二氧化氯

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二氧化氯

产品名称：二氧化氯

英文名称：Chlorine Dioxide

1化学性质

红黄色有强烈刺激性臭味气体：11℃时液化成红棕色液体，-59℃时凝固成橙红色晶体。有类似氯气和硝酸的特殊刺激臭味。液体为红褐色，固体为橙红色。沸点11℃。相对蒸气密度2.3g/L。遇热水则分解成次氯酸、氯气、氧气，受光也易分解，其溶液于冷暗处相对稳定。二氧化氯能与许多化学物质发生爆炸性反应。对热、震动、撞击和摩擦相当敏感，极易分解发生爆炸。受热和受光照或遇有机物等能促进氧化作用的物质时，能促进分解并易引起爆炸。若用空气、二氧化碳、氮气等惰性气体稀释时，爆炸性则降低。属强氧化剂，其有效氯是氯的2.6倍。与很多物质都能发生剧烈反应。腐蚀性很强。

液体二氧化氯

可溶性：极易溶于水而不与水反应，几乎不发生水解（水溶液中的亚氯酸和氯酸只占溶质的2%）；在水中的溶解度是氯的5～8倍。溶于碱溶液而生成亚氯酸盐和氯酸盐。

水中溶解度：20℃时0.8g/100ml、8300mg/L

化学键：Cl原子以sp²杂化轨道形成σ键，分子为V形分子。氯原子中的一个电子垂直于 O-Cl-O 平面，并与 O,O 的4个电子形成 3原子 5电子大π键(离域π键)。

氧化作用：

1.对锰的氧化

二氧化氯能够把二价锰氧化成四价锰，使之形成不溶于水的二氧化锰(MnO₂)，即：

2ClO₂+5Mn²⁺++6H₂O=5MnO₂+12H⁺+2Cl^-通过氧化，二氧化氯对锰的去除率为69%～81%，而氯对锰的去除率仅为25%，一般二氧化氯的投加量为5.0mg/L。

2.对铁的氧化

二氧化氯同样也能够把二价的铁氧化成三价的铁，形成氢氧化铁沉淀，即：

ClO₂+5Fe(HCO₃)₂+13H₂O=5Fe(OH)₃+10CO₃²^-+Cl^-+21H⁺ 通过氧化，二氧化氯对铁的去除率为78%～

3.对硫化物的氧化

二氧化氯在pH值5～9的区间内，很快将硫化物(S²^-)氧化成硫酸盐(SO₄²^-)，即：

8ClO₂+5S^2-+4H₂O=5SO₄²^-+8Cl^-+8H⁺ 当二氧化氯的投加量为3.0mg/L时，硫的去除率为81%。

4.对氰化物的氧化

二氧化氯可以将氰化物氧化成二氧化碳和氮，即：

2ClO₂+2CN^-=2CO₂+N₂+2Cl^- 当氰化物的浓度为3.0mg/L，二氧化氯的投加量为5.0mg/L，其氰化物的去除率一般都大于85%。

优点

广谱性：能杀死病毒、细菌、原生生物、藻类、真菌和各种孢子及孢子形成的菌体
高效：0.1ppm下即可杀灭所有细菌繁殖体和许多致病菌，50ppm可完全杀灭细菌繁殖体、肝炎病毒、噬菌体和细菌芽孢
受温度和氨影响小：在低温和较高温度下杀菌效力基本一致
pH适用范围广：能在pH2～10范围内保持很高的杀菌效率
安全无残留：不与有机物发生氯代反应，不产生三致物质和其它有毒物质
对人体无刺激等优点：低于500ppm时，其影响可以忽略，100ppm以下对人没任何影响

安全性

国外大量的实验研究显示，二氧化氯是安全、无毒的消毒剂，无“三致”效应（致癌、致畸、致突变），同时在消毒过程中也不与有机物发生氯代反应生成可产生“三致作用”的有机氯化物或其它有毒类物质。但由于二氧化氯具有极强的氧化能力，应避免在高浓度时（>500ppm）使用。当使用浓度低于500ppm时，其对人体的影响可以忽略，100ppm以下时不会对人体产生任何的影响，包括生理生化方面的影响。对皮肤亦无任何的致敏作用。事实上，二氧化氯的常规使用浓度要远远低于500ppm，一般仅在几十ppm左右。因此，二氧化氯也被国际上公认为安全、无毒的绿色消毒剂。

金鱼毒性实验及小白鼠毒性实验中得到两个结果：a.ClO₂的安全浓度为0.75m g /1,b. 由小白鼠急性经口毒性实验，ClO₂属实际无毒型水处理剂。

急性毒性试验, 最高灌以剂量10000mg/kg稳定性二氧化氯时，小鼠仍无明显中毒症状, 饮食与活动均正常。试验过程中各组动物均无一死亡表。经计算，其经口LD50>10000mg/kg。

