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二氧化氯水中，是常规消毒剂和漂白剂不错的替代品。

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℃二氧化氯水中，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，在有有机物存在时硫化氢报警器，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→H2ClO2 H2ClO2+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，酸性越强二氧化氯水中，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％甲醇报警器，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。

二氧化氯应用：

二氧化氯在水中的除臭净化作用

ClO2在饮用水处理中的应用、典型的用于自来水处理中的二氧化氯浓度在0.1和0.5mg/L之间。二氧化氯用于对原水或预沉水或滤前水进行消毒、控制嗅味(尤其是酚类、 氯代酚类、藻类副产物引起的嗅味)、将铁和锰氧化后过滤脱色、强化有 机物氧化后的混凝－过滤效果以及用于装置中控制微量和大量生物恶臭。ClO2也应用于澄清水中，以保持配水系统有一定的残留消毒作用，这 种应用实践在欧洲比在美国更为普遍。继游离氯或氯胺化作为配水系统滞留消毒剂之后，用二氧化氯作为强氧化剂和初级消毒剂，是减少三氯甲烷常用的一种处理手段。这种处理方法具有强氧化剂－消毒剂进行强化处理那样的效果，并使三卤甲烷前驱物质 在投氯之前被二氧化氯除掉。

二氧化氯在水中的型态

二氧化氯与处理水中的酚类，二氧化氯与酚和酚类化合物(间苯二酚和氢醌)的反应，研究的目标有两 个方面。第一，与控制氯代酚的嗅味有关；第二，与酚类作为模拟 化合物有关。ClO2与酚反应不会生成有味的氯酚，而是将其氧化成对苯醌和有机酸。

ClO2与水中处理腐殖质，ClO2与腐植酸反应，不会生成三氯甲烷类。ClO2与三卤甲烷前驱 物质反应时，抑制它们反应或不参与三卤甲烷的生成，主要生成苯多羧酸，二元脂肪酸、羧苯基二羟乙酸、一元脂肪酸四种氧化产物， 它们的致突变性比较低。

二氧化氯控制恶臭，ClO2同酚以外的嗅味化合物的反应，成功地应用于控制霉烂味、土味或腥臭污染饮用水，对被评价的嗅味化合物表现出不错的去除效果。

ClO2的广谱消毒作用

杀菌消毒方面的应用二氧化氯对经水、空气传播的病源微生物，包括病毒、芽孢以及子路系统中的 异养菌，硫酸盐还原菌和真菌均有很好的消毒效果。Lngols等提出二氧化氯对微生物的杀灭原理是：二氧化氯对细胞壁有较好的吸附和透过性能，可有效地氧化细胞内含硫 基的酶。Bermard证实，二氧化氯可快速地控制微生物蛋白质的合成。二氧化氯消毒大肠肝菌的效果，即使在介质的pH范围变化较大时，影响 也不大。 二氧化氯对孢子的杀灭作用比氯气更强。对病毒的杀灭效果，二氧化氯比臭氧、氯气更有效。对水处理系统中的水池、过滤设备和水管中的藻类、异养菌、铁细菌、 硫酸盐还原菌，二氧化氯均有较好的去除效果。加入到地表水原水中的二氧化氯，接触42h后约有50％～70％转变为ClO2－ （约48％）和ClO3－（约22％）而残留于水中[1]（另有约28％被还原为 Cl-），这也表明在水处理过程中，并不是二氧化氯所有的氧化能力都被 利用了。二氧化氯对人体的影响在于它的氧化作用，特别是对消化道和血液的影响。有研究表明，亚氯酸根、二氧化氯对红血细胞有损害，对碘的吸收代谢有干扰，还会使血液胆固醇升高。美国EPA建议用ClO2消毒时水中残余氧化剂（二氧化氯、亚氯酸根、氯酸根）总量应在1.0mg/L以下，这样对人体健康不会有影响。除去残余的二氧化氯以及亚氯酸根、氯酸根采用活性炭过滤，投加亚铁盐，二氧化硫，亚硫酸钠等还原剂都很有效。

小结：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理想的替换产品

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