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综上所述,行业最常用的消毒工艺有紫外线消毒、次氯酸纳、二氧化氯。
次氯酸类消毒剂主要有液氯、漂白粉、漂粉精、氯片、次氯酸钠等形态,以上产品异曲同工,主要是通过HOCl起杀菌消毒作用。
次氯酸类消毒的缺点是容易和水中的有机物生成氯代烃,而氯代烃已被确认为是对人体健康极为不利的,同时处理过的水会有一些令人不快的气味。次氯酸类消毒剂粉尘和放出的氯气对人的呼吸道、眼睛及皮肤都有强烈的刺激作用,如果不慎溅入眼睛或触及皮肤,要立即用大量清水冲洗。存放环境要阴凉、通风干燥,远离热源和火种,不能与有机物、酸类及还原剂共储混运,运输过程中要防止雨淋和日光曝晒,装卸时动作要轻,避免碰撞和滚动。
【根据实际工况和项目需求选择最合适的消毒工艺】
一、液氯消毒
氯气在常压下是黄绿色气体,零度和一个大气压下的密度为3.2mg/mL,约为空气的2.5倍重,具有强烈的刺激性。
一般采用电解食盐水溶液的方法制取氯气,然后将氯气加压冷却制得液氯,液氯极易气化,沸点是-34.5oC。加压后的液氯成为黄绿色透明液体,1kg液氯气化后体积可以变为300L。氯性质很活泼,能溶于水,溶解度随水温的升高而降低。氯是具有强烈刺激性的窒息气体,对人的呼吸系统、眼部及皮肤都能产生伤害,空气中最高允许浓度为1mL/m3。虽不自燃,但可以助燃,在日光下与其他易燃气体混合时会发生燃烧和爆炸,可以和大多数物质起反应。
氯是一种强氧化剂,具有杀菌能力强、价格低廉、来源方便的优点,是水处理行业应用历史最为悠久的消毒剂。氯消毒的机理是依靠水解生成的次氯酸HOCl向微生物的细胞壁内扩散,与细胞的蛋白质反应生成化学稳定性极好的N-Cl键。
二、次氯酸钠
固态次氯酸钠NaClO为白色粉末,具有刺激性气味,在空气中极不稳定,受热后迅速分解。商品固态次氯酸钠的有效氯一般为10%~12%,常用制备方法是液碱氯化法,即在30%以下的氢氧化钠溶液中通入氯气进行反应。商品固态次氯酸钠使用方便,但消毒效果比氯消毒差,费用也高于氯消毒。
由于次氯酸钠容易因阳光、温度作用而分解,一般用次氯酸钠发生器就地制备后应立即投加。利用钛阳极电解食盐水(沿海地区可用海水作为盐溶液),得到的次氯酸钠溶液是淡黄色透明液体,含有效氯6g/L~11g/L。每生产1kg有效氯,食盐消耗量约3~4.5kg,耗电量5~10kWh。
次氯酸钠固体或溶液都不宜久存,而且必须在避光低温环境下存放。次氯酸钠溶液最好是使用多少,生产多少。气温低于30oC时,每天损失有效氯0.1~0.15mg/L,如果气温超过30oC,每天损失有效氯可达0.3~0.7mg/L。因此,如果为了具有一定储备量以备用,一般夏天储存时间不超过一天,冬天不超过7d。
三、二氧化氯
二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体,性质极不稳定,有刺激性气味,毒性比氯更大,相对密度为2.4。二氧化氯常温下即能压缩成液体,并很容易挥发。二氧化氯极易爆炸,温度升高、暴露在光线下或与某些有机物接触摩擦,都可能发生爆炸且液体二氧化氯比气体二氧化氯更易爆炸。在空气中体积浓度超过10%时或水中二氧化氯浓度超过30%就会发生爆炸。二氧化氯易溶于水,在水中的溶解度是氯的5倍,但ClO2不和水起化学反应,在水中极易挥发,在光线照射下容易发生光化学分解。贮存在敞开容器中的ClO2水溶液,ClO2含量会下降很快。因此,二氧化氯不宜贮存,最好现场制取和使用。
市场销售的商品稳定二氧化氯溶液,多为无色或略带黄绿色透明液体,二氧化氯含量一般在2%左右,而且要加入一定量的特制稳定剂(如碳酸钠、硼酸钠及过氯化物的水溶液或二乙烯三胺五亚甲基膦酸等),但运输和储存时仍要注意避开高温和强光。因此采用二氧化氯消毒时最好在现场边生产边使用。二氧化氯杀菌后生成无毒物质,对环境水体没有污染。
国内市场有许多使用电解法生产二氧化氯的设备,实际上这些设备制造的所谓二氧化氯至多是二氧化氯和氯的复合物,不可能彻底解决氯类消毒剂会产生氯代烃的问题,而且已经有使用复合二氧化氯时发生爆炸的事例。
四、臭氧
人类发现臭氧已经有一百多年的历史。在距离地球表面15~25公里高空,因受太阳紫外线照射的缘故,形成了包围在地球外围空间的臭氧层,厚厚的臭氧层是人类赖以生存的保护伞。臭氧分子式为O3,是氧的同素异构体,又名三原子氧,因其类似鱼腥味的臭味得名,雷电后的腥臭味即是电击产生臭氧而使周围空气具有的气味。在常温常压下,较低浓度的臭氧是无色气体,当浓度达到15%时,呈现出淡蓝色。臭氧的沸点是-112oC,密度是2.144g/m3,是氧的1.65倍。可燃物在臭氧中燃烧比在氧气中燃烧更加猛烈,可获得更高的温度。
臭氧在水中的溶解度较高,在同样条件下是纯氧的10倍。臭氧分子结构极不稳定,容易分解成氧气,而且臭氧在水中比在空气中更容易自行分解。臭氧在空气中的半衰期一般为20~50分钟,一般随温度与湿度的增高而加快。臭氧在水中半衰期约为35分钟,随水质与水温的不同而有所变化。臭氧在水溶液中的稳定性受水中所含杂质的影响较大,特别是有金属离子存在时,臭氧会迅速分解为氧气。
五、紫外线(UltraViolet)消毒
紫外线杀菌是通过紫外线的照射,破坏及改变微生物的DNA(脱氧核糖核酸)结构使细菌当即死亡或不能繁殖后代,达到杀菌的目的。真正具有杀菌作用的是UV-C紫外线,因为C波段紫外线极易被生物体DNA吸收,尤以253.7nm的紫外线杀菌效果最佳。
紫外线杀菌灯的发光谱线主要有254nm和185nm两条:254nm紫外线通过照射微生物的DNA来杀灭细菌、185nm紫外线可将空气中的O2变成O3(臭氧),臭氧具有强氧化作用,可有效地杀灭细菌,臭氧的弥散性对紫外线的杀菌效果有增益作用。
紫外线消毒属于纯物理杀菌方法,具有简单便捷、广谱高效、无二次污染、便于管理、易实现自动化等优点,伴随各种新型设计的紫外线杀菌灯管的推出,紫外线消毒的应用范围也在不断地扩大。
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