全面了解二氧化氯消毒剂基本理化性质

　　二氧化氯简介

　　二氧化氯是世界卫生组织(WHO)、世界粮农组织(FAO)、美国环保组织(EPA)、中国卫生部等公认的A1级绿色消毒剂，到目前为止还没发现不能被它杀灭的微生物，具有杀菌、消毒、防腐、漂白、除臭、保鲜等多种功能，且具有广谱、高效、快速、安全、无残留等特点，被广泛应用于卫生防疫、民用家居、食品加工、水产养殖、农业种植、水处理、造纸、纺织、公共场所场地空间消毒等各场景。以其本身和消毒过程中无毒无"三致"(致癌、致畸、致突变)效应，在消毒界赢得了广泛的赞誉和好评，是常规消毒剂和漂白剂的最佳替代品。

　　二氧化氯的生产、应用是基于其基础的理化性质展开的。一切科学、合理、安全地生产和使用二氧化氯的行为均依据其性质。所以全面了解二氧化氯的性质是非常有必要的，一切违背二氧化氯基础性质的生产和应用都是不科学的、不规范的。下面我们就二氧化氯性质全面介绍给大家，以利于对二氧化氯的全面正确认识、研究、开发与利用。

　　二氧化氯的物理性质

　　二氧化氯(ClO2)，分子量67.45，是在自然界中完全以单体游离基形 式存在的少数化合物之一。熔点-59℃，常压下沸点11℃，临界点 153℃。在冷却并超过-40℃时，成为呈深红色的液体二氧化氯，二氧化氯蒸气在外观和味道上酷似氯气。二氧化氯气体是一种黄绿色气体，具有与氯相似的刺激性气味。0℃时二氧化氯的蒸气压为500 torr (1torr=133.322Pa)， 二氧化氯的蒸气分压超过40kPa时产生爆轰性爆炸，在空气中的体积浓度超 过10%时便有发生轻度爆炸的危险，超过15%时发生分解性爆鸣。压缩或贮存二氧化氯的一切尝试，无论是单独或同其他气体结合，在商业上均未成功。

　　二氧化氯气体易溶于水，溶解于水中形成黄绿色的溶液。二氧化氯水中溶解热27.6kJ/mol，在20℃标准大气压下，它在水中的溶解度8.3mg/L，温度上升溶解度下降。

　　危险性：二氧化氯溶液浓度在10g/l以下时，基本没有爆炸危险;水溶液中质量分数大于30%时，与之平衡的气相就易发生爆 炸，在有有机物存在时，这类爆炸会更强烈。

　　二氧化氯化学性质

　　ClO2的化学性质 ClO2在水溶液中的紫外吸收光谱：Amax 360nm。 ClO2分子的电子结构呈不饱和状态，但在水中，却不以二 聚或多聚状态存在，这对ClO2在水中的迅速扩散是有利的。

　　二氧化氯对光敏感，在水中溶解的二氧化氯，在436nm处的光解量子产 率为0.20mol/E，在405nm处则上升为1.0mol/E，其机理如下: 2ClO2+hγ→2ClO—+2O- ClO-+H2O→H2ClO2H2ClO2+ClO—→HClO3+HCl 2ClO2+hγ+H2O→HClO3+HCl+2O—

　　二氧化氯在低温下光解生成易爆炸的暗棕色物质C2O3，很危险。 因此，实际应用中二氧化氯应避光保存，一般情况下，现制备，现使用。在理论上，ClO2应为亚氯酸和氯酸的酸酐，即： 2ClO2+H2O→HClO3+HClO2二氧化氯在酸性溶液中不稳定，开始还原到HClO2，进而分解为 HCl和HClO3，在碱性溶液中迅速生成ClO2-和ClO3-混合物。 但在实际水处理条件下(pH=6.8)，二氧化氯在水中有较大的安定性(48h 以上)，20℃时其离解常数为： [HClO2][HClO3]/[ClO2]2=1.2×10-7 当pH≥9，ClO2才明显发生歧化反应：

