電解食鹽水制次氯酸鈉與消毒原理

電解食鹽水制次氯酸鈉與消毒原理

一、概述 目前，從水體消毒的種類來說，有氯氣、次氯酸鈉、漂白粉、二氧化氯、三氯異氰尿酸、雙氧水、臭氧等 藥劑和方式，此外還有碘水、高價氧化水、紫外線消毒等一些手段。 在所有的消毒劑中，盡管氯氣最為經(jīng)濟(jì)，但是，由于氯氣運輸、管儲方面的不安全；而且在投加上氣 體同水體的溶解性較低，氯氣瓶氣壓不斷變化，存在投加計量不夠準(zhǔn)確的問題；加之，氯氣等氣體的極強(qiáng) 擴(kuò)散性對環(huán)境存在毒害作用，游離氯的高活性同許多有機(jī)物容易形成諸如三氯甲烷、四氯化碳、二惡因等 一類致癌的氯代有機(jī)化合物，造成環(huán)境的第二次污染，故而，取消液氯的主張越來越多，也日益受到人們 的關(guān)注。在國外，諸如美國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家就相當(dāng)限制氯氣的使用，尤其是公用場所和自來水廠主要 以使用次氯酸鈉液體來進(jìn)行消毒。氯氣主要用于大型污水處理中最后的尾水排放消毒。 眾所周知，次氯酸鈉液是一種非天然存在的強(qiáng)氧化劑。它的殺菌效力同氯氣相當(dāng)，屬于真正高效、廣 譜、安全的強(qiáng)力滅菌、殺病毒藥劑。已經(jīng)廣泛用于包括自來水、中水、工業(yè)循環(huán)水、游泳池水、醫(yī)院污水 等各種水體的消毒和防疫消殺。 同其他消毒劑相比較，次氯酸鈉液非常具有優(yōu)勢。它清澈透明，互溶于水，徹底解決了象氯氣、二氧 化氯、臭氧等氣體消毒劑所存在的難溶于水而不易做到準(zhǔn)確投加的技術(shù)困難，消除了液氯、二氧化氯、臭 氧等藥劑時常具有的跑、泄、漏、毒等安全隱患，消毒中不產(chǎn)生有害健康和損害環(huán)境的副反應(yīng)物，也沒有 漂白粉使用中帶來的許多沉淀物。正因為有這些特性，所以，它消毒效果好，投加準(zhǔn)確，操作安全，使用 方便，易于儲存，對環(huán)境無毒害、不產(chǎn)生第二次污染，還可以任意環(huán)境工作狀況下投加。 但是，由于次氯酸鈉液不易久存（有效時間大約為一年），加之從工廠采購需大量容器，運輸繁瑣不 便，而且工業(yè)品存在一些雜質(zhì)，溶液濃度高也更容易揮發(fā)，因此，次氯酸鈉多以發(fā)生器現(xiàn)場制備的方式來 生產(chǎn)，以便滿足配比投加的需要。 單就次氯酸鈉發(fā)生器來說，國家已于 1990 年 1 月 12 日發(fā)布了 GB 12176-1990 國家標(biāo)準(zhǔn)。是一種已經(jīng) 認(rèn)可、技術(shù)非常成熟、工作十分穩(wěn)定、并有權(quán)威資料可查詢的產(chǎn)品。諸多實際應(yīng)用已經(jīng)證明，次氯酸鈉發(fā) 生器是一種運行成本很低、藥物投加準(zhǔn)確、消毒效果極佳的設(shè)備。目前，次氯酸鈉發(fā)生器作為一種安全實 效的常規(guī)水處理設(shè)備已引起全社會各個部門的高度重視。

二、次氯酸鈉發(fā)生器工作原理 次氯酸鈉發(fā)生器是一套由低濃度食鹽水通過通電電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)以后生成次氯酸鈉溶液的裝置。 通電后 H2O 在陰極表面放電生成 OH-和 H2 ，Cl-則在陽極表面放電生成 Cl2，然后 Cl2與 OH-反應(yīng)生成 CLO-。 電極反應(yīng)：陽極：2Cl- - 2e → Cl2 陰極：2H+ + 2e → H2 溶液反應(yīng)： 2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O 其總反應(yīng)表達(dá)如下：NaCl + H2O → NaClO + H2↑ 工作時，首先接通電源，將普通鹽通過加鹽口加入化鹽裝置，啟動自配水開關(guān)，設(shè)備自動把鹽化開， 化成 25%濃度的鹽水；設(shè)備工作時，經(jīng)配兌好的鹽水按設(shè)定流量和干凈的水一起通過由陰陽極組成的夾層 式電解槽 ，次氯酸鈉生成器開始工作。這樣，整個設(shè)備就生產(chǎn)出了標(biāo)準(zhǔn)的次氯酸鈉液體。

三、次氯酸鈉的消毒及氧化原理 次氯酸鈉的滅菌殺病毒原理大致有如下三種作用方式： 次氯酸的作用、新生氧作用和氯化作用。 次氯酸鈉消殺最主要的作用方式是通過它的水解形成次氯酸，次氯酸再進(jìn)一步分解形成新生態(tài)氧[O]， 新生態(tài)氧的極強(qiáng)氧化性使菌體和病毒上的蛋白質(zhì)等物質(zhì)變性，從而致死病源微生物。其實，氯氣消毒的原 理也主要是以產(chǎn)生出次氯酸，然后釋放出新生態(tài)氧[O]的方式。

根據(jù)化學(xué)測定，PPM 級濃度的次氯酸鈉在水里幾乎是完全水解成次氯酸，其效率高于 99.99%。其過程可 用化學(xué)方程式簡單表示如下： NaClO + H2O ＝ HClO + NaOH HClO → HCl + [O] 其次，次氯酸在殺菌、殺病毒過程中，不僅可作用于細(xì)胞壁、病毒外殼，而且因次氯酸分子小，不帶電 荷，還可滲透入菌（病毒）體內(nèi)，與菌（病毒）體蛋白、核酸、和酶等有機(jī)高分子發(fā)生氧化反應(yīng)，從而殺 死病原微生物。 R-NH-R + HClO → R2NCl + H2O 同時，次氯酸產(chǎn)生出的氯離子還能顯著改變細(xì)菌和病毒體的滲透壓，使其細(xì)胞喪失活性而死亡。 此外，次氯酸鈉還能夠分解蔬菜、水果等農(nóng)副產(chǎn)品上所殘存的微量農(nóng)藥。絕大多數(shù)農(nóng)藥都是由有機(jī)物組 成的，次氯酸鈉所釋放出來的新態(tài)氧能氧化分解掉這些物質(zhì)。這無疑對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、果蔬包裝業(yè)的發(fā)展具有 重大推動作用。 還有值得肯定的是，由于次氯酸鈉發(fā)生器所生產(chǎn)的消毒液中不象氯氣、二氧化氯等消毒劑在水中產(chǎn)生游 離氯，所以一般難以形成因存在游離氯而生成不利于人體健康的致癌物質(zhì)；也不象臭氧那樣只要空氣中存 在很微弱的量（0.001mg/m3）便會對生命造成損傷和毒害；而且，還不會象氯氣同水反應(yīng)會最后形成鹽酸 那樣，對金屬管道造成嚴(yán)重腐蝕。