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對消毒劑最根本的要求:高效,劑量少,無污染
第一代消毒劑;甲醛,具有強(qiáng)烈刺激性氣味,很快被淘汰。
第二代消毒劑:戊二醛,殺毒效果好,但使用劑量大,價(jià)格高,應(yīng)用受限。
第三代消毒劑:液氯,產(chǎn)生三鹵甲烷等多種致癌副產(chǎn)物。
第四代消毒劑:二氧化氯,高效無污染,被世界衛(wèi)生組織列為A1代消毒劑。
二氧化氯發(fā)展概況
1811年戴維(HumphreyDavey)用氯酸鉀(KCLO3)水溶液和鹽酸反應(yīng),首次合成并收集了二氧化氯(CLO2)氣體、。1834年,Watt和Burgess發(fā)現(xiàn)了該化合物的漂白性。本世紀(jì)初,人們發(fā)現(xiàn)二氧化氯溶于醋酸稀溶液可用來漂白紙漿。1940年在美國的馬蒂遜堿公司首次實(shí)現(xiàn)二氧化氯工業(yè)化生產(chǎn),開始了其工業(yè)化的廣泛應(yīng)用。1944年,美國尼亞加拉瀑布城水廠為控制水中由于藻類繁殖與酚污染所產(chǎn)生的味臭,率先使用二氧化氯獲得成功,顯示了二氧化氯在飲用水消毒,尤其是處理含酚含臭味的原水方面具有明顯的優(yōu)越性。隨后,在西方發(fā)達(dá)國家,二氧化氯在飲用水處理方面得到迅速地推廣。目前,世界發(fā)達(dá)國家已有2000多家自來水公司采用二氧化氯。歐美水廠的應(yīng)用表明,二氧化氯代替氯可有效地降低三鹵甲烷的生成量,特別在藻類繁殖嚴(yán)重的湖水,二氧化氯可有效地降低出水的味臭。此外,由于二氧化氯較氯系列消毒劑有許多優(yōu)點(diǎn),具有高度的安全性,從八十年代開始,已被眾多國家批準(zhǔn)用于廣泛的領(lǐng)域。
1985年,美國同意將二氧化氯作為食品加工設(shè)備消毒液,1987年,美國又批準(zhǔn)二氧化氯作為食品廠的環(huán)境表面消毒,還批準(zhǔn)作為醫(yī)院,實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)藥環(huán)境中的殺菌劑和除霧劑,到八十年代末,二氧化氯在美國已得到廣泛應(yīng)用。1988年,日本食品衛(wèi)生法規(guī)將二氧化氯列入食品添加劑,作為面粉漂白劑用。澳大利亞澳衛(wèi)部批準(zhǔn)將二氧化氯列入食品添加劑作為食品漂白用。1992年,中國食品添加劑委員批準(zhǔn),二氧化氯可用于魚類加工過程,控制雜菌、大腸桿菌等污染;1996年,我國將二氧化氯列入食品添加劑中的“防腐劑”,使用范圍為果蔬保鮮、魚類加工。
二氧化氯是一種高效氧化劑,而不是氯化劑。它的有效氯是氯的2.63倍,氧化能力約為氯的2.5倍。二氧化氯對細(xì)胞壁有較強(qiáng)的吸附和穿透能力,可有效地氧化細(xì)胞內(nèi)含巰基的酶,還可以快速地抑制微生物蛋白質(zhì)的合成來破壞微生物。因此,二氧化氯除對一般細(xì)菌有殺死作用外。對芽孢、病毒、藻類、鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌和真菌等均有很好的滅殺作用。國內(nèi)外大量的資料表明二氧化氯可快速徹底滅殺許多細(xì)菌、病毒、霉菌和藻類,且不產(chǎn)生抗藥性,尤其對傷寒、甲肝、乙肝、愛滋病毒有良好的滅殺和抑制效果,滅菌效果是次氯酸的5倍左右;特別是它不與水中的有機(jī)物反應(yīng)生成三鹵甲烷等致癌物質(zhì),用于消毒水體不會(huì)對口腔黏膜、皮膚和頭發(fā)產(chǎn)生損傷,不會(huì)引起染色體致突變,安全性相當(dāng)高。