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二氧化氯化學性質:

      高濃度時呈紅黃色,低濃度時呈黃色,有強烈刺激性臭味氣體:11℃時液化成紅棕色液體,-59℃時凝固成橙紅色晶體。有類似氯氣和硝酸的特殊刺激臭味。常態為氣態,固體為橙紅色。沸點11℃。相對蒸氣密度2.3g/L。遇熱水則分解成次氯酸、氯氣、氧氣,受光也易分解,其溶液於冷暗處相對穩定。二氧化氯能與許多化學物質發生爆炸性反應。對熱、震動、撞擊和摩擦相當敏感,極易分解發生爆炸。受熱和受光照或遇有機物等能促進氧化作用的物質時,能促進分解並易引起爆炸。氣相濃度超過10%則會發生爆炸,若用空氣、二氧化碳、氮氣等惰性氣體稀釋時,爆炸性則降低。屬強氧化劑,其有效氯是氯的2.6倍。與很多物質都能發生劇烈反應。腐蝕性很強。

液體二氧化氯

液體二氧化氯

可溶性:極易溶於水而不與水反應,幾乎不發生水解(水溶液中的亞氯酸和氯酸隻占溶質的2%);在水中的溶解度是氯的5~8倍。溶於堿溶液而生成亞氯酸鹽和氯酸鹽。

水中溶解度:20℃時0.8g/100ml、8300mg/L

化學鍵:Cl原子以sp雜化軌道形成σ鍵,分子為V形分子。 氯原子中的一個電子垂直於 O-Cl-O 平麵,並與 O,O 的4個電子形成 3原子 5電子 大π鍵(離域π鍵)。

氧化作用:

1.對錳的氧化

二氧化氯能夠把二價錳氧化成四價錳,使之形成不溶於水的二氧化錳(MnO2),即:

2ClO2+5Mn++6H2O=5MnO2+12H+2Cl通過氧化,二氧化氯對錳的去除率為69%~81%,而氯對錳的去除率僅為25%,一般二氧化氯的投加量為5.0mg/L。

2.對鐵的氧化

二氧化氯同樣也能夠把二價的鐵氧化成三價的鐵,形成氫氧化鐵沉澱,即:

ClO2+5Fe(HCO3)2+13H2O=5Fe(OH)3+10CO3+Cl+21H 通過氧化,二氧化氯對鐵的去除率為78%~

3.對硫化物的氧化

二氧化氯在pH值5~9的區間內,很快將硫化物(S)氧化成硫酸鹽(SO4),即:

8ClO2+5S+4H2O=5SO4+8Cl+8H 當二氧化氯的投加量為3.0mg/L時,硫的去除率為81%。

4.對氰化物的氧化

二氧化氯可以將氰化物氧化成二氧化碳和氮,即:

2ClO2+2CN=2CO2+N2+2Cl 當氰化物的濃度為3.0mg/L,二氧化氯的投加量為5.0mg/L,其氰化物的去除率一般都大於85%。

5.優點——安全性:國外大量的實驗研究顯示,二氧化氯是安全、無毒的消毒劑,無"三致"效應(致癌、致畸、致突變),同時在消毒過程中也不與有機物發生氯代反應生成可產生"三致作用"的有機氯化物或其它有毒類物質。但由於二氧化氯具有極強的氧化能力,應避免在高濃度時(>500ppm)使用。當使用濃度低於500ppm時,其對人體的影響可以忽略,100ppm以下時不會對人體產生任何的影響,包括生理生化方麵的影響。對皮膚亦無任何的致敏作用。事實上,二氧化氯的常規使用濃度要遠遠低於500ppm,一般僅在幾十ppm左右。因此,二氧化氯也被國際上公認為安全、無毒的綠色消毒劑。

金魚毒性實驗及小白鼠毒性實驗中得到兩個結果:a.ClO2的安全濃度為0.75m g /1,b. 由小白鼠急性經口毒性實驗,ClO2屬實際無毒型水處理劑。

急性毒性試驗, 最高灌以劑量10000mg/kg穩定性二氧化氯時, 小鼠仍無明顯中毒症 狀, 飲食與活動均正常。試驗過程中各組動物均無一死亡表。經計算, 其經口LD50>10000mg/kg。

