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1、对二氧化氯的一些新思考 ( 摘要) 陈天朗“2 卢云n 乔成忠2 陈燕妮2 刘清华2 肖慎修“2 ( 1 四川大学化学学院2 成都川大金钟科技有限公司) 众所周知，二氧化氯( C 1 0 2 ) 是被W H o 确认的一种A 1 级的高效、广谱、安全的消毒 杀菌剂，作为液氯的最佳代用品它已被成功地广泛应用于各种水处理领域( 饮用水、工业循 环水和工业废水、生活污水、油H 1 回注水等) 以及石油解堵、水产养殖和纸浆漂白等多种领 域，而且其应用领域还在不断增加和扩人。 但是剑目前为止，有关二氧化氯的消毒杀菌机理和巨大的消毒杀菌本领和对有机化合物 的强降解能力的解释还未有一种公认的说法，已自的一些
2、说法不但对很多实验事实f i 能很好 解释，而日本身还存在着矛盾而不能自网其说L I 2 J 。鉴于这种情况，我们根据大量实验事实 和深入的理论思考，从一种伞新角度提出了我们对二氧化氯的厅大消毒杀菌能力和对自机化 合物的强降解能力提了我们的新观点、新说法，利用这种新观点、新说法，4 i 仅可以较好 地解释C 1 0 2 应用中的很多过去不能解释的问题，而且巾J 二o H 在反应中的独特作用，可 以把C 1 0 2 的应用水平提升到一个新的技术平台，即所谓高级氧化技术( A d v a n c e do x i d a t i o n t e c h o I o g i e s ) 领域，对扩大
3、C 1 0 2 的研究和应用都有极为重要的意义。 根据我们的新思考，我们明确地认为作为有一个单电子的C 1 0 2 ，实际也就是一个自由 基分子，即C 1 0 2 。在水溶液中它不仅有使水离子化水解的反应。 即2 C 1 0 2 + H 2 0 一，H C l 0 2 + H C l 0 3 而且还有使水非离子化水解的反应： C 1 0 2 + H 2 0 一H C l 0 2 + o H 除这种原生产生的O H 外，在光照和加热情况下还有次生的o H 产生【刮： C 1 0 2 一一o + C l o o + H 2 0 一一2 O H 或3 p 一一0 3 0 3 + H 2 0 一一2
4、O H + 0 2 正是这种C 1 0 2 直接( 原牛) 和间接( 次乍) 的使水非离子化水解，产牛了仅比氧化势 E 。一3 0 VF 2 小的E 。= 2 8 0 V 的羟基自由基o H ，它具有比0 3 、H 2 0 2 、C 1 0 2 ( 它们的E 。分别为2 0 7 ，1 7 7 ，1 5 1 V ) 等大得多的氧化能力，由此可以很好的解释C 1 0 2 水溶液的巨 大的杀菌消毒能力和对难降解有机物的强降解能力【4 J 。冈为o H 是比C 1 0 2 更小的分子和有 更强的氧化能力。囚此更易穿过微生物的细胞壁进入菌体、破坏病原微生物的蛋白质、酶和 核酸，阻止成膜物质的传输，阻断呼
5、吸系统和电了传输系统，从而有效杀死细菌，在极低浓 度下就能对各种细菌病毒、藻类等都有显著的杀灭效果；对有机物分子中的各种键进行降解， C 1 0 2 水溶液中的0 H 可有效的降解酚类，芳烃类、醚类、芳胺类，一些农药和印染废水， 甚至核反应废料，从而在各种工、I k 废水处理中作为一种高级氧化技术而大显身手。 但是必须指山，C 1 0 2 在水溶液中使水的非离子化水解，在无催化剂存在时，产牛的O H 浓度不是很多，但当有某种催化剂和某些特殊条件( 如光照) 存在时，0 H 的浓度可大大 增加，从而增强C 1 0 2 水溶液的氧化能力。有人作过C 1 0 2 直接氧化( 无催化剂) 和C 1 0
6、 2 催 化氧化( 有催化剂时) 对儿种有机物C O D 降解的对比处理p j ，后者比前者的降解率大为提 高，下表可以明显地看到二者的差别。 1 7 7 表1C 1 0 。氧化和C I O 。催化氧化对几种有机物c 0 D 降解的比较宰 有机物 笨酚 硝丛苯苯胺 乙醇胺甲醛乙酣 降解牢( )C 1 0 2 直接氧化 3 1 4 02 5 6 02 8 4 0 1 9 9 0 2 8 8 01 5 2 0 C 1 0 2 催化钒化 9 3 9 08 3 1 0 8 8 7 06 8 8 09 1 4 09 3 9 0 反应在常温条件I i 进行，原有机物的C O D 在6 0 0 2 1 0
7、0 m L ，反应进行1 5 2 0 分钟，p H 5 7 ，催化剂不 详。 类似的结粜文献巾可找到很多1 6 7 】，都可用在催化剂存在F O H 增加，从而C 1 0 2 水溶 液氧化能力增强束解释。 问题是我们提出的C 1 0 2 水溶液中有水的非离了水解而产生0 H 的新思考，有没有理 论根据和实验事实呢? 应该说是自的，但以前没引起注意和深入的思考而已，如自人在1 9 8 5 年和1 9 9 5 年就先后指出C 1 0 2 水溶液中有o H 生成【8 9 j ，而且有人在2 0 0 0 年还用电- 了自旋 共振( E S R ) 方法证实了它的存在【旧l ；此外类似的自由基使H 2
