二氧化氯和次氯酸钠消毒液

50ppm（50mg/L)二氧化氯, 消毒需用量10mg/立方米；
50ppm（50mg/L)次氯酸钠，消毒需用量30mg/立方米；

次氯酸钠

次氯酸钠的分子式是NaClO，属于强碱弱酸盐，它清澈透明，是一种能完全溶解于水的液体。但由于次氯酸钠液不易久存，次氯酸钠多以电解低浓度食盐水现场制备。

次氯酸钠液体通过电解食盐水制备，这种设备称为次氯酸钠发生器。其次氯酸钠的生成过程可以通过化学方程式表达如下：

其总反应表达如下：

NaCl + H2O → NaClO + H2↑

电极反应：

阳极： 2Cl- - 2e → Cl2

阴极： 2H+ + 2e → H2

溶液反应： 2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O

当然，次氯酸钠消毒液体以次氯酸钠发生器生产为最佳。因为，它生产出的次氯酸钠液体比较稳定、单一，也容易保存，不含制氯厂出品的那些复杂甚至有害的成分。

关于次氯酸钠发生器，我国已于1990年1月12日发布了GB 12176-90 国家标准。它是一种已经认可、可以信赖、十分稳定、并有权威资料可查询的产品。次氯酸钠发生器已经有一百多年的历史了，已经证明是一种运行成本很低、药物投加准确、消毒效果极佳的设备。

就消毒而言，次氯酸钠液还是具有明显优势的。作为一种真正高效、广谱、安全的强力灭菌、杀病毒药剂，它同水的亲和性很好，能与水任意比互溶，它不存在液氯、二氧化氯等药剂的安全隐患，且其消毒效果被公认为和氯气相当。也正是因为这一特点，所以它消毒效果好，投加准确，操作安全，使用方便，易于储存，对环境无毒害，不存在跑气泄漏，可以任意环境工作状况下投加。

事实上，次氯酸钠广泛用于包括自来水、中水、工业循环水、游泳池水、医院污水等等各种水体的消毒。次氯酸钠还能够破坏氰根离子和苯环等，用作处理含氰废水和一些工业重度污染废水的高级氧化，还可以用于纸浆等漂白。高浓度的次氯酸钠液体还可以用于剥离设备及管道上附着的沾泥[2]。

次氯酸钠的灭菌原理主要是通过它的水解形成次氯酸，次氯酸再进一步分解形成新生态氧[O]，新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒的蛋白质变性，从而使病源微生物致死。氯气消毒的原理也主要是以产生出次氯酸方式。

根据化学测定，次氯酸钠的水解受PH值的影响，当PH超过9.5就会不利于次氯酸的生成。但是，绝大多数水质的PH值都在6—8.5，而对于PPM级浓度的次氯酸钠在水里几乎是完全水解成次氯酸，其效率高于99.99%。其过程可用化学方程式简单表示如下：

NaClO + H2O → HClO + NaOH

HClO → HCl + [O]

次氯酸在杀菌、杀病毒过程中，不仅可作用于细胞壁、病毒外壳，而且因次氯酸分子小，不带电荷，可渗透入菌（病毒）体内与菌（病毒）体蛋白、核酸、和酶等发生氧化反应，从而杀死病原微生物。

R-NH-R + HClO → R2NCl + H2O

同时，氯离子还能显著改变细菌和病毒体的渗透压使其丧失活性而死亡。

在消毒方面，值得肯定的是，由于次氯酸钠发生器所生产的消毒液中不象氯气、二氧化氯等消毒剂在水中产生游离分子氯，所以，一般难以形成因存在分子氯而发生氯代化合反应，生成不利于人体健康的有毒有害物质。并且，次氯酸钠也不会象氯气同水反应会最后形成盐酸那样，对金属管道构成严重腐蚀。不过，它同氨可以发生反应，在水中生成微量的带有气味的氯氨化合物，但这种物质也是一种安全的杀生药剂，只是远不及次氯酸钠的杀生能力。