急性皮肤刺激性,观察表明，去除药物后1~48小时, 兔脊背敷贴部位皮肤均未出现红斑和水肿等刺激症状，反应积分均为0。

急性眼粘膜刺激性，向兔眼结膜囊内滴入浓度9.7~11.4mg/L稳定性二氧化氯溶液5s后, 用生理盐水冲洗干净。兔眼结膜血管在6h内出现轻度充血，至24h症状基本消失, 症状48h完全消失。家兔48h眼刺激积分指数为0, 属无刺激性物质。

2制备

由氯酸钠与硫酸和甲醇作用或由氯酸钠与二氧化硫作用而制得。以氯酸盐为原料，在酸性(硫酸)介质中还原制得二氧化氯。工业上采用的还原剂主要为二氧化硫，此法称之为马蒂逊法，具体工艺过程为：将含约600g/L氯酸钠溶液与工业浓硫酸连续定量地送入主反应器，经空气稀释的5%～8%二氧化硫气体通过气体分布板分别进入主、负反应器进行反应。反应所产生的气体经洗涤塔洗涤，除去夹带的泡沫和酸雾，所产生的二氧化氯气体送入后续工序使用。负反应器溢流出的废液进入气提塔，从塔底通入少量空气,，气提出溶解在溶液中的二氧化氯，汇入主反应器。

二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体，在生产和使用时必须尽量用稀有元素气体进行稀释，同时需要避免光照、震动或加热。因此，二氧化氯的制备方法一直是科学家长期寻求解决的问题。世界常用的二氧化氯制备方法主要集中为三种。

1.氯酸钠与浓盐酸反应法(Kestiog法)

欧洲一些国家主要采用氯酸钠（NaClO₃）氧化浓盐酸的制备方法，化学反应方程式为：2NaClO₃+4HCl（浓）=2NaCl+Cl₂↑+2ClO₂↑+2H₂O。此法的缺点主要是同时产生了大量的氯气，不仅产率低，

而且产品难以分离，同时很有可能造成环境污染。

2.亚氯酸钠与氯气反应法

我国的科学家经过科学探索，发现一种优于欧洲的制备方法，将经干燥空气稀释的氯气通入填充有固体亚氯酸钠（NaClO₂）的反应柱内制得。化学反应方程式为：2NaClO₂+Cl₂=2NaCl+2ClO₂。此法的特点是安全性好，没有产生毒副产品。

3.草酸还原法

科学家又研究出的一种新的制备方法，在酸性溶液中用草酸（H₂C₂O₄）还原氯酸钠，化学反应方程式为：H₂C₂O₄+2NaClO₃+H₂SO₄ =^△= Na₂SO₄+2CO₂↑+2ClO₂↑+2H₂O和2KClO₃+H₂C₂O₄=K₂CO₃+CO₂↑+2ClO₂↑+H₂O此法的最大特点是由于反应过程中生成的二氧化碳的稀释作用，大大提高了生产及储存、运输的安全性。

4.亚氯酸钠与盐酸反应法

制取二氧化氯的装置

常用的制备高纯二氧化氯的方法，化学反应方程式为：5NaClO₂+4HCl=4ClO₂+5NaCl+2H₂O，此工艺产物中纯度一般高达95%以上，需要现场制备现场使用。运用高耐腐材料制作的二氧化氯发生器能够满足应用。

5.氯酸钾与二氧化硫反应法

优点是可以利用二氧化硫减少空气污染，化学反应方程式为：

2KClO₃+SO₂=2ClO₂+K₂SO₄、

6.氯酸钠与亚硫酸钠反应法

实验室常用氯酸钠(NaClO₃)和亚硫酸钠(Na₂SO₃)用硫酸酸化，加热制备二氧化氯，化学反应方程式为：2NaClO₃+Na₂SO₃+H₂SO₄==△==2ClO₂↑+2Na₂SO₄+H₂O

3用途

详细用途

用作氧化剂、脱臭剂、杀生剂、保鲜剂、漂白剂等。

二氧化氯因为其具有杀菌能力强，对人体及动物没有危害以及对环境不造成二次污染等特点而备受人们的青睐。二氧化氯不仅是一种不产生致癌物的广谱环保型杀菌消毒剂，而且还在杀菌、食品保鲜、除臭等方面表现出显著的效果。

