二氧化氯在飲用水處理中的應(yīng)用研究
二氧化氯對微生物殺滅作用研究
1 殺滅細菌研究
早在40年代就有大量關(guān)于二氧化氯作為殺菌劑的報道，如: Ridenour(1947)研究表明，在pH為7.0的水中當二氧化氯的濃度為0.1mg/L時，在5min內(nèi)能殺滅一般腸道細菌，如傷寒桿菌、付傷寒桿菌、痢疾桿菌和大腸桿菌等，在pH 6～10范圍內(nèi)，其殺菌效果不受影響。Verma等人的研究結(jié)果表明，在pH為7和8時，對水中的埃希氏大腸桿菌的平均致死率，二氧化氯比氯氣高37%，二氧化氯在pH為8時的殺菌效果比pH為7時的好，而氯則相反。bnqLQy(1980)的消毒試驗也表明，在同樣條件下，二氧化氯對細菌和噬菌體的滅活率遠遠超過氯。施來順等采用二氧化氯和氯的復(fù)合消毒液，在有效氯含量為45mg/L～50mg/L時，對水溶液中金黃色葡萄球菌、大腸桿菌與白色念珠菌作用1～2分鐘，或以含有90.0mg/L有效氯溶液對枯草桿菌黑色變種芽抱作用5分鐘，殺滅率均可達99.9%以上。Ridenour等人的研究也表明，溶液pH值為6～10時，對二氧化氯的殺菌作用無明顯影響。Gill等人研究，在pH為6～9范圍內(nèi)，二氧化氯的殺菌效果至少是pH 為6時自由氯殺菌效果的兩倍。
2 殺滅細菌芽胞研究
銀燕等人研究了二氧化氯溶液對細菌芽孢的殺滅效果，進行了懸液定量殺菌試驗。研究結(jié)果表明以含二氧化氯25.0mg/L的溶液作用20min，對枯草桿菌黑色變種芽孢的平均殺滅率為99.9%。以其100mg/L溶液作用10min，殺滅率達100%。劉繼敏等人對二氧化氯消毒劑（維諾消凈王）的殺菌效果進行了試驗觀察。以含500mg/L二氧化氯的溶液對布片上枯草桿菌黑色變種芽胞作用10min，殺滅率達100%。以含50%上牛血清的菌懸液染于布片上，對其殺菌作用沒有明顯影響。未經(jīng)檸檬酸活化的該劑置于54℃14d，二氧化氯含量平均下降率為4.79%。Longley KE研究表明，二氧化氯殺滅細菌芽胞的作用較同濃度氯者為強。
3 滅活病毒研究
二氧化氯分于和病毒的衣殼蛋白之間有特異吸附作用，致使病毒的粒子表面聚集了高濃度的消毒劑分子，從而加強了它對病毒的滅活作用。據(jù)國外報導(dǎo)，它對乙型肝炎病毒、淋病雙球菌、艾滋病病毒等均有良好殺滅效果。1992年12月上海瑞金醫(yī)院用二氧化氯作臨床消毒效果監(jiān)測表明：二氧化氯濃度為10mg/L的消毒液，作用時間2～5min，能完全破壞乙肝病毒。王麗等人研究了二氧化氯對水中流感病毒（包括流感病毒I型，流感病毒II型和流感病毒III型）的消毒效果，結(jié)果表明： 投加量為40mg/L時，作用20min， 對試驗的流感病毒具有很好的滅活效果，且在pH值為3.0～8.0的范圍內(nèi)均達到很好的消毒效果，而液氯在試驗的投加量，時間和pH值范圍內(nèi)均不能滅活流感病毒。Noss研究指出，對于噬菌體，在pH為7.2和水溫為5℃投加二氯化氯0.6mg/L，30s后就可將其殺死99%。 Kawata等人報道，以5.0mg/L二氧化氯作用30秒鐘或以7.5mg/L作用20秒鐘，可分別將 噬茵體滅活4個對數(shù)級以上。王福玉等]測定了二氧化氯對 噬茵體的滅活作用，發(fā)現(xiàn)用0.15mg/L二氧化氯作用10分鐘，可將其全部殺滅，用2mg/L二氧化氯作用1分鐘，殺滅率達到100%。當二氧化氯濃度為0.5mg/L，水溫20℃，水中pH值在7.0左右時，對水中脊髓灰質(zhì)炎Ⅲ型病毒殺滅時間為2分鐘。對柯薩奇病毒，在濃度為0.5mg/L，水中PH值為7.0，溫度為15℃，殺滅99%的時間為3秒鐘。由此可見，二氧化氯是目前使用的化學(xué)消毒劑中最理想的殺菌消毒劑。
減少數(shù)癌物的研究