NH3 + HClO → NH2Cl + H2O

NH2Cl + HClO → NHCl2 + H2O

NHCl2 + HClO → NCl3 + H2O

就运行成本而言，采用次氯酸钠消毒的运行成本费用是很低的，稍比氯气高一些。根据英国所统计的一组数据表明，次氯酸钠同氯气成本相比大约为1.05 ：1[3]。

使用次氯酸钠消毒以采用次氯酸钠发生器为最优。以前，次氯酸钠发生器未能在我国大范围推广的原因，主要是：过去在阳极防腐材料方面不过关；其次是我国经济发展滞后和对水处理技术不够重视；再次是次氯酸钠发生器比氯气的一次性投入要略高等因素造成的；当然还有限制用电的因素，尽管设备耗电不大。

实际中，还有一些单位对水体消毒所使用的消毒剂是从氯碱工厂出产的次氯酸钠液。事实上，氯碱工厂生产的次氯酸钠液同次氯酸钠发生器现场制备的次氯酸钠液还是有一定区别的。次氯酸钠是氯碱工厂生产过程中必然留下的一种副产品，它是通过碱液吸收多余的氯气生成的。这是为了保障安全必须设置的一道工艺。对于大多数制氯碱的工厂来说，次氯酸钠作为一种副产物，成分较复杂，还很容易分解。有些氯碱工厂将阴极碱液直接流到尾端作为富余氯气的收集液，当然这种碱液的成分是非常复杂的了。据一些报道分析，有些厂从经济效益上考虑，使用石墨做电极还产生出相当多的二恶因成分。

2OH- + Cl2 → Cl- + ClO- + H2O

一般来讲，该反应通常在低温下进行，因为低温下一分子氯气还可以同八分子水结合成暂时性的水合氯

二氧化氯

二氧化氯的分子式是ClO2，在高于11oC时，二氧化氯沸腾，成为一种黄绿色气体。它是一种极活泼的化合物，稍经受热，就会迅速而爆炸性分解为氯气和氧气。二氧化氯具有比氯气更大的刺激性和毒性，毒性为氯气的40倍 [2]。由于它是气体，易于扩散，受热又容易分解，在纤维表面停留时间较短，并且与水反应还能生成具有较强漂白能力的HClO2, 能够不降解和损伤纤维，所以在造纸、印染等行业得到很好应用。二氧化氯作为一种强氧化剂，同样具有和氯相似的杀生能力。

二氧化氯极其不稳定，不能象次氯酸钠那样可以运输，运输中很容易发生爆炸事故，所以只有依靠现场制备。一般都是通过氯酸盐同酸的反应制备得到，以氯酸钠的成本为最低。但是，氯酸钠与硫酸的反应十分剧烈，所产生二氧化氯几乎是爆炸性分解为氯气和氧气，这当然与硫酸在反应中大量放出热量有关。用化学方程式表达如下：

3NaClO3 + 3H2SO4 → 3NaHSO4 + 3HClO3

3HClO3 → 2ClO2↑ + HClO4 + H2O

2ClO2 → Cl2↑ + 2O2↑

最为温和的方法是草酸与氯酸钠的反应生成二氧化氯气体，但成本更高：

2NaClO3 + 2H2C2O4 → Na2C2O4 + 2H2O + 2CO2↑ +2ClO2↑

国内一些厂家采用盐酸进行定量控制滴加氯酸钠的方法生成二氧化氯，这种设备有的可以获得最高不超过50%的二氧化氯和大于50%的氯气。之所以考虑使用盐酸，当然与原料容易获得和生产成本相对较低有直接关系。

一般来说，氯酸钠与盐酸发生反应过程比较复杂一些。如果使用稀盐酸反应，生成物可以获得二氧化氯和氯气的混合物气体[4]，但规模制备还必须设防爆装置，操作也必须十分小心，因为二氧化氯受热很容易爆炸性分解：