　　2ClO2+2OH-→ ClO2-+ClO3-

　　二氧化氯的强氧化性

　　在酸性条件下，二氧化氯有很强的氧化性：

　　ClO2+4H++5e→C—+H2O 二氧化氯的电极电位：Eo(V)=1.511-0.0473pH+0.0118 lg[ClO2/Cl-] 二氧化氯的氧化能力与溶液的酸碱性有关，酸性越强，氧化能力亦越强。

　　在水处理条件下(pH=7)：

　　ClO2+e→ClO2- E0=0.95V

　　ClO2-+H2O+4e→Cl-+4OH- E0=0.78V

　　ClO2+2H2O+5e→Cl-+4OH-E0=1.73V

　　而：Cl2+2e→2Cl-E0=1.36V

　　理论上讲二氧化氯的氧化能力是氯的5e/2e=2.5倍。

　　ClO2氧化还原反应的程度取决于水中还原剂的强弱，水中少量的 S2-、SO32-、SnO22-、AsO32-、SbO32-、S2O32-、NO2-和CN-等 还原性酸根物质被氧化去除。例如： CN-+2ClO2+2OH-→CNO-+2ClO2-+H2O 10CNO-+6ClO2 +4H+→10CO2+5N2+6Cl-+2H2O 。水中一些还原状态的金属离子Fe2+、Mn2+、Ni2+等也能被氧化，例如 ： 2ClO2+5Mn2++6H2O→5MnO2↓+12H++2C1-ClO2+5Fe(HCO3)2+3H2O→5Fe(OH)3↓+10CO2+C1-+H+此外，ClO2还可将以有机键合形式存在的Fe2+、Mn2+氧 化，这一过程无疑强化了水中Fe2+、Mn2+的去除效果。 ClO2不与水中的NH3和氯胺作用，为此，经氯胺消毒过 的饮用水在贮运中的进一步消毒可以采用ClO2。 对水中残存有机物的氧化，二氧化氯比氯气要优越，二氧化氯以氧化反应为主，而氯气以亲电取代为主。经二氧化氯氧化的有 机物多降解为含氧基团(羧酸)为主的产物，无氯代产物出 现。如对水中的酚，二氧化氯可将其氧化成醌式支链酸。而经氯气处理后，都产生臭味很大的氯酚。二氧化氯的强氧化性 还表现在它对稠环化合物的氧化降解上。如二氧化氯可将致 癌物的3，4-苯并芘氧化成无致癌性的醌式结构。 此外，灰黄霉素、腐植酸也可被氧化降解，而且其降解产物不以氯仿出现，这一点，是传统的氯处理方法所不能实现的。

　　实验还表明，二氧化氯对水中的色、味去除能力很强。二氧化氯是强氧化剂，虽然含有正价的氯，但他归于过 氧化物类，而不属于含氯消毒剂或氯制剂，因为他在水中并不产生次氯酸根(ClO-)。 二氧化氯中的Cl以正四价态存在，ClO2的名誉上的(折算) 有效氯质量分数为263%，而氯气的有效氯质量分数则 为100%，其名誉上的有效氯是氯的2.63倍。

　　二氧化氯优势介绍：

　　作为一种优良水处理剂，ClO2的优点十分明显：

　　(1) 不会与水中腐植酸类物质反应生成致癌的卤代烃 (THMS);

　　(2) 不与水中的氨反应形成消毒效力低的氯胺;

　　(3) 在pH较高时消毒效力不会降低;

　　(4) 长期使用不会引起微生物的抗药性。

　　二氧化氯是四种常用消毒剂(臭氧、二氧化氯、氯气和氯胺)中综合性能最好的，其安全性被世界卫生组织列为AI级，是一种公认的氯系消毒剂最理想的替换产品。