使用二氧化氯的最大優(yōu)點還在于它幾乎不會產(chǎn)生致癌副產(chǎn)物三鹵甲烷(THM)，據(jù)報道美國于1977年用氯、氯胺、二氧化氯和臭氧分別對俄亥俄河水進行消毒，然后將濃縮水樣注入老鼠背部皮下，并用PMA促使腫瘤形成，觀察這幾種飲水消毒劑的反應(yīng)產(chǎn)物的致癌性。試驗結(jié)果表明，未消毒和二氧化氯消毒的河水沒有增加腫瘤發(fā)生率，而其它三種消毒劑處理的河水，都使動物的腫瘤發(fā)生率明顯增加。因此，他們認為，應(yīng)用二氧化氯是有益的，無致癌副產(chǎn)物。Lykin等人對美國Ohio河水用二氧化氯或氯預(yù)處理，劑量為3～7mg/L，放置3天，用二氧化氯處理的余氯量為1.9mg/L，THM的量為1.4µg/L；用氯處理的余氯量為2.5 mg/L，THM量高達141µg/L。
除鐵除錳的研究
二氧化氯能夠有效地氧化Mn2+和Fe3+生成高價氧化物或氫氧化物沉淀而使之被除去，在正常飲水pH范圍內(nèi)，二氧化氯被還原為亞氯酸鹽并快速地和或反應(yīng)。堿性條件有利于此反應(yīng)。黃君禮等人的研究結(jié)果也表明：二氧化氯能有效去除水中的無機污染物。
除臭脫色的研究
當今，不少水源水污染日趨嚴重，有的含有酚類、藻類、腐敗的有機物等引起水有異味，有的水有顏色，二氧化氯在除臭脫色方面有良好的效果，與活性炭、紫外線和超聲波等比較，二氧化氯效果最好。黃君禮等人的研究表明二氧化氯對水中硫化氫、硫醇、二甲基硫酸鹽、甲酸、草酸、乙二酸鹽、酚類等都具有較好的氧化作用。
二氯化氯消毒副產(chǎn)物對健康影響的研究
二氧化氯處理水后生成物為水、氯化物、二氧化碳和有機糖等無毒物質(zhì)，不會與酚類結(jié)合生成氯酚化合物、不致畸、不致癌。 由于二氧化氯及其它無機產(chǎn)物(亞氯酸鹽)有可能在動物體內(nèi)引起高鐵血紅蛋白血癥，國內(nèi)外對其毒性問題非常重視，進行了大量研究。動物實驗證明，只有接觸高濃度二氧化氯或亞氯酸鹽時，才會對動物產(chǎn)生不利影響，低劑量接觸一股不會影響健康。有人實驗大白鼠長期飲用含二氧化氯為19mg/L的水，兩年后并未檢出對動物健康有害的作用，關(guān)于二氧化氯對人體的危害也有實驗，有志愿者服用劑量5mg/L含有二氧化氯的飲用水，接觸84天未檢測到任何危害作用。毒理學(xué)研究結(jié)果表明，二氧化氯的毒副作用牽涉造血功能，但只有過量的亞氯酸鹽才會對溶血性敏感的人產(chǎn)生溶血性貧血。美國化學(xué)品劑制造協(xié)會(USCMA)二氧化氯專門小組在EPIA水辦公室和環(huán)境利益集團資助下，進行了二氧化氯對小鼠毒性的研究，其研究結(jié)果并未證明對小鼠的繁殖與發(fā)育有任何有意義的不利影響。Divies S等人對二氧化氯的毒性進行了研究，研究結(jié)果表明，長時間飲用含二氧化氯的水，可能損害肝、腎、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能，影響血液的組成，抑制甲狀腺的功能，氯酸鹽可引起高鐵血紅蛋白的形成。美國環(huán)保局提示，亞氯酸鹽可能在嬰兒和少兒中引起神經(jīng)系統(tǒng)效應(yīng)和貧血。
結(jié)論
穩(wěn)定性二氧化氯是靠強氧化能力破壞微生物細胞賴以生存的酶，阻止蛋白質(zhì)的合成過程，從而將其分解殺死。因此二氧化氯沒有抗藥性。穩(wěn)定性二氧化氯作為飲用水系統(tǒng)中的殺菌劑，效果明顯優(yōu)于氯氣和其他含氯制劑，具有殺菌廣譜，投加量小，藥效維持時間長、不產(chǎn)生抗藥性、消毒費用低，其在飲用水處理應(yīng)用方面具有先進性、必要性、安全可靠性和實際可能性，是理想的飲有用水消毒劑。
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