8、0 进行非离子化水解来也有 存存1 1 1 ，1 2 J ，如： S 0 4 + H 2 0 一H S 0 4 + O H 凶此，我们认为“l 于C 1 0 2 和o 都是白基，在水溶液巾有类似一l 卜离子化水解也是町 能的。当然在这方面我们还要进一步收集数据和深入开展工作，使这一新的思考、新的观点 建立在更多实验事实的基石；I i 上。 S O m en e wt h o u g h t st oc hl O r i n ed i o x i d e ( A b s t r a c t ) C H E NT i 锄一l a n g 1 ，2 )L UY u n 2 Q I A Oc h e
9、n g z h o n g ( 2 ) C H E NY a n n i ( 2 )L I UQ i n g - h u a ( 2 ) X I A OS h e n x i u ( 1 ，2 ) ( 1 C o l l e g eo f c h e m i s t I y ，S i c h u a nU n i V e r s i 饥C h e n d u6 1 0 0 6 4 ，C h i n a 2 S i c h u a nu n i V e r s n yJ i n 吐o n gT e c h - s c iC o L t d ，C h e n d u6 l 0 0 6 5 ，C h
10、 m a ) I nt h i sp a p e r ，s o m en e wt h o u g h t st oc h l o r i n ed i o x i d ea r ep r e s e n t e d ，i ti sf i r s t c l e a r l yp o i n t e do u tt h a ti nC 1 0 2a q u e o u ss o l u t i o n ，t h e r ei sar e a c t i o na sf o I l o w s C 1 0 2 + H 2 0 H C l 0 2 + O H I nli g h ti r r a
11、d i a t i o no ro nh e a t i n g ，t h e r ea r ea l s ot h ef o l l o w i n gr e a c t i o n s C 1 0 2 ，O + C I O O + H 2 0 2 0 H 3 o + 0 3 0 3 + H 2 0 2 O H + 0 2 D u et o 。0 H ( F r e er a d i c a lo fh y d r o x y l ，E o = 2 8 0 V ) ，o r i g i n a lo rs u b o r d i n a t e ， e x i s t e n c e ，C
12、1 0 2a q u e o u ss o l u t i o nh a sV e 巧g r e a to x i d i s a b i I i t y ，a n dt h e r e f o r et h eb i g k i l l i n gc a p a b i l i t yt om i c r o b ea n dt h es t r o n gd e g r a d a b i l i t yt oo 唱a n i cc o m p o u n d so f C 1 0 2a q u e o u ss o I u t i o nc a nb ee x p l a i n e d
13、V e 叫w e l l 参考文献： 1 乔成忠、陈燕妮、刘清华、肖慎修、陈天朗，应重视和加强C 1 0 2 的基础性化学研究( C ) ，C 1 0 2 技 术资料，2 0 0 8 ( 3 ) 4 9 5 1 。 2 雷乐成，汪大晕，水处理高级氧化技术( M ) ，2 8 ，化学工业出版社，北京，2 0 0 l 。 1 7 8 3 黄君礼，新型水处理剂- 二氧化氧技术及应用( M ) ，2 4 、3 7 ，化学丁业出版社，北京2 0 0 2 。 4 刘刚，杜俊琪，童志勇，羟基自由基活性氧H l 于中水处理( J ) ，1 ：业水处理，2 0 0 9 ( 3 ) 8 卜8 3 。 5 徐锡彪，
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15、l i t i e so f o x y c h l o r i n ec o m p o u n d s ( J ) A p p l ，E n c i l o ，M i c r b i o l1 9 8 5 ， 5 0 ( 5 ) ，1 1 6 2 9 梁增辉，杨宗芬，王福玉，铜与维生素沸同灭活大肠杆噬菌体的机理( J ) ，中江消毒学杂志，1 9 9 5 ， 1 2 ( 1 ) ，l 3 1 0 战威，梁增辉，李君文，氯胺和- 二氧化氯协同对丘噬菌体灭活作用研究( C ) ，C 1 0 2 技术资料，2 0 0 0 ( 2 ) 1 3 7 1 3 9 。 1 1 英瑜，杨坤于，蒋文炜，新型接枝淀粉浆料的制备( J ) ，网川化：1 二，2 0 0 8 ( 6 ) 9 1 2 。 1 2 陈晓阳，薛智勇，吴丹等，基于硫酸自由幕的高级氧化技术及其在水处理I | I 的应用( J ) ，水处理 技术，2 0 0 9 ( 5 ) ，1 6 2 0 。 1 7 9