急性皮膚刺激性,觀察表明, 去除藥物後1~48小時, 兔脊背敷貼部位皮膚均未出現紅斑和水腫等刺激症狀, 反應積分均為0。

急性眼粘膜刺激性,向兔眼結膜囊內滴入濃度9.7~11.4mg/L穩定性二氧化氯溶液5s後, 用生理鹽水衝洗幹淨。兔眼結膜血管在6h內出現輕度充血, 至24h症狀基本消失, 症狀48h完全消失。家兔48h眼刺激積分指數為0, 屬無刺激性物質。


二氧化氯的製備:

由氯酸鈉與硫酸和甲醇作用或由氯酸鈉與二氧化硫作用而製得。以氯酸鹽為原料,在酸性(硫酸)介質中還原製得二氧化氯。工業上采用的還原劑主要為二氧化硫,此法稱之為馬蒂遜法,具體工藝過程為:將含約600g/L氯酸鈉溶液與工業濃硫酸連續定量地送入主反應器,經空氣稀釋的5%~8%二氧化硫氣體通過氣體分布板分別進入主、負反應器進行反應。反應所產生的氣體經洗滌塔洗滌,除去夾帶的泡沫和酸霧,所產生的二氧化氯氣體送入後續工序使用。負反應器溢流出的廢液進入氣提塔,從塔底通入少量空氣,,氣提出溶解在溶液中的二氧化氯,匯入主反應器。


二氧化氯是一種極易爆炸的強氧化性氣體,在生產和使用時必須盡量用稀有元素氣體進行稀釋,同時需要避免光照、震動或加熱。因此,二氧化氯的製備方法一直是科學家長期尋求解決的問題。世界常用的二氧化氯製備方法主要集中為三種。

1.氯酸鈉與濃鹽酸反應法(Kestiog法)

歐洲一些國家主要采用氯酸鈉(NaClO3)氧化濃鹽酸的製備方法,化學反應方程式為:2NaClO3+4HCl(濃)=2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O。此法的缺點主要是同時產生了大量的氯氣,不僅產率低,

而且產品難以分離,同時很有可能造成環境汙染。

2.亞氯酸鈉與氯氣反應法

我國的科學家經過科學探索,發現一種優於歐洲的製備方法,將經幹燥空氣稀釋的氯氣通入填充有固體亞氯酸鈉(NaClO2)的反應柱內製得。化學反應方程式為:2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2。此法的特點是安全性好,沒有產生毒副產品。

3.草酸還原法

科學家又研究出的一種新的製備方法,在酸性溶液中用草酸(H2C2O4)還原氯酸鈉,化學反應方程式為:H2C2O4+2NaClO3+H2SO4 == Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O和2KClO3+H2C2O4=K2CO3+CO2↑+2ClO2↑+H2O此法的最大特點是由於反應過程中生成的二氧化碳的稀釋作用,大大提高了生產及儲存、運輸的安全性。

4.亞氯酸鈉與鹽酸反應法:

製取二氧化氯的裝置

製取二氧化氯的裝置常用的製備高純二氧化氯的方法,化學反應方程式為:5NaClO2+4HCl=4ClO2+5NaCl+2H2O,此工藝產物中純度一般高達95%以上,需要現場製備現場使用。運用高耐腐材料製作的二氧化氯發生器能夠滿足應用。

5.氯酸鉀與二氧化硫反應法

優點是可以利用二氧化硫減少空氣汙染,化學反應方程式為:

2KClO3+SO2=2ClO2+K2SO4、

6.氯酸鈉與亞硫酸鈉反應法

實驗室常用氯酸鈉(NaClO3)和亞硫酸鈉(Na2SO3)用硫酸酸化,加熱製備二氧化氯,化學反應方程式為:2NaClO3+Na2SO3+H2SO4==△==2ClO2↑+2Na2SO4+H2O

