二氧化氯的性质及作用教学提纲

二氧化氯的性质及作

用

二氧化氯的性质及作用

二氧化氯的性质

物性参数

学名：二氧化氯

英文名称：Chlorine dioxide

分子式：ClO2

相对分子质量：67.45（按1989年国际相对原子质量）

沸点：11.0℃

熔点：-59.0℃

相对密度：2.33（空气=1）

* 有效氯：2.63(氯气有效氯=1)

有效氯是衡量氯消毒剂氧化能力的标志。是指与含氯消毒剂氧化能力相当的氯量（非指消毒剂所含氯量）。

物理性质：

二氧化氯在常温、常压下是一种黄红色气体（低浓度黄绿色），在外观和气味上与氯气相似。当空气中ClO2浓度大于10%易于爆炸。

受到阳光照射、遇高温物体、接触有机物、也可发生爆炸。若有铁锈、油脂、以及较多的有机粒子存在时，即使在安全体系和浓度（8%~12%）下，也会自发地分解。

二氧化氯具有刺激性气味，对人的眼、鼻、喉和呼吸道有较强的侵蚀作用，当空气中ClO2浓度为14mg/L时，就可使人察觉，45mg/L时，明显地刺激呼吸道。

二氧化氯在水溶液中较稳定，几乎全部是以单体自由基的形式存在。

二氧化氯腐蚀性很强，一般常见金属、不锈钢都可腐蚀（指高浓度）。

化学性质：

强氧化性

二氧化氯在酸性条件下具有很强的氧化性：

ClO2+4H++5e=Cl-+H2O ψ=+1.511V

在中性或碱性条件下：

ClO2+e=ClO2- ψ=+0.95V

ClO2-+2H2O+4e=Cl-+4OH-ψ=+0.78V 氧化还原反应的程度取决于水中还原物质的强弱。

与无机物反应

水中少量的S2-、SO32-、SnO22-、AsO32-、 SbO32-、S2O32-、NO2-和CN-等还原性酸根均可被氧化去除。水中一些还原态的金属离子Fe2+、Mn2+、Ni2+等也能被氧化，如：

2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+12H++2Cl-

ClO2+5Fe(HCO3)2+13H2O=5Fe(OH)3+10CO32-+Cl-+21H+ 8ClO2+5S2-+4H2O=5SO42-+8Cl-+8H+

2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2Cl-

在中性溶液中，碘化钾、亚硫酸钠、亚砷酸钠及氧化铅，能把二氧化氯还原成亚氯酸盐。

在酸性溶液中（pH=1），氢化硼、碘化物及亚硫酸可将二氧化氯完全还原成氯离子。

水溶液中的歧化反应

二氧化氯水溶液的歧化反应进行得非常慢。

2ClO2+2OH-→ClO3-+ClO2-+H2O

6ClO2+3H2O→5HClO3+HCl

ClO2+Cl2+2H2O→2ClO3-+2Cl-+4H+ (酸性溶液)

2ClO2+HOCl+H2O→2ClO3-+Cl-+3H+（中性溶液）

与有机物反应

易于与二氧化氯进行反应的有机化合物是指肪烃的叔胺和酚类及芳香胺类。

a. 二氧化氯和酚反应较快，产物包括：1,4-苯醌；2-氯-1,4-苯醌；2,5-二氯-1,4-苯醌；2,6-二氧化氯-1,4-苯醌；2-氯酚；草酸和顺式丁烯二酸。

b. 二氧化氯与对苯二酚反应时，很快将其氧化成相应的苯醌，不发生环上的取代反应。

c. 二氧化氯和硫的化合物（包括硫胺素、硫代硫胺素、硫醇、有机二硫化物以及硫脲）发生反应。

判断二氧化氯与其它有机物反应应实验确定。

二氧化氯的作用

杀菌机理

二氧化氯与细菌及其它微生物细胞中蛋白质发生氧化还原反应，使其分解破坏，进而控制微生物蛋白质合成，最终导致细菌死亡。

二氧化氯对细菌壁有较强的吸咐的穿透能力（优于氯或次氯钠）。

二氧化氯不易使细菌产生抗药性。

[非氧化性杀菌剂如胺类杀菌剂是NH4-进入细菌组织内部，使内部组织产生变异，使细菌组织破坏，从而杀灭。这种方法时间长后，细菌逐渐地适应这个外来基团，使其失去杀菌作用，这就是细菌的抗药性。]

应用范围

●各种供水系统的消毒、灭藻、除铁、除锰、除味

●医院污水消毒

●循环冷却水杀菌、灭藻、剥离粘泥

●游泳池水、消毒

●中水回用中的消毒、除臭、脱色

●含氰、含酚废水的无害化处理

●化工废水脱色、降解COD

●石油注井水的杀菌消毒、除垢

●造纸工业纸浆漂白

●纺织工业织物漂白

●食品饮料行业消毒

●家用消毒剂、除臭剂

●水产养殖业水体消毒及产品保鲜

几种消毒产品的比较

在水处理中常用的消毒剂有液氯、臭氧、二氧化氯、氯胺和紫外线等，应用较多的是液氯、臭氧和二氧化氯。

常用氯系消毒剂

液氯

液氯仍然是水处理过程中应用最多的消毒剂，这主要是由于它应用历史长，积累了丰富的运行管理数据，并且成本低、运输方便、在管网中可保持一定的持续杀菌效果的原因。但随着全球环境污染的加剧，在对一些遭受污染的水源进行处理时，氯化处理常需投加过量的氯气，研究证明这往往易生成大量的有机卤化物（如三氯甲烷）而造成水体的二次污染。对人体的健康产生潜在的危害。另外一些中小型水厂或污水处理厂采用氯气消毒，不仅占地面积大，而且由于管理不善常产生一些人身伤害事故。因此，近年来各国都在研究替代氯气的新一代消毒剂。

漂白粉

漂白粉是一种比较复杂的含氯化合物，一般以Ca(OCL)CL代表其分子式，为灰白色粉末，又氯味，在空气中易吸收水分和CO2，不稳定。

市场上的漂白粉有效氯含量为28%--35%。

市场价大约在3000元/吨左右。处理医院污水消毒成本为3元/吨。

漂粉精

属于较纯的次氯酸钙（俗称消毒片），为白色粉末。化学分子式为Ca(OCL)2。性能较稳定，市场上的漂粉精有效氯含量为60%--70%。市场价一般在6000元--7000/吨左右。处理医院污水消毒成本为3元/吨。

和一定量的填充剂混合，用机器压成片状就是俗称的氯片。

次氯酸钠

水溶液为黄色透明液体，其分子式为NaOCL。一般为水溶液状态，在水中的含量为8%--12%。在现场可用食盐水电解制备。市场价400—1500元。

一般吨水处理成本约为0.8—1.2元。

二氯（三氯）异氰脲酸钠

二氯异氰脲酸钠的有效氯为64%，易溶于水。