二氧化氯还可以用于漂白，如纺织与造纸元采用氯气漂白的都可以用二氧化氯替代。

二氧化氯的主要用途在自来水的消毒，和面粉与木质纸浆的漂白。

它能很有效地对抗病毒、细菌和包括梨形鞭毛虫（Giardia lamblia）与隐孢子虫（Cryptosporidium）等原生生物所引起的囊肿与卵囊。

从1956年比利时的布鲁塞尔把自来水消毒剂由氯气改成二氧化氯后，二氧化氯开始被广泛地使用。

在袭击纽奥良的飓风卡特里娜过后，二氧化氯就被用来清除被洪水淹没后房屋上的危险霉菌。而中国政府也于2006年3月6日预告二氧化氯为自来水消毒剂。

1．杀菌、消毒方面

⑴对饮用水的消毒二氧化氯是净化饮用水的一种十分有效的净水剂，其中包括良好的除臭与脱色能力、低浓度下高效杀菌和杀病毒能力。二氧化氯用于水消毒，在其浓度为0.5～1mg/L时，1分钟内能将水中99%的细菌杀灭，灭菌效果为氯气的10倍，次氯酸钠的2倍，抑制病毒的能力也比氯高3倍，比臭氧高1.9倍。二氧化氯还有杀菌快速，pH范围广（6-10），不受水硬度和盐份多少的影响，能维持长时间的杀菌作用，能高效率地消灭原生动物、孢子、霉菌、水藻和生物膜，不生成氯代酚和三卤甲烷，能将许多有机化合物氧化，从而降低水的毒性和诱变性质等多种特点。

⑵对空气的杀菌空气中含有大量可以致病的细菌,特别是饮食业场所及食品加工厂生产车间空气中微生物种类和数量多而复杂，对于这些微生物普遍采用的是紫外线灭菌方式，但由于室内空气相对湿度大，紫外线杀菌效果并不理想。而二氧化氯制剂的灭菌能力强，分解迅速无残留，非常适于饮食业及食品加工业的有关场所的空气喷雾杀菌及消毒。此外，春秋两季是感冒、气管炎等传染病的多发季节，可以用二氧化氯对环境进行消毒，不但能杀灭病原微生物，还能消除异味，清新空气。因此，二氧化氯是十分理想的预防“非典”的环境消毒剂。

⑶对厨房用具、食品机械设备的消毒厨房用具、食品机械设备、容器等如果不经彻底的消毒，容易对食品造成污染，导致食物中毒的发生。用二氧化氯对厨房用具、食品机械设备、容器等进行消毒，可杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球等。

⑷在医疗领域二氧化氯用于口腔含漱，可有效控制牙龈炎、牙斑菌和口臭，用作坐浴或冲洗，可防止多种疾病，等等。在1998年抗洪救灾中，抗洪战士用二氧化氯消毒液洗脸、坐浴、擦身、泡脚、泡洗内衣裤等，其神奇作用再次被验证。实践证明，二氧化氯对防治红眼病、皮肤病及除臭有良好效果。

⑸水产养殖、畜禽养殖的消毒：二氧化氯水产养殖药剂可用于治疗鱼、虾、蟹、甲鱼、蛙类等细菌性、病毒性疾病。对鲤、草、鳗、罗非鱼等的赤皮、烂腮、出血性败血病、肠炎、烂尾、水霉病等；虾类病毒病、黑鳃、白毛病、打印病等；蟹类烂腮、水肿、肠炎、上岸症、颤抖等；甲鱼腐皮病、红、白底板病、出血病、穿孔病等；蛙类的皮肤病、眼病等病害具有独特功效，并能去除水中异味，改善水质，增加水体含氧量。

杀菌效果：二氧化氯是一种广谱、高效的灭菌剂。国外许多的研究结果表明，二氧化氯在极低的浓度（0.1ppm）下，即可杀灭许多诸如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病菌。即使在有机物的干扰下，在使用浓度为几十ppm时，也可完全杀灭细菌繁殖体、肝炎病毒、噬菌体和细菌芽孢等所有微生物。

二氧化氯消毒剂应用历史

人类利用化学消毒剂进行杀菌消毒是从19世纪初开始的。1820年第一代化学消毒剂漂白粉问世后，人们将其主要用于饮用水消毒和感染创伤的治疗上，并取得了良好地效果，开辟了化学杀菌消毒的第一个里程碑。此后，人们相继发现了第二代消毒剂环氧乙烷，第三代消毒剂戊二醛。新一代高效化学消毒剂终于在千呼万唤中问世，这就是被称作第四代杀菌消毒剂的二氧化氯。

含二氧化氯的消毒剂

二氧化氯诞生于1811年，早年人们并未用它杀菌消毒，直到1940年前后次氯酸钠工业化生产之后，人们才开始大规模使用。1940年美国的尼亚加拉大瀑布率先采用它处理饮用水，取得良好效果，之后迅速推广到全世界。人们陆续发现用氯气对饮用水进行消毒时，水中的有机物会与氯气发生取代反应，生成有机氯化合物，有机氯会在人体内积留产生慢性累积中毒，还会诱发癌病，世界环保联盟即将全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒，建议采用广普性、具有强氧化性的高效消毒剂二氧化氯进行饮用水的消毒。二氧化氯已被联合国卫生组织（WHO）列为AⅠ级消毒剂。

中国应用二氧化氯消毒技术始于八十年代。1987年，广东省卫生监督部门批准其可以用于食品消毒、保鲜及食品设备、用具消毒。1990年上海卫生管理部门批准其可以用于水处理、食品加工以及水产养殖、除臭等。我国卫生部也在2000年前明确提出，逐步用二氧化氯替代氯气进行饮用水的消毒。二氧化氯又被列为预防非典的重要的含氯消毒剂。

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