二氧化氯的詳細用途:用作氧化劑、脫臭劑、殺生劑、保鮮劑、漂白劑等。 

 

二氧化氯 消毒劑二氧化氯因為其具有殺菌能力強,對人體及動物沒有危害以及對環境不造成二次汙染等特點而備受人們的青睞。二氧化氯不僅是一種不產生致癌物的廣譜環保型殺菌消毒劑,而且還在殺菌、食品保鮮、除臭等方麵表現出顯著的效果。

二氧化氯還可以用於漂白,如紡織與造紙元采用氯氣漂白的都可以用二氧化氯替代。

二氧化氯的主要用途在自來水的消毒,和麵粉與木質紙漿的漂白。

它能很有效地對抗病毒、細菌和包括梨形鞭毛蟲(Giardia lamblia)與隱孢子蟲(Cryptosporidium)等原生生物所引起的囊腫與卵囊。

從1956年比利時的布魯塞爾把自來水消毒劑由氯氣改成二氧化氯後,二氧化氯開始被廣泛地使用。

在襲擊紐奧良的颶風卡特裏娜過後,二氧化氯就被用來清除被洪水淹沒後房屋上的危險黴菌。而中國政府也於2006年3月6日預告二氧化氯為自來水消毒劑。

殺菌、消毒方麵:

⑴對飲用水的消毒 二氧化氯是淨化飲用水的一種十分有效的淨水劑,其中包括良好的除臭與脫色能力、低濃度下高效殺菌和殺病毒能力。二氧化氯用於水消毒,在其濃度為0.5~1mg/L時,1分鍾內能將水中99%的細菌殺滅,滅菌效果為氯氣的10倍,次氯酸鈉的2倍,抑製病毒的能力也比氯高3倍,比臭氧高1.9倍。二氧化氯還有殺菌快速,pH範圍廣(6-10),不受水硬度和鹽份多少的影響,能維持長時間的殺菌作用,能高效率地消滅原生動物、孢子、黴菌、水藻和生物膜,不生成氯代酚和三鹵甲烷,能將許多有機化合物氧化,從而降低水的毒性和誘變性質等多種特點。

⑵對空氣的殺菌 空氣中含有大量可以致病的細菌,特別是飲食業場所及食品加工廠生產車間空氣中微生物種類和數量多而複雜,對於這些微生物普遍采用的是紫外線滅菌方式,但由於室內空氣相對濕度大,紫外線殺菌效果並不理想。而二氧化氯製劑的滅菌能力強,分解迅速無殘留,非常適於飲食業及食品加工業的有關場所的空氣噴霧殺菌及消毒。此外,春秋兩季是感冒、氣管炎等傳染病的多發季節,可以用二氧化氯對環境進行消毒,不但能殺滅病原微生物,還能消除異味,清新空氣。因此,二氧化氯是十分理想的預防"非典"的環境消毒劑。

⑶對廚房用具、食品機械設備的消毒 廚房用具、食品機械設備、容器等如果不經徹底的消毒,容易對食品造成汙染,導致食物中毒的發生。用二氧化氯對廚房用具、食品機械設備、容器等進行消毒,可殺滅大腸杆菌、金黃色葡萄球等。

⑷在醫療領域 二氧化氯用於口腔含漱,可有效控製牙齦炎、牙斑菌和口臭,用作坐浴或衝洗,可防止多種疾病,等等。在1998年抗洪救災中,抗洪戰士用二氧化氯消毒液洗臉、坐浴、擦身、泡腳、泡洗內衣褲等,其神奇作用再次被驗證。實踐證明,二氧化氯對防治紅眼病、皮膚病及除臭有良好效果。

