空消二氧化氯的应用及消毒净化特性

空消专家空消二氧化氯的应用及消毒净化特性早在1811年,美国科学家H.Davery利用「氯酸钾(potassiumchlorate,KClO3)」水溶液和「盐酸(hydrochloricacid,HCl)」反应,首次合成并收集了「二氧化氯(chlorinedioxide,ClO2)」气体。但是,直到1930年代ClO2才得以安全且经济地生产,开始了工业化应用的滥觞。1944年ClO2首次作为消毒剂用于处理美国纽约州尼加拉大瀑布城的饮用水。1956年比利时布鲁塞尔把自来水消毒剂由氯气(chlorine,Cl)改成ClO2后,ClO2便被广泛地使用。1970年代后期,自ClO2稳定剂研制成功后,已被广泛应用于面粉与木质纸浆的漂白、食品加工的杀菌消毒及水净化处理等领域。2005年袭击纽奥良的飓风卡崔娜过后,ClO2更被进一步用来清除被洪水淹没后房屋上的危险霉菌。二氧化氯是目前国际上公认新一代的高效、广谱、安全的杀菌、漂白、保鲜剂,是氯制剂(chlorine)最理想的替代品,在世界发达国家已得到广泛的应用,为对于环境较为友善之绿色消毒剂(greendisinfectant)。为控制饮水中的「三致物质(致癌、致畸、致突变)」的产生,欧美国家已广泛地应用ClO2替代氯气进行饮用水的消毒。美国、西欧、加拿大以及日本等国家的有关组织,如:美国环境保护局(EPA)、食品药品管理局(FDA)、美国农业部(USDA)等均批准和推荐ClO2用于食品、食品加工、制药、医院、公共环境等的消毒、防霉和食品的防腐保鲜,以及自来水、工业循环用水与污水处理等方面之消毒杀菌除臭与降解BOD、COD的理想氧化剂。ClO2属于氧系列的杀菌剂,它能消灭水体中病源微生物、细菌、病毒、芽孢、真菌等,比现有氯系杀菌消毒剂(如:漂精、漂水、氯气等)有更高的杀菌能力,为其2.6〜10倍左右。同时,具备有药效长、无毒性、不破坏环境等特点,故被「世界卫生组织(WHO)」和「世界粮食组织(FAO)」将其列为A1级安全高效消毒剂,并推荐ClO2为人类第四代的安全消毒剂;具有「无三致(无致癌、无致畸、无致突变性)」,「有三效(全面、高效、快速)」的杀菌、除臭、漂白、保鲜、除藻等功效。ClO2的焦点通常会被放在「氯」这个字上,并与「漂白水」划上等号或误认为是同样性质的消毒剂;事实上,两者并不同。ClO2是「氧系消毒剂」(与臭气雷同,但比臭气安定且无臭氧对人体的危害性,成本更低且持续力亦更强),杀菌的作用与来源在于「O2(二氧)」,而「氯」的角色则如同盐巴的「氯化钠」一样稳定。亦即,ClO2在消毒过程中连续地发生夺取电子的反应,使其中的氯原子(Cl)由正四价逐步变为负一价的氯离子(Cl-),并成为ClO2的最终产物,故其在水中不会生成次氯酸(次氯酸盐),不参与氯化反应,不与有机物质反应生成三氯甲烷等致癌有毒的氯代副产物。「氯气」则属于「氯系消毒剂」,在水中立刻分解为次氯酸,更有与腐植酸等产生三氯甲烷(chloroform)等致癌物质的问题,且当水中pH值中性偏碱时转化为次氯酸盐溶液,其氧化能力及消毒能力将大幅下降。空消ClO2溶于水不会解离,故在水中主要以分子型态的ClO2存在,而ClO2在水中最主要是进行还原反应(氧化别人而自身产生还原),如下:ClO2+e-ClO2-,Eo=0.954V后续可能再进行的半反应有,如下:ClO2-+2H2O+4e-Cl-+4OH-,Eo=0.76V空消专家ClO3-+H2O+2e-ClO2-+2OH-,Eo=0.33VClO3-+2H++e-ClO2+H2O,Eo=1.152V根据研究,分子型态的ClO2在水中进行还原反应(若与水中有机物作用),产物分布为ClO2-(50〜70%)或ClO3-与Cl-(30%)。空消二氧化氯杀菌及除气态污染物机制空消ClO2是一种具强氧化能力的气体,其分子结构中有不成对的电子,具有向外强烈夺取电子倾向的一种强「氧化剂(Oxidant)」。