二氧化氯在常溫下是黃色的氣體，具有類似氯氣那樣令人不愉快的刺激性氣味，沸點為11℃，比重為2.4。冷卻至—40℃以下，成為深紅色液體溫度低于—59℃時，為橙黃色固體。其分子量為67.47，是自然界中幾乎*以單體游離基形式存在的少數(shù)化合物之一。
二氧化氯易溶于水且不與水發(fā)生化學反應，它在水中的溶解度是氯的5倍。二氧化氯氣體溶于水形成黃綠色溶液，作為溶解的氣體保留在溶液中，在陰涼處避光保存并嚴格密封非常穩(wěn)定，在光線照射下將發(fā)生化學分解。若貯藏在敞開容器中的二氧化氯水溶液，其二氧化氯濃度很易下降。再有二氧化氯很容易爆炸。當溫度升高，暴露在光線下或與某些有機物接觸摩擦時，都可能引起爆炸，而且液體二氧化氯比氣體更易爆炸。如果空氣中二氧化氯濃度或水中二氧化氯濃度時都將爆炸。所以工業(yè)上采用空氣或惰性氣體來沖淡二氧化氯氣體，使其濃度一。由于二氧化氯具有易揮發(fā)、易爆炸的特點，故不宜貯存，應以現(xiàn)場制取和使用為主。
二氧化氯對細菌、病毒及真菌孢子的殺滅能力均很強。二氧化氯對微生物的殺滅原理是：二氧化氯對細胞壁有較好的吸附性和透過性能，可有效地氧化細胞內(nèi)含疏基的酶；可與半*、*和游離脂肪酸反應，快速控制生物蛋白質的合成，使膜的滲透性增高；并能改變病毒衣殼蛋白，導致病毒滅活。二氧化氯的消毒能力和氧化能力遠遠超過氯氣，不會像氯氣那樣生成對人體有害的有機鹵化物和三鹵甲烷等致癌物質。能有效的破壞酚、硫化物、1化物等有害物質。二氧化氯消毒劑具有無毒、無害等眾多優(yōu)點。ClO2氯原子為正4價，還原成氯化物時將可得到5個電子，因此其氧化力相當于氯的5倍，有效氯含量為263%。故二氧化氯是極為有效的飲水消毒劑。
二氧化氯發(fā)生器類型分類及原理
二氧化氯發(fā)生器是一種現(xiàn)場生產(chǎn)發(fā)生ClO2的設備, 從發(fā)生原理上可分為兩大類: 電解法和化學法。
電解法二氧化氯發(fā)生器
電解法是以nacl2或氯化鈉為原料,采用隔膜電解技術制取ClO2,所用的電解液是食鹽溶液。電解過程中,在陰極制得燒堿溶液和氫氣,陽極獲得ClO2、氯氣、過氧化氫及臭氧的混合物。
電解： NaCl+H2O→NaOH+Cl2O2+Cl2+H2O2+O3
電解法二氧化氯發(fā)生器我們以北京中西遠大科技有限公司的m307783電解法二氧化氯發(fā)生器進行簡單介紹。
該發(fā)生器由高效混合消毒劑發(fā)生器由電解槽、直流電源、鹽溶解槽、閥門、水射器、儀表及配套UPVC管道等部分組成。
該產(chǎn)品的規(guī)格型號：
發(fā)生量 1000g/h 耗鹽量 1.6 g/g氣
功率 12KW 電源電壓 380KW
電解電流≤1000A 電解電壓 24V
設備尺寸1200mm×1300mm×1300mm
電控柜尺寸1000mm×550mm×2000mm
進水口徑 DN32 出藥管口徑DN40
采用雙向電極，以隔膜電解法電解工業(yè)鹽的水溶液，在陽極室產(chǎn)生ClO2、Cl2、O3 及H2O2等強氧化劑混合氣體，通過吸收管路投入待處理的水中，實現(xiàn)消毒殺菌和氧化處理的目的。
該產(chǎn)品具有安全性好、操作方便、管理簡單、設備結構設計合理、體積較小、消毒效果好等優(yōu)點，特別適合大型及各種規(guī)模自來水廠的給水處理消毒；城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村、鐵路沿線、*、工礦企業(yè)的生活飲水消毒；賓館、飯店、高層建筑給水的二次消毒；中水回用、游泳池及浴池水消毒；醫(yī)院污水、生活污水消毒除味和降解COD工業(yè)循環(huán)水殺菌除藻；醫(yī)療器具、飲料、管路的消毒；含1、含酚廢水除1脫酚處理，印染廢水氧化、脫色處理；制備穩(wěn)定性ClO2消毒液。
化學法二氧化氯發(fā)生器
系列化學法二氧化氯發(fā)生器采用nacl2亞nacl2兩種化學法反應方法產(chǎn)生二氧化氯。
化學法二氧化氯發(fā)生器主要由由供料系統(tǒng)、反應系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、反應液自動處理系統(tǒng)、安全系統(tǒng)組成，整體為高強度耐腐蝕材質。盡管各個廠家在設備的內(nèi)部結構、反應過程、投加方式、控制方式及設備的外形上都下了很大功夫，努力做到與眾不同，但按照發(fā)生器所采用的反應原料、反應機理和生成二氧化氯的純度不同來劃分，不外乎以下幾種類型：
