次氯酸鈉在超濾化學清洗和加強反洗中的應用

樊力 劉寶會 李鋒濤 王喜平

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次氯酸鈉在超濾化學清洗和加強反洗中的應用

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次氯酸鈉水解生成的次氯酸分解成的新生態氧[O]可殺死微生物。次氯酸鈉水解受水中PH影響。超濾化學清洗和CEB加強反洗用次氯酸鈉作為殺菌劑時，其殺菌效果直接受PH影響。

次氯酸鈉；超濾；化學清洗；殺菌效果

1 次氯酸鈉的殺菌原理

次氯酸鈉是水處理常用的殺菌劑，水解生成的次氯酸會分解生成新生態氧[O]。新生態氧[O]具有極強的氧化性，氧化微生物細胞壁、細胞膜中的蛋白質，導致細胞壁和細胞膜的結構破壞，細胞質基質無法穩定存在于細胞結構中；細胞壁和細胞膜的結構破壞使新生態氧[O]進入細胞內部，氧化細胞內的酶、核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸（DNA），細胞失去活性，微生物迅速死亡。

2 PH對次氯酸鈉水解的影響

2.1 次氯酸鈉水解反應過程

次氯酸鈉在水中水解反應如下：NaClO+H2O?HClO+NaOH①由①平衡反應式可知，次氯酸鈉水解后生成次氯酸和氫氧化鈉，即HClO和Na+和OH-。

2.2 次氯酸鈉在酸性環境的水解

由①反應式可知，若次氯酸鈉在酸性環境中水解，生成的OH-被水中的H+中和，水解反應平衡向正方向移動，因此，酸性環境會促進HClO的生成。若該環境中H+由鹽酸提供，生成的HClO又會發生如下反應：

HCl+HClO?Cl2+H2O②

由②反應式可知，當①反應式平衡向正向移動時，由于HC?lO濃度的增大，②反應式平衡也向正向移動。

綜合①和②反應式可得，在鹽酸溶液中，次氯酸鈉水解反應如下：

NaClO+2HCl?HClO+HCl+NaCl?Cl2↑+H2O+NaCl③

由③反應式可知，當次氯酸鈉在鹽酸溶液中水解時，生成HClO、HCl、Cl2、NaCl和H2O，且鹽酸濃度越高，反應向正向移動，生成次氯酸越多，生成的氯氣也越多。且當生成的氯氣溢出后，反應進一步向正方向移動。

2.3 次氯酸鈉在堿性環境中的水解

由①反應式可知，次氯酸鈉在堿性環境中發生水解，由于大量OH-對水解反應產生抑制作用，①反應式平衡向逆向移動，次氯酸很難生成。

2.4 PH對次氯酸鈉水解的影響

由以上描述可知，次氯酸鈉在鹽酸溶液中水解時，PH越低，生成氯氣越多；次氯酸鈉在堿性溶液中水解，PH越高，次氯酸越難生成。

氧化還原電位（ORP）是用來反映水溶液中的宏觀氧化-還原性。ORP越高，氧化性越強；反之，氧化性越弱。電位為正表示溶液顯氧化性；反之，顯還原性。

在PH為6至10的條件下對濃度為0.15%的次氯酸鈉溶液進行ORP測試發現，ORP隨著PH降低而迅速升高，但PH低于7.5時，ORP上升趨勢減緩。PH低于6.5時，大量Cl2生成。

3 次氯酸鈉在超濾中的應用

3.1 超濾的原理

超濾用于截留水中膠體大小的顆粒，其機理是由膜表面機械篩分、膜孔阻滯和膜表面及膜孔吸附的綜合效應，以膜兩側的壓差為驅動力，膜表面密布的微孔只允許水及小分子物質通過，而體積大于膜孔的物質則被截留，從而實現對原水的凈化。

3.2 超濾的微生物污堵

原水通常會設計混凝、沉淀、過濾等預處理過程，去除水大部分懸浮物、膠體。預處理中將投加殺菌劑。但由于水力時間不足，殺菌劑投加量不足以及在水中混合不均勻等原因，往往無法全部殺死微生物。隨著運行時間增加，殘留微生物在水中生長繁殖，并在濾料或超濾膜表面滋生形成微生物黏泥，污堵膜孔，嚴重時發生黏泥腐蝕。

3.3 次氯酸鈉在超濾CEB加強反洗中的應用

超濾運行一個周期后將通過反洗沖出膜表面的較大污堵物，以恢復工作能力。經多個周期運行后進行CEB反洗。CEB反洗是在常規反洗程序中加入氫氧化鈉、次氯酸鈉、鹽酸，以達到堿洗、殺菌、酸洗的目的。堿洗控制PH=12，次氯酸鈉濃度通常為5-15ppm（以產品使用手冊為準），酸洗控制PH=2。CEB反洗通常設計為兩個部分，即堿洗殺菌和酸洗。堿洗和殺菌同步進行，酸洗單獨進行。按該過程進行CEB反洗，次氯酸鈉殺菌過程是在PH=12的條件下進行的。

3.4 次氯酸鈉在超濾化學清洗中的應用

當超濾運行進、出水壓差持續快速上升且產水量明顯下降，CEB反洗無明顯效果，或反洗后壓差再次迅速上升且產水量下降時，則考慮化學清洗。化學清洗時堿洗控制氫氧化鈉溶液為PH=12，酸洗控制鹽酸溶液PH=2，次氯酸鈉殺菌通常配置濃度為200ppm（以產品使用手冊為準）。類似CEB反洗，目前普遍的化學清洗方法分兩部分，堿洗和次氯酸鈉殺菌同步進行，即配置濃度為200ppm的次氯酸鈉溶液，再加入氫氧化鈉至PH=12。酸洗單獨進行。按該方法進行化學清洗，次氯酸鈉的殺菌過程是在PH=12的條件下進行的。

4 結語

超濾CEB反洗和化學清洗以次氯酸鈉作為殺菌劑。次氯酸鈉水解生成的新生態氧[O]具有殺菌作用。當PH降低時，次氯酸鈉水解充分。PH低于6.5時，明顯有Cl2生成。目前的設計和常規的操作中，超濾的CEB反洗和化學清洗，次氯酸鈉殺菌是在PH=12的條件下與堿洗同步進行，次氯酸鈉水解不充分，殺菌效果不好且造成藥劑的浪費。而PH過低，大量生成的Cl2會帶來安全隱患。因此次氯酸鈉殺菌應單獨進行，控制PH在6.5～7的范圍。微生物被殺死后，用PH=12的氫氧化鈉溶液清洗膜表面有機物及微生物殘骸，最后用PH=2的鹽酸溶液清洗。

5 結語

次氯酸鈉單獨清洗會延長操作時間，但能提高清洗效果，延長運行周期，節約藥劑消耗。