其杀菌或杀病毒的方式是氧化其蛋白质(protein)、脂肪(fat)和核酸(nucleicacid)等以使其丧失活性,或氧化细胞中含硫基(sulfur)的醇(alcohol),快速地抑制蛋白质的合成来破坏原菌、真菌和病毒等微生物的生长。由于细菌、病毒、真菌等都是单细胞的低阶生物,其酶系(enzyme)多分布于细胞膜的表面,易受到空消ClO2的攻击而失去活性;至于,人及动物的细胞,酶系大多藏于细胞的胞器内而受到保护,难以和酶系直接接触。换言之空消ClO2虽可对微生物发挥广泛高效的杀菌作用,但对于人及动物却是安全无害的。实验证明空消ClO2水溶液可在2〜10ppm,2〜10分钟内就可杀死大肠杆菌、枯草杆菌、沙门式杆菌和苏利菌等。在病毒方面空消ClO2水溶液可杀死小儿麻痹病毒、肠病毒和A型肝炎病毒等;其中,在A型肝炎病毒研究中报导,10ppmClO2溶液在1分钟内就可杀死A型肝炎病毒。ClO2对于水中柯萨奇(肠道)病菌、人类肠道病毒、疱疹病毒、新城病毒、噬菌体、牛痘病毒以及脊髓灰质炎病毒等多种病毒,均可有效地杀灭;例如:使用0.02mg/L的剂量,可在几分钟内将水中的病毒杆菌杀灭。低剂量的ClO2亦具有很强的杀蠕虫效果,使用0.5mg/L的剂量,便可将微生物甲壳类中的水生二节虱类杀灭。ClO2对于禽流感病毒(H6N1)、新城鸡瘟病毒、传染性支气管炎病毒、传染性华氏囊炎病毒、退伍军人菌均具有使其失活的功效。部分研究结果显示:大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等,在低浓度下(1~3ppm)即有杀灭的效果,而禽流感病毒(H6N1)仅需1.2ppmClO2浓度即可完全杀死。金黄色葡萄球菌是医院常见的院内感染源,约在1.25ppm的ClO2浓度下无法存活。绿脓杆菌是医院呼吸加护病房常见的致死性院内感染源,在使用约10ppmClO2浓度下无法存活。肺炎杆菌也是医院呼吸加护病房常见的致死性院内感染源约20ppm的ClO2浓度下可使其无法存活。空消作用于气态污染物的去除如:甲醛(HCHO)、挥发性有机化合物(VOCs)以及恼人的臭味；如:硫化甲基((CH3)2S)、硫醇类(RSH)、甲基胺类((CH3)xNH3-x)等之净化效果,亦具有良好的功效。ClO2与HCHO、(CH3)2S、RSH、(CH3)xNH3-x等之反应,以将有机物完全氧化之假设条件下,其反应方程式如下：5HCHO+4ClO24Cl-+5CO2+3H2O+4H+(CH3)2S+4ClO24Cl-+2CO2+SO42-+6H+5CH3SH+14ClO2+2H2O14Cl-+5CO2+5SO42-空消专家+24H+RSH：硫醇类；R：烷基；以甲硫醇(CH3SH)为例5CH3NH2+14ClO214Cl-+CO2+NO3-+3H2O+19H+(CH3)xNH3-x,x=1,2,3；以甲胺(CH3NH2)为例在pH值5~9的区间内,二氧化氯很快将硫化物(S-2)氧化成硫酸盐(SO4-2),当ClO2的投药量为3.0ppm时,硫的去除率可达81%。ClO2+S-2+2H2OSO4-2+Cl-+4H+对含硫化物及各种因细菌引起腐败或滋生菌丛造成臭味皆有效。除烟味、厕所的阿摩尼亚味和厨房的鱼腥味皆有效果。去除厨房及冰箱的鱼腥味。吃海鲜、虾、蟹后可去除手上的鱼腥味。宠物消毒杀菌及去除异味。香港脚患者可去除脚臭及杀灭霉菌。口腔清洁与杀菌,对有口臭、牙周病、蛀牙和口腔溃疡症状患者有改善效果。对长期卧床患者褥疮伤口有治疗与和预防效果。中风及大小便失禁患者的清洁与卫生处理。居家环境清洁与消毒,能有效预防蚊虫滋生,防治登革热。清除家中室内尘螨、霉菌、病毒、细菌可避免过敏小孩接触,引发过敏症状发作。个人卫生清洁,在夏季可预防肠病毒。出外上厕所时,可预防个人卫生,避免接触感染。办公室内或集会团体时,可作为空气清理以预防群聚感染。医院诊所空间的消毒与杀菌及除臭。