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39.二氧化氯的制备方法有哪些?
二氧化氯的制备方法有很多种,在水处理行业中,一般用氯、盐酸或稀硫酸与亚氯酸钠或氯酸钠反应的办法生产,还有使用次氯酸钠酸化后与亚氯酸钠合成二氧化氯的。反应式分别如下:
2NaClO3+2NaCl+2H2SO4→2ClO2+Cl2+2Na2SO4+2H2O
Cl2+2NaClO2→2ClO2+2NaCl
5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O
10NaClO2+5H2SO4→8ClO2+5Na2SO4+4H2O+2HCl
NaClO+2HCl+2NaClO2→2ClO2+3NaCl+H2O
使用氯和亚氯酸钠合成二氧化氯时,先调制pH﹤2.5的氯水溶液,再和一定量的10%亚氯酸钠溶液一起进入反应室,在反应室中充分混合和反应,生成二氧化氯。理论上,每10g亚氯酸钠加3.9g氯,可生成7.5g二氧化氯。为了防止未起反应的亚氯酸钠被带入水中,通常要加入比理论值多的过量氯。
其他方法与上述方法的操作基本类似,为保证反应过程的安全性,酸和氯酸钠或次氯酸钠都配成水溶液,也都是要加入过量的酸,以提高氯酸钠或次氯酸钠的转化率。生成的ClO2溶液可按照合适的投加量直接加到水中进行消毒。
国内市场上有许多使用电解法生产二氧化氯的设备,但实际上,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。
40.臭氧的物化性质是怎样的?
人类发现臭氧已经有一百年的历史。在距离地球表面15~25公里的高空,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,这厚厚的臭氧层正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而得名,雷电后的腥臭味即是电击产生臭氧而使空气具有的气味。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,臭氧可迅速分解为氧气。
41.臭氧在水处理中的应用有哪些?
臭氧和氯的氧化还原电位分别是2.07V和1.36V,因此,臭氧的氧化性仅次于羟基自由基∙OH和氟,是一种比氯性质更强烈的氧化剂和杀生剂,在水处理中的可以作为氧化剂或消毒剂。
作为消毒剂消毒时,其杀菌和除病毒效果较好,而且接触时间较短。比如臭氧达到某种消毒效果要求投加量与接触时间的乘积是5的话,要达到同样效果,氯的投加量与接触时间的乘积是1440。臭氧消毒的最大特点是当水中含有有机物时,不会产生氯消毒时容易生成的有机氯化物一类有毒物质。而且由于臭氧的氧化力极强,不但可以杀菌,还可以除去水中的色味等有机物,即同时具有杀菌、除臭、去色、除酚等多种作用。由于其分解快而没有残留物质存在,因此特别适用于对微污染地表水为水源的饮用水消毒和污水深度处理出水的消毒。
利用臭氧的强氧化性,可以将污水中的Fe2+、Mn2+等金属离子氧化到较高或最高氧化态,再加碱形成更难溶的氢氧化物沉淀从水中除去。当废水中含有氰化物、硫化物、亚硝酸盐等有毒还原性无机物时,可以使用臭氧氧化的方法,将其氧化为CO2、N2O、SO42-、NO3-等无毒或毒性较小的物质。
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