在自来水厂和污水处理厂的出水阶段,广泛采用加氯消毒工艺,以杀灭水中的细菌和病毒。在工业循环冷却水的处理中,也采用加氯杀菌除藻工艺,因为冷却水在循环过程中,由于部分水蒸发,水中的营养物质被浓缩了,细菌等微生物会大量繁殖,易于形成黏泥污垢,过多的黏泥污垢会导致管道堵塞和腐蚀。
加氯消毒是指向水中通入氯气杀死细菌等微生物的消毒方法,氯气通常由瓶装液氯提供。氯气通入水中后,极易溶于水,并与水发生反应生成次氯酸和盐酸,反应式如下:
生成的次氯酸是弱酸,在水中发生离解生成氢离子和次氯酸根:
氯的消毒作用是通过生成的次氯酸产生的。HClO(也可写成HOCl)是不带电的中性分子,分子量很小,可以扩散到带负电荷的细菌表面,并穿过细菌的细胞壁进入细菌体内,然后由Cl 原子的氧化作用破坏细菌的酶系统而导致细菌死亡。而ClO-虽然也包含一个氯原子,但由于它带有负电荷而不易靠近带负电荷的细菌。因此ClO-虽有氧化能力,但难以起到消毒作用。
影响氯消毒效果的因素主要有pH值和温度。(www.xing528.com)
pH值是影响消毒效果的一个重要因素。当水的pH值较高时,式(7.2)中的化学平衡会向右侧移动,使水中的HClO 浓度降低,从而消毒效果降低。pH值越低,消毒效果越好。实际运行中,一般应控制pH<7.5,以保证消毒效果。否则,应加酸使pH值降低。
水的pH值直接控制着次氯酸的电离度。低pH值对于次氯酸的存在有利。在pH=5.0时,次氯酸的电离度很小,故杀生效果好;在pH=7.5 时,水中次氯酸(HClO)的浓度和次氯酸根(ClO-)的浓度几乎相等;在pH≥9.5 时,次氯酸几乎全部电离为次氯酸根离子,故杀生效果差(图7.1)。一般地说,以氯为主的微生物控制方案的pH值范围以6.5～7.5为最佳。pH<6.5 时,虽能提高氯的杀生效果,但水系统中金属的腐蚀速度将增加。
图7.1 pH值对水中游离氯的影响
温度对消毒效果的影响也很大。温度越高,消毒效果越好,反之越差。其原因是温度升高能促使HClO 向细胞内扩散。另外式(7.2)的离解平衡常数K值随温度的升高而减小,有利于化学平衡向左移动,使HClO 浓度增大,有利于消毒。
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