1. nacl2法和亞nacl2法二氧化氯發(fā)生器；
2. 正壓式和負壓式二氧化氯發(fā)生器；
3. 復合型和高純型二氧化氯發(fā)生器。
1. nacl2法ClO2發(fā)生器和亞nacl2法ClO2發(fā)生器
（1）nacl2法ClO2發(fā)生器
國內(nèi)采用nacl2為原料的二氧化氯發(fā)生器主要反應工藝有R5法和R2法：
R2法： 2NaClO3+4HCl→2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O ①
R2法： 2NaClO3+2NaCl+2H2SO4→2ClO2+Cl2+2Na2SO4+2H2O ②
nacl2法二氧化氯發(fā)生器是90年代初國內(nèi)一些單位開發(fā)出的民用ClO2發(fā)生設備。這種發(fā)生器特點是原料價格低，反應產(chǎn)物是ClO2與Cl2的混合氣體。其設備結構簡單，售價電解法二氧化氯發(fā)生器，消毒每噸飲用水費用在0.015～0.017元。這種發(fā)生器缺點是用酸較多，反應產(chǎn)物比較復雜，生成的ClO2量占總有效產(chǎn)物（ClO2+ Cl2）量的60％左右。未轉化反應的nacl2，殘留在飲用水中可能對人體造成不良影響。
（2）亞nacl2法ClO2發(fā)生器
這是一種采用亞nacl2（NaClO2）為主要原料ClO2發(fā)生器，其主要反應工藝有：
5NaClO2+4HCl→4ClO2↑+5NaCl+2H2O ③
2NaClO2+Cl2→2ClO2↑+2NaCl ④
2NaClO2+NaClO+2HCl→2ClO2↑+3NaCl+H2O ⑤
亞nacl2法是國外飲用水消毒用二氧化氯發(fā)生器的主要工藝方法。國外多采用式⑤的工藝，亞nacl2在活性氯和酸的作用下通過氧化還原反應生成二氧化氯。而常用的是NaClO2+HCl工藝，該方法反應工藝簡單，耗酸量少，亞nacl2轉化率高，ClO2純度可達90％以上。亞nacl2法的主要缺點是原料成本較高，用該方法每噸飲用水消2劑費用至少5分錢以上，因此，我國水處理目前行業(yè)還不能*接受。但產(chǎn)物中ClO2的純度較高的優(yōu)點，使得該法也有一定的應用前景。
2. 正壓式和負壓式二氧化氯發(fā)生器
（1） 正壓式二氧化氯發(fā)生器
正壓式二氧化氯發(fā)生器由南京理工大學科研人員于1998年初在國內(nèi)*推出。稱其為正壓式反應器是因為該種發(fā)生器采用計量泵正壓輸送原料、正壓反應和正壓投加藥液。特點是可在正壓條件下反應生成消毒劑，直接投加到帶壓的水體中。若與供水泵聯(lián)動，或與余氯在線檢測儀表聯(lián)用，可方便的實現(xiàn)自動比例投加消毒劑。開發(fā)這種正壓式發(fā)生器初衷是為解決深井泵直供水泵后直接投加消毒劑問題。從應用效果看這種發(fā)生器不但能解決深井直供水消毒、高層水箱水塔水消毒，用于其它場合也比負壓式設備*。其具有的操作方便，計量準確，便于控制等優(yōu)點，尤其受到使用者的廣泛好評。
（2） 負壓式二氧化氯發(fā)生器
負壓式二氧化氯發(fā)生器是相對正壓式二氧化氯發(fā)生器而言的。負壓式發(fā)生器主要通過水射器形成真空，在反應系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生負壓，故稱為負壓式。由反應器內(nèi)形成的負壓將原料吸入，反應產(chǎn)生的ClO2經(jīng)水射器與水混合帶出。1998年之前，國內(nèi)的化學法二氧化氯發(fā)生器多為負壓式發(fā)生器。它具有負壓進料、負壓曝氣反應、負壓吸收、負壓投加等環(huán)節(jié)，全程負壓運行，有較高的安全性和可靠性。負壓式反應工藝的采用，主要是基礎安全上的考慮。由于ClO2是極不穩(wěn)定的氣體物質，若與空氣混合很容易產(chǎn)生爆炸。反應器的全程負壓反應工藝較好地解決了ClO2泄露的問題。
3．復合型和高純型二氧化氯發(fā)生器
（1）復合型二氧化氯發(fā)生器