經(jīng)美國食品藥物管理局(FDA)和美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)的長期科學(xué)試驗(yàn),二氧化氯被確認(rèn)為是醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、食品(水產(chǎn)品、果蔬)保鮮、環(huán)境、飲水和工業(yè)循環(huán)、廢水等方面殺菌消毒、除臭的理想藥劑,也是被世界衛(wèi)生組織(WHO)所確認(rèn)的一種安全高效殺菌劑,是國際上公認(rèn)氯系消毒劑最理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
二氧化氯的溶解度是氯的5倍,而且溶于水后不發(fā)生水解。這使其對水質(zhì)PH的變化比氯有更強(qiáng)的適應(yīng)性,特別適用于堿度較高的水源的消毒。二氧化氯不與水中氨反應(yīng),殺菌效果不受PH值影響,又使它非常適合于含氨、高PH值的工業(yè)冷卻水處理。
二氧化氯與許多無機(jī)、有機(jī)物的氧化反應(yīng)選擇性強(qiáng),利用其氧化性可有效去除飲用水及工業(yè) 處理中許多不受歡迎的無機(jī)、有機(jī)物及由此而產(chǎn)生的異味臭。二氧化氯與某些化合物的不反應(yīng)性,又使二氧化氯用于更寬、更特殊的場合,如二氧化氯不與水中有機(jī)物發(fā)生氯化反應(yīng),從而能降低或消除使用氯氣易形成的致癌物三鹵甲烷(THMS)。
目前,世界各國用液氯對飲用水消毒和污水處理仍十分普遍,對主要是它在傳染病流行的控制中確實(shí)起到了無可非議的作用。但是,近年來對飲用水水質(zhì)的調(diào)查發(fā)現(xiàn),在各地的飲用水中有各種不同屬性的有機(jī)物約300種。1974年荷蘭(ROOK)及美國(BELLER)在自來水中檢查出氯仿為主 三鹵甲烷。到目前為止,人類在水源檢測出2221種有害人體健康的有機(jī)物。而飲用水中有765種,其中致癌物有20種,可疑致癌物有23種,促癌物有56種。這些物質(zhì)除致癌物外,還會(huì)引起人們的肝中毒、神經(jīng)中毒、代謝紊亂等危害,見表1。其中三鹵甲烷(THMS)含量最為突出。THMS在天然水體中的含量甚微,而該水體經(jīng)氯化消毒后其含量顯著提高,由此可知THMS主要是氯化消毒的一種副產(chǎn)物。另外,氯化天然水除產(chǎn)生三鹵甲烷外,還可產(chǎn)生氯化酚和二氯乙晴等有機(jī)物。這些有機(jī)物同樣也具有致癌或致突變作用。水中有機(jī)物氧化后,一類是揮發(fā)性氯代有機(jī)物,另一類是非揮發(fā)性的氯代有機(jī)物,其中揮發(fā)氯代有機(jī)物的生成量最高只有27.2%,而非揮發(fā)性的氯代有機(jī)物最高可達(dá)95.2%。因此這一類的物質(zhì)是最有潛在危害性的物質(zhì)。為此,美國飲用水水質(zhì)修正案規(guī)定水中總?cè)u甲烷的最大濃度不能超過0.1mg/L.通過對各種消毒方案的比較,二氧化氯被認(rèn)為是控制三鹵甲烷的最理想的消毒方案之一。二氧化氯不僅是一種比液氯更有效的殺菌劑和殺病毒劑,且其氧化能力僅次于臭氧,消毒過程幾乎不形成三鹵甲烷和揮發(fā)性有機(jī)氯,同時(shí)生成的總有機(jī)氯也要比液氯少的多。這主要因?yàn)樵谙具^程中CLO2是參與氧化而非取代,從而使氯代有機(jī)物的生成量很少。用CLO2取代液氯消毒投資相對較少,CLO2消毒體系CL2消毒體系非常相似,且易監(jiān)測和控制。在歐美國家得到普遍使用。