二氧化氯有哪些独特的物化特性及应用？

发布时间：2024-07-03 09:31:42 浏览： 次

　　众所周知，二氧化氯在常温常压下是一种带有辛辣气味的黄绿色气体，易溶于水形成黄绿色溶液，溶解度为107.9g/L。ClO₂气体的性质不稳定，在一定的浓度或压力下具有爆炸的危险，不宜贮存和运输。二氧化氯具有极强的氧化能力，在高浓度时(>500 mg/L)会对健康产生不利影响。当使用浓度低于500 mg/L时，其影响可以忽略，在100mg/L 以下时不会对人体健康产生任何影响，包括生理生化方面的影响，对皮肤亦无任何致敏作用。事实上，二氧化氯的常规使用浓度要远远底于500 mg/L，一般仅在几十mg/L 左右。国外的大量实验研究也显示，二氧化氯不仅是安全、无毒、广泛的消毒剂，更无“三致效应”，同时在消毒过程中也不与有机物发生氯代反应生成可产生“三致作用”的有机氯化物或其他有毒类物质。经美国食(FDA)和美(FPA)的长期科学实验，二氧化氯被确认为是医疗卫生、食品加工、食品(水产品、果蔬)保鲜、环境、饮水和工业循环水等方面杀菌消毒、除臭的理想药剂。同时，也被卫生组织(WHO)确认为A1级安全、有效、广泛的杀菌消毒剂，国际上认可的氯系消毒剂中最理想的更新换代产品。卫生组织(WHO)还将二氧化氯推荐为世界各国饮用水的首选消毒剂。

　　1.1 优良的杀菌消毒作用

　　更难能可贵的是，二氧化氯的强烈杀菌消毒作用，并非因自身的毒性而导致了细菌的死亡，而是因为稳定性二氧化氯通过活化释放出游离态二氧化氯，红外分析表明：游离态二氧化氯属于一种亚稳状态，一方面在酸性条件下会生成大量相对稳定的中性单分子的ClO₂，另一方面，在光照或温度的影响下不稳定的游离态二氧化氯还会释放出部分新生态氧原子。新生态氧原子具有强烈的氧化作用，通过氧化微生物、细菌细胞中可溶性部分(包括酶系统)而达到快速抑制微生物蛋白质的合成，从而达到杀灭细菌、病毒的目的。而且，ClO₂透过细胞膜的方式为单纯扩散，不需要载体蛋白(渗透酶)参与，所以无论细菌的代谢活力如何，ClO₂均可起到杀菌的作用。ClO₂还可与细菌中的部分氨基酸发生氧化还原反应，使氨基酸分解破坏，进而抑制蛋白质的合成，最终导致细菌死亡。

　　国内外许多的研究结果还表明，二氧化氯在极低浓度(0.1 mg/L)下，即可杀灭多种诸如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病菌。即使在有机物等干扰下，在使用浓度为几十mg/L时，也可完全杀灭细菌繁殖体、肝炎病毒、噬菌体和细菌芽胞等所有微生物。所以，二氧化氯杀菌消毒无“三致作用”，同时在消毒过程中也不与有机物发生氯代反应生成可产生"三致作用"的有机氯化物或其他有毒类物质。

　　二氧化氯的强烈与安全的杀菌消毒作用，使其可以大量应用于饮用水、桶装水和食品饮料的消毒，甚至可以直接应用于医疗卫生机构医疗过程的杀菌消毒、医疗器械的灭菌、公共卫生的空气净化和染菌织物和器具的灭菌清洗。同时，其有效安全的杀菌作用，还可将其大量应用于工业防霉、食品与农副产品的防腐和保鲜。

　　1.2 独特的强氧化性

　　ClO₂的强氧化性特性，使其可以广泛应用于工业污水和垃圾渗沥液的处理，( 可将亚铁离子氧化成三价铁，破坏胶体的稳定性，使其它杂质与三价铁一起沉降，达到去除铁离子、悬浮物，净化水质、降低浊度的目的，这样就可以防止铁离子和部分悬浮物堵塞管道和破坏地层，利用这一特性，可将其大量应用于油田采油。

　　不仅如此，二氧化氯分子的强氧化特性，使其可以与水中的 CN⁻等无机物和酚类、腐殖质等发生氧化降解反应，并有效地去除这些物质，达到降解酚类等物质目的。ClO₂与有机物的反应都是自由基氧化反应，大分子的链被断裂降解、环状结构被破坏、高沸点的有机物大部分被氧化成为较低沸点的中小分子的有机物。其中部分被降解为可挥发的有机物、CO₂和H₂O。ClO₂可使酚类化合物分解为醌类化合物和简单的有机酸，其中的一部分可以进一步分解为CO₂和 H₂O。ClO₂与间苯二酚自由基反应形成对苯醌、邻苯醌以及 ClO⁻。ClO₂可继续将醌类化合物氧化成简单的有机酸和 此时， 被还原为Cl⁻。从而可有效降低有机废水中的CODCr。因此，二氧化氯在制药、农药、有机化工、焦化、制革和屠宰等高CODcr含量的有机工业污水处理中的应用也越来越普遍。

　　另一值得注意的是二氧化氯对苯胺、偶氮类，以及水合肼、味精等含 和≡N 等含氮、胺结构基团的独特降解作用，使其在高氨氮有机工业污水的处理中也发挥了十分有效的作用。甚至对垃圾渗沥液这类高难度污水的处理，也可借助于独特的动态膜分离专用装置在高氨氮污水常温脱氨的应用中也取得了十分明显的效果。不仅可以使( 浓度超过10000 mg/L,氨氮浓度超过6000mg/L的垃圾渗沥液处理至氨氮浓度低于150mg/L,再组合其他常规工艺即可实现达标排放。这对于我国高氨氮污水的处理亦将作出重大贡献。

　　二氧化氯的强氧化性还可用在脱色工艺中，( 可使染料中的某些键，尤其是共轭双建的断裂，使电子的最高已占轨道和最低空轨道之间的能级差增加，电子跃迁能量变大，最大吸收波长已移到可见光之外，于是颜色便消失。( 对活性染料、酸性染料和硫化染斗等都具有明显的脱色效果。这一特殊功能对于我国目前的印染、纺织和制革废水的处理尔开辟了一条全新的工艺路线。

　　1.3 自挥发性和高扩散性

　　独特的物化特性，即使在水中，ClO₂分子的扩散速度也十分迅速。实验研究表明，经活化后的稳定性二氧化氯，经液相表面自然扩散损失的有效二氧化氯，平均每小时高达10%以上，但这一损失量的大小与所选活化剂的活化速率(指达到同一活化率所需要的时间)有关，一般情况下二氧化氯的损失率与活化速率成正比，即活化速率越高损失率也会越大。利用二氧化氯具有超强的自挥发性和高扩散性的特性，使其在空间杀菌消毒、空气净化和食品保鲜。尤其是其独特的自挥发性能有效阻断通过空气传播的SARS 病毒和禽流感、肝炎、肺结核、流行性感冒，以及目前在世界范围广泛传播的新冠病毒等传染性疾病的传播，亦具有十分关键且重要的作用。