⑸水產養殖、畜禽養殖的消毒:二氧化氯水產養殖藥劑可用於治療魚、蝦、蟹、甲魚、蛙類等細菌性、病毒性疾病。對鯉、草、鰻、羅非魚等的赤皮、爛腮、出血性敗血病、腸炎、爛尾、水黴病等;蝦類病毒病、黑鰓、白毛病、打印病等;蟹類爛腮、 水腫、腸炎、上岸症、顫抖等;甲魚腐皮病、紅、白底板病、出血病、穿孔病等;蛙類的皮膚病、眼病等病害具有獨特功效,並能去除水中異味,改善水質,增加水體含氧量。


殺菌效果:二氧化氯是一種廣譜、高效的滅菌劑。國外許多的研究結果表明,二氧化氯在極低的濃度(0.1ppm)下,即可殺滅許多諸如大腸杆菌、金黃色葡萄球菌等致病菌。即使在有機物的幹擾下,在使用濃度為幾十ppm時,也可完全殺滅細菌繁殖體、肝炎病毒、噬菌體和細菌芽孢等所有微生物。

二氧化氯消毒劑應用曆史:人類利用化學消毒劑進行殺菌消毒是從19世紀初開始的。1820年第一代化學消毒劑漂白粉問世後,人們將其主要用於飲用水消毒和感染創傷的治療上,並取得了良好地效果,開辟了化學殺菌消毒的第一個裏程碑。此後,人們相繼發現了第二代消毒劑環氧乙烷,第三代消毒劑戊二醛。新一代高效化學消毒劑終於在千呼萬喚中問世,這就是被稱作第四代殺菌消毒劑的二氧化氯。

含二氧化氯的消毒劑

含二氧化氯的消毒劑二氧化氯誕生於1811年,早年人們並未用它殺菌消毒,直到1940年前後次氯酸鈉工業化生產之後,人們才開始大規模使用。1940年美國的尼亞加拉大瀑布率先采用它處理飲用水,取得良好效果,之後迅速推廣到全世界。人們陸續發現用氯氣對飲用水進行消毒時,水中的有機物會與氯氣發生取代反應,生成有機氯化合物,有機氯會在人體內積留產生慢性累積中毒,還會誘發癌病,世界環保聯盟即將全麵禁止使用氯氣用於飲用水的消毒,建議采用廣普性、具有強氧化性的高效消毒劑二氧化氯進行飲用水的消毒。二氧化氯已被聯合國衛生組織(WHO)列為AⅠ級消毒劑。

中國應用二氧化氯消毒技術始於八十年代。1987年,廣東省衛生監督部門批準其可以用於食品消毒、保鮮及食品設備、用具消毒。1990年上海衛生管理部門批準其可以用於水處理、食品加工以及水產養殖、除臭等。我國衛生部也在2000年前明確提出,逐步用二氧化氯替代氯氣進行飲用水的消毒。二氧化氯又被列為預防非典的重要的含氯消毒劑。

消毒劑對比

下表列出了二氧化氯消毒劑與常用其它消毒劑的比較:

性能
二氧化氯
氯製劑
季銨鹽
過氧乙酸

殺菌力

可殺滅所有的微生物,包括細菌芽孢

可殺滅所有細菌繁殖體,高濃度能殺死芽孢

可殺滅多數細菌繁殖體, 對芽孢和噬菌體無效

可殺滅所有的微生物,包括芽孢

常用濃度 30-200ppm 250-1500ppm 1000-5000ppm 2000-20000ppm

毒性

無毒

中等毒性

低毒

低毒

"三致"效應

有機物幹擾

pH影響

大,> 8.5時失效

使用溫度影響

低於50℃

低於50℃

腐蝕性

不鏽鋼無腐蝕

金屬有強腐蝕

無腐蝕

金屬有強腐蝕

皮膚致敏性

殘留

氣味

稍有二氧化氯味

強氯味

有強醋酸味

使用成本

較低

昂貴

較高

穩定性

穩定

不穩定,易分解

穩定

不穩定,易燃易爆

抗藥性

展開

2、保鮮

⑴食品的保鮮 二氧化氯屬無毒型消毒劑,一般使用濃度較小,可直接用於水果、蔬菜、肉類的殺菌、保鮮。將水果、蔬菜在二氧化氯溶液中浸泡片刻,即能殺死微生物又不與脂肪酸反應,不破壞蔬菜的纖維組織並對果蔬的味道、營養無任何損害,且無需再用清水清洗。在流通領域中,有些不宜水洗的果蔬,可用固體的二氧化氯與果蔬一起裝入包裝箱,可長時間緩慢放出二氧化氯,既滅菌,又可達到保鮮作用。經二氧化氯溶液浸泡的魚、雞、禽類,不僅可消除腥臭味,還可有效控製微生物生長,延長儲藏期,並能保持鮮美的口味。用二氧化氯處理禽蛋,保鮮效果亦良好,且不影響蛋的孵化。

⑵除臭、除異味 二氧化氯能和空氣中的氨和硫化合物及水中鐵和錳化合物相作用,因此可消除空氣和水中的臭味。用二氧化氯溶液對冰箱進行擦洗,可達到消除異味的作用。在衛生間中可用二氧化氯溶液進行噴霧,可迅速去除臭味。

發達國家已將二氧化氯應用到幾乎所有需要殺菌消毒領域。在中國,二氧化氯的應用雖然剛剛起步,但有理由相信,在不久的將來,二氧化氯一定會成為生產和生活中必不可少的日常用品,其發展前景無限廣闊。

漂白

⑴紡織 用於棉紗、麻等天然纖維的漂白。

⑵造紙 紙漿漂白,提高白度。

(3)食用菌 竹筍等食品的漂白

95%,而氯對鐵的去除率僅為50%左右,一般二氧化氯的投加量為2.0mg/L。


應用範圍:(各國對二氧化氯使用範圍的法律規定、影響:

時間
國家
批準機構
使用範圍

1992

WHO

飲用水消毒

1987 德國 飲用水消毒

1985

美國

FDA

食品加工設備消毒

1987

美國

EPA

食品加工廠、啤酒廠、飯店的環境消毒

醫院、實驗室的硬質和無空表麵器械的殺菌和防黴

1989

美國

EPA

儲存水消毒;動物居住場所如家禽、豬、狗圈等的消毒除臭

1988

日本

食品衛生部

飲用水消毒

1987

澳大利亞

澳衛生部

食品添加劑926號,食品漂白劑

1987

中國

衛生部

食品工業、醫療、製藥、畜牧、

水產養殖、公共環境等領域的消毒和滅菌

1996

中國

衛生部

水產品和果蔬防腐保鮮的食品添加劑

2002

美國

FDA

食品加工設備、管道、工藝器具及特別在牛奶加工廠

2005

中國

衛生部

飲用水消毒

影響因素:穩定性二氧化氯消毒劑中的二氧化氯以亞氯酸鹽的形式存在,經用活化劑活化後,才能放出具有殺菌作用的二氧化氯。殺菌能力與純二氧化氯消毒劑溶液相似。二氧化氯消毒劑釋放的速度與酸堿度有一定關係,酸性條件下迅速釋放,pH值>5.0時二氧化氯消毒劑釋放速度減慢,活化不完全,殺菌作用較弱。二氧化氯消毒劑隨濃度的增加,殺菌作用加強,用500ppm二氧化氯消毒劑溶液殺滅白色念珠菌,作用1min,殺滅率達100%;而用250ppm時,作用10min,才能達到99.99%。隨溫度的升高,殺菌作用加強。用0.8mg/L二氧化氯消毒劑殺滅99%的脊髓灰質炎病毒,當溫度為5℃時,需要6.8min,當溫度為15℃時,需要1.7min ,當溫度為25℃時,需要1.5min。有機物對二氧化氯消毒劑滅菌效果有明顯影響,在試驗用的菌液內加入2%酵母,再用二氧化氯消毒劑進行滅菌試驗,結果,100min隻能殺滅大腸杆菌的99.99%,而不加酵母者,僅作用5min即可將其全部殺滅。殺菌消毒去異味,二氧化氯獨一無二。

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