二氧化氯用于飲用水消毒的研究分析

摘要：水是人類生命存在的必要成份，人們的日常生活的方方面面離不開它。目前，我國的飲用水凈化消毒使用的最廣泛的殺菌消毒劑是二氧化氯。但是，隨著研究的不斷深入，研究人員發現用二氧化氯消毒的飲用水中殘留一些毒副產品，可能會危害人體健康。本文探討了二氧化氯用于飲用水消毒的研究，并在此基礎上提出了幾點應該引起關注的問題。

關鍵詞：二氧化氯；飲用水；消毒

人類作為一個有機體對水的依賴性非常大，人每天都要喝水。俗話說病從口入，飲用水直接決定了一個人健康與否。用二氧化氯對飲用水進行消毒，可以有效預防控制傳染性疾病的傳播。二氧化氯的物理特性為：常溫下為黃綠色氣體，溶解在水中變成黃綠色混合液，該混合液在陰暗的條件狀態穩定。[1]從1908年二氧化氯用于飲用水消毒開始，它就一直是對飲用水進行消毒的首選產品，并且在世界范圍內廣泛使用。

一、二氧化氯對飲用水消毒原理

二氧化氯通常情況為黃綠色有刺激性氣味的氣體，在氣壓超過40千帕的環境下會從氣體變為易溶于水的液體。二氧化氯和水中的有機物發生的是氧化反應，所以用二氧化氯對飲用水進行消毒不會生成新的有機鹵化物。二氧化氯的滲透性較強，它的液體形態完全由分子組成，能夠非常容易的進入細胞。二氧化氯實現消毒作用主要是通過進入細菌的細胞內，破壞它的遺傳基因鏈，進而阻礙細菌進行代謝活動，最終殺死細菌細胞。它的殺菌功能極強，盡管目前細菌的變異情況嚴重，但是無論哪種細菌都不能避免被二氧化氯殺死的結局。研究表明，二氧化氯在凈化水質方面比液氯有明顯的優勢，隨著二氧化氯投入量的增大，它殺菌所用的時間也隨之降低，殺菌的效果也更加明顯。二氧化氯不僅能夠殺菌，還能降低水中氯化物、硫化物和金屬離子的含量，這在一定程度上提高了飲用水質量。

二、二氧化氯毒性

人們一直以為用二氧化氯對飲用水進行消毒是非常安全的。因為二氧化氯的消毒效果比液氯強，所以液氯逐漸被二氧化氯取代。二氧化氯在消毒過程中不會生成THMs等一系列的有害成分，更不會使水中的使其他發生變異。研究發現，將二氧化氯和液氯結合使用對飲用水進行消毒，可以極大的降低消毒后毒副產物的數量。二氧化氯憑借其強大的氧化作用，能夠和消毒后水中含有的能夠組合變異成毒副產物的物質發生氧化反應，可以將這些物質的結構改變或者直接消滅這類物質，從而降低毒副產物生成的可能性。

近幾年，科學家們發現，用二氧化氯將飲用水消毒也不是一個萬無一失的方法。因為二氧化氯發生還原反應或者二氧化氯本省含有雜質，在消毒結束后，水中會含有大量的含有氯酸鹽、亞氯酸鹽物質和少量的其他一些有機物質，這些物質中少部分有一定的毒性。實驗表明，水中的這些含有氯酸鹽、亞氯酸鹽的無機物有一定的毒性，能夠降低血液中谷胱甘肽的含量，進而使紅細胞內高鐵血紅蛋白增多，導致人體的甲狀腺功能受損，影響人體的正常發育。[2]

為了提高飲用水質量，在用二氧化氯消毒時，應該采取一定的措施將水中超標產物的含量控制在不至于危害人體健康的范圍內。許多國家已經規定了飲用水中氯酸鹽、亞氯酸鹽物質的含量標準。目前，我國現有的法律法規也對飲用水安全標準作出了明確規定。

三、使用二氧化氯對飲用水消毒注意事項

1、消毒時選擇合適的水源。一般來說，二氧化氯對富里酸、腐殖酸等腐殖物質質含量高的原水的消毒能力強，消毒效果也更加明顯。[3]此外，藻類或者酚濃度較高的原水在用二氧化氯處理時，也能達到較好的凈化效果。

2、選擇合適二氧化氯生產方式。如果選對了二氧化氯的生產設備，就能生產出質量上乘的二氧化氯，處理原水時就能在很大程度上降低副產物的產量，提高二氧化氯的利用率。因此，在生產二氧化氯時，應該選用合適的生產設備和精湛的生產工藝。目前，使用最多的生產工藝包括：電解法、亞氯酸鹽氧化法和氯酸鹽還原法。

（1）使用電解法生產二氧化氯是使用最廣泛的生產方法。所謂電解法就是指將食鹽按照一定的配制比例放在水中，然后將食鹽水通電，將電解出的二氧化氯氣體收集保存在玻璃容器中。因為這種方法耗能小、操作簡單、產量高、成本低，所以一直受到生產商的青睞。在實際的生產活動中，選用合適的電極材料和離子隔膜，并且適當改進生產環境，能夠極大地提高二氧化氯產量。

（2）由于亞氯酸鹽價格較高，而且用亞氯酸鹽氧化法生產二氧化氯需要的原材料較多，工藝復雜，所以批量生產中幾乎不會選用這種方法。

（3）氯酸鹽還原法主要依靠各成分之間發生化學反應提煉出二氧化氯。在生產中，氯酸鹽的利用率因使用的還原劑不同而不同。

3、降低水中毒副產物含量。我國對飲用水中氯酸鹽、亞氯酸鹽等物質的含量設定了一定范圍，以保證飲用水安全健康。在凈水廠對原水進行消毒時，沒有規定二氧化氯的使用量，因此常常會出現使用過量的情況，從而使氯酸鹽含量超標。此時必須采用一定的方法，降低氯酸鹽濃度，使飲用水質量恢復到安全保準。

目前，去除氯酸鹽的方法主要有還原法和氧化法。

（1）氧化法是指將臭氧投入消毒后的水中，使它和氯酸鹽、亞氯酸鹽等物質發生氧化反應，但是這一方法也產生副產品，所以一般不會采用。

（2）使用最廣泛的是亞鐵還原法，這一方法可以將亞氯酸鹽還原為氯離子，而亞鐵則被亞氯酸鹽氧化為Fe3+，Fe3+可以在堿性物質的作用下快速沉淀，從而能極大提高飲用水凈化速度和凈化質量。使用亞鐵還原法不會產生有害副產物，可以說是目前效果最好的方法。因為亞鐵比較容易獲得，價格低廉，所以該方法有良好的使用前景。

結束語

二氧化氯以其獨特的優勢被廣泛應用在飲用水凈化行業。因為二氧化氯在水質凈化方面具有造價低、效果好等優勢，逐漸取代液氯的地位，成為最受歡迎的飲用水消毒劑。但是二氧化氯消毒也有不足之處。本文著重介紹了消除二氧化氯消毒產生的有毒副產物的方法，希望可以在實踐生產中提高飲用水的安全性。

參考文獻：

[1]鐘格梅，唐振柱.二氧化氯消毒飲用水的研究進展[J].環境與健康雜志，2010，08：742-744.

[2]何濤.二氧化氯飲水消毒技術安全性研究[D].中國疾病預防控制中心，2008.

[3]時旭亮.凈化水廠二氧化氯消毒本質安全性的研究[D].中國地質大學（北京），2010.

作者簡介：劉嘉（1981-），男，山東淄博人，學歷：大學，工作單位：淄博市引黃供水管理局，研究方向：水利工程。