對於大多數制氯鹼的工廠來說,次氯酸鈉作為一種副產物,成分較複雜,還很容易分解。有些氯鹼工廠將陰極鹼液直接流到尾端作為富餘氯氣的收集液,當然這種鹼液的成分是非常複雜的了。

據一些報道分析,有些廠從經濟效益上考慮,使用石墨做電極還產生出相當多的二惡因成分。

2oh- + cl2 → cl- + clo- + h2o

一般來講,該反應通常在低溫下進行,因為低溫下一分子氯氣還可以同八分子水結合成暫時性的水合氯

二氧化氯

二氧化氯的分子式是clo2,在高於11oc時,二氧化氯沸騰,成為一種黃綠色氣體。它是一種極活潑的化合物,稍經受熱,就會迅速而**性分解為氯氣和氧氣。二氧化氯具有比氯氣更大的刺激性和毒性,毒性為氯氣的40倍 [2]。

由於它是氣體,易於擴散,受熱又容易分解,在纖維表面停留時間較短,並且與水反應還能生成具有較強漂白能力的hclo2, 能夠不降解和損傷纖維,所以在造紙、印染等行業得到很好應用。二氧化氯作為一種強氧化劑,同樣具有和氯相似的殺生能力。

二氧化氯極其不穩定,不能象次氯酸鈉那樣可以運輸,運輸中很容易發生**事故,所以只有依靠現場製備。一般都是通過氯酸鹽同酸的反應制備得到,以氯酸鈉的成本為最低。但是,氯酸鈉與硫酸的反應十分劇烈,所產生二氧化氯幾乎是**性分解為氯氣和氧氣,這當然與硫酸在反應中大量放出熱量有關。

用化學方程式表達如下:

3naclo3 + 3h2so4 → 3nahso4 + 3hclo3

3hclo3 → 2clo2↑ + hclo4 + h2o

2clo2 → cl2↑ + 2o2↑

最為溫和的方法是草酸與氯酸鈉的反應生成二氧化氯氣體,但成本更高:

2naclo3 + 2h2c2o4 → na2c2o4 + 2h2o + 2co2↑ +2clo2↑

國內一些廠家採用鹽酸進行定量控制滴加氯酸鈉的方法生成二氧化氯,這種裝置有的可以獲得最高不超過50%的二氧化氯和大於50%的氯氣。之所以考慮使用鹽酸,當然與原料容易獲得和生產成本相對較低有直接關係。

一般來說,氯酸鈉與鹽酸發生反應過程比較複雜一些。如果使用稀鹽酸反應,生成物可以獲得二氧化氯和氯氣的混合物氣體[4],但規模製備還必須設防爆裝置,操作也必須十分小心,因為二氧化氯受熱很容易**性分解:

naclo3 + hcl(稀) → nacl + cl2↑ + 2clo2↑ + 2h2o

實際上,這個反應也是分為兩步完成的,氯酸鈉先同鹽酸反應生成氯酸和氯化鈉,氯酸隨後分解成二氧化氯、氯氣和水。

當使用濃鹽酸與氯酸鈉反應時,生成物中只有氯氣放出,而沒有二氧化氯氣體[4]:

naclo3 + 6hcl(濃) → nacl + 3cl2↑ + 3h2o

很顯然,在某一中間範圍的鹽酸濃度中,上述兩種反應均有發生,可將上兩反應方程式相加表述為[4]:

clo3- + 7cl- + h+ → 4cl2↑ + 2clo2↑ + 5h2o

從上面方程表示式是來看,鹽酸同氯酸鈉反應生成的二氧化氯含量是很不穩定的,所生成氣體主要部分還是氯氣,少量為二氧化氯。

由於製取二氧化氯需要使用氯酸鈉或者氯酸鉀,所以執行成本很高,大約為次氯酸鈉執行成本的5倍以上[2]。此外,由於鹽酸容易揮發,並具有強烈腐蝕性,因此,在管理上相對比較麻煩,需要較多的安全容器來儲存保管。

在工業上,有一種製備二氧化氯水溶液的工藝[1],工藝比較複雜,具體方法是:讓二氧化氮由底部向上通過一個填充塔,而氯酸鈉溶液由上往下流動,反應方程式表達如下:

clo3- + no2 → no3- + clo2

這種水溶液濃度不高,處理起來比較安全(水溶液中二氧化氯含量超高30%時處理不當也會引起**),溶解實際上是一個物理過程。置於日光下時,溶液會緩慢地分解成酸的混合物。但是,這種方式的執行成本更高,一般也不用於生活飲用水中消毒。

據有關資料記載,純二氧化氯用於水的消毒也與氯氣近似,但稍有所不同。它具有兩個氯氣不具備的特點:一是它使用的ph範圍廣,在ph6—10內能有效地殺滅絕大多數的微生物;二是它不會與氨發生反應產生令人不愉快的味道。

但是,它在水中分解時會產生亞氯酸鹽這種副產品,如用於游泳池消毒,亞氯酸鹽長時間的積累起來會使水變黃,還會出現對**和眼睛的刺激,一般採用投加一定量氯的辦法來消除[3]。

有些資料上有關於二氧化氯可以殺滅芽孢的說法,但具體機理和實際效果並不詳。目前,國內使用二氧化氯用於自來水、中水等消毒非常成功的例項較少。由於所有氣體消毒劑溶解於水的能力較低,都存在非常不穩定、不安全、易揮發的因素,很難使水體中達到應有的餘氯檢測量,故而,對自來水、游泳池等需要維持一定消毒藥量來說,二氧化氯消毒比較困難達標,其水體中餘氯檢測值也較難得到保證。

更何況,二氧化氯尚沒有氯氣那麼高的氣壓可通過加氯機同水體形成暫時水合物的能力,所以,從技術上來講,大規模使用二氧化氯投加也還非常不現實。

通常認為,二氧化氯的消毒原理也是和氯氣一樣,少量二氧化氯先同水發生反應產生亞氯酸hclo2,亞氯酸是一種相當弱的弱酸,具有氧化漂白作用。

2clo2 + h2o → hclo2 + hclo3

工業上一般並不直接使用二氧化氯,而是應用亞氯酸鈉溶液進行漂白。通過將立時產生的二氧化氯水溶液和過氧化鈉混合即可得到單一的亞氯酸鈉。

2clo2 + na2o2 → 2naclo2 + o2

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