NaClO3 + HCl（稀） → NaCl + Cl2↑ + 2ClO2↑ + 2H2O

实际上，这个反应也是分为两步完成的，氯酸钠先同盐酸反应生成氯酸和氯化钠，氯酸随后分解成二氧化氯、氯气和水。

当使用浓盐酸与氯酸钠反应时，生成物中只有氯气放出，而没有二氧化氯气体[4]：

NaClO3 + 6HCl（浓） → NaCl + 3Cl2↑ + 3H2O

很显然，在某一中间范围的盐酸浓度中，上述两种反应均有发生，可将上两反应方程式相加表述为[4]：

ClO3- + 7Cl- + H+ → 4Cl2↑ + 2ClO2↑ + 5H2O

从上面方程表达式是来看，盐酸同氯酸钠反应生成的二氧化氯含量是很不稳定的，所生成气体主要部分还是氯气，少量为二氧化氯。

由于制取二氧化氯需要使用氯酸钠或者氯酸钾，所以运行成本很高，大约为次氯酸钠运行成本的5倍以上[2]。此外，由于盐酸容易挥发，并具有强烈腐蚀性，因此，在管理上相对比较麻烦，需要较多的安全容器来储存保管。

在工业上，有一种制备二氧化氯水溶液的工艺[1]，工艺比较复杂，具体方法是：让二氧化氮由底部向上通过一个填充塔，而氯酸钠溶液由上往下流动，反应方程式表达如下：

ClO3- + NO2 → NO3- + ClO2

这种水溶液浓度不高，处理起来比较安全（水溶液中二氧化氯含量超高30%时处理不当也会引起爆炸），溶解实际上是一个物理过程。置于日光下时，溶液会缓慢地分解成酸的混合物。但是，这种方式的运行成本更高，一般也不用于生活饮用水中消毒。

据有关资料记载，纯二氧化氯用于水的消毒也与氯气近似，但稍有所不同。它具有两个氯气不具备的特点：一是它使用的PH范围广，在PH6—10内能有效地杀灭绝大多数的微生物；二是它不会与氨发生反应产生令人不愉快的味道。但是，它在水中分解时会产生亚氯酸盐这种副产品，如用于游泳池消毒，亚氯酸盐长时间的积累起来会使水变黄，还会出现对皮肤和眼睛的刺激，一般采用投加一定量氯的办法来消除[3]。

有些资料上有关于二氧化氯可以杀灭芽孢的说法，但具体机理和实际效果并不详。目前，国内使用二氧化氯用于自来水、中水等消毒非常成功的实例较少。由于所有气体消毒剂溶解于水的能力较低，都存在非常不稳定、不安全、易挥发的因素，很难使水体中达到应有的余氯检测量，故而，对自来水、游泳池等需要维持一定消毒药量来说，二氧化氯消毒比较困难达标，其水体中余氯检测值也较难得到保证。更何况，二氧化氯尚没有氯气那么高的气压可通过加氯机同水体形成暂时水合物的能力，所以，从技术上来讲，大规模使用二氧化氯投加也还非常不现实。

通常认为，二氧化氯的消毒原理也是和氯气一样,少量二氧化氯先同水发生反应产生亚氯酸HClO2，亚氯酸是一种相当弱的弱酸，具有氧化漂白作用。

2ClO2 + H2O → HClO2 + HClO3

工业上一般并不直接使用二氧化氯，而是应用亚氯酸钠溶液进行漂白。通过将立时产生的二氧化氯水溶液和过氧化钠混合即可得到单一的亚氯酸钠。

2ClO2 + Na2O2 → 2NaClO2 + O2

每个ClO2分子中的Cl被还原到-1价时改变5价。每个NaClO中的Cl被还原到-1价时改变2价。

所以物质的量比为2:5