所謂復合型二氧化氯發(fā)生器是指反應產(chǎn)物中有ClO2和Cl2混合物的二氧化氯發(fā)生設備。復合型二氧化氯發(fā)生器多采用nacl2、鹽酸或nacl2、氯化鈉、硫酸為原料，反應生成ClO2和Cl2混合物，理論上，反應產(chǎn)物中ClO2占66%，Cl2占34%。由于產(chǎn)物有效成分中Cl2含量較多，“復合式”由此得名，反應式見式①②。由于是以nacl2為主原料，故ClO2的制備成本相對較低廉，每克ClO2成本在0.01元左右。若以有效氯計每克有效氯成本僅為0.003元。
（2）高純二氧化氯發(fā)生器
“高純”二氧化氯發(fā)生器是相對于“復合”法而言的。一般之發(fā)生產(chǎn)物的有效成分中，ClO2占ClO2+Cl2總質量的90%以上，反應所采用的工藝主要是亞nacl2法。反應式有：
5NaClO2+4HCl→4ClO2↑+5NaCl+2H2O ⑥
2NaClO2+Cl2→2ClO2↑+2NaCl ⑦
2NaClO2+NaClO+2HCl→2ClO2+3NaCl+H2O ⑧
近年來又出現(xiàn)甲醛還原nacl2法的發(fā)生器
12NaClO3+3CH3OH+8H2SO4→12ClO2+3HCOOH+4Na3H（SO4）2+9H2O ⑨
副反應：
6NaClO3+CH3OH+45H2SO4→6ClO2+CO2+5 Na3H（SO4）2+2H2O ⑩
亞nacl2法zui早是國外商用ClO2發(fā)生器常用反應工藝，目前國內(nèi)主流“高純”二氧化氯發(fā)生器多采用此法。
氧化氯發(fā)生器的常用術語
由于ClO2是一種不穩(wěn)定化合物，不含H0C和H0Cl-形式的有效氯，然而其濃度常以有效氯以及余氯來表示。
有效氯：有效氯是衡量含氯消毒劑氧化能力的標志，是指與氯消毒劑氧化能力相當?shù)穆攘浚ǚ侵赶緞┧攘浚?，其含量用毫克／升或％濃度表示?/span>
余氯是指氯投入水中后，除了與水中細菌、微生物、有機物、無機物等作用消耗一部分氯量外，還剩下了一部分氯量，這部分氯量就叫做余氯。其含量用毫克／升表示。
各種水處理二氧化氯發(fā)生器設備的選型計算方法
1. 生活飲用水
例1：某水廠原水取自水庫，設計供水規(guī)模 2萬噸/天，請選擇消毒設備型號。
①確定投加量：地表水處理，取1.5g/ m3。
②計算供水量 平均供水量：20000 m3/d÷24h=834 m3/h
高峰期水量：834 m3/h×1.5=1251 m3/h
③需氯量：1251 m3/h×1.5g/ m3=1877g/h
④設備選型：應選2000 g/h型。
例2： 某自來水廠，深井水，設計供水規(guī)模5萬噸/天。原水中無鐵錳超標的現(xiàn)象。
①確定投加量：深井水處理，取1g/ m3。
②計算供水量 平均：50000 m3/d÷24h=2083 m3/h
高峰期：2083 m3/d×1.5=3125g/h
③需氯量：3125 m3/h×1g/ m3=3125g/h
④設備選型：應選3000-4000 g/h型。
2. 醫(yī)院污水
選型要點：
⑴若為重力式一級流程：考慮小時zui大污水量。
⑵若為泵提升的工藝：按污水泵的流量來計算。
⑶若為二級處理工藝：無小時zui大污水量數(shù)據(jù)時，可按平均流量計算。
⑷傳染病院、結核病院：適當增加加氯量。
例1：某綜合性醫(yī)院，設計床位300張，采用重力式一級處理工藝。
①確定投加量：一級處理，取40g/m3。
②計算污水量 污水量：300床×1 m3/d.床=300 m3/d
平均流量：300 m3/d÷24h=12.5 m3/h
zui大流量：300 m3/d÷10h=30 m3/h
③需氯量：30 m3/h×40g/ m3=1200g/h
④設備選型：應選2000 g/h型。
例2：某結核病醫(yī)院，設計床位800張，污水24h排放，采用二級生化處理工藝。
①確定投加量：二級處理，取20g/ m3。
②計算污水量 污水量：800床×1 m3/d.床=800 m3/d
平均流量：800 m3/d÷24h=33.3 m3/h
③需氯量：33.3 m3/h×20g/ m3=666.7g/h
④設備選型：應選800/1000 g/h型。
3. 游泳池水
例：某游泳池水容積為800 m3，設計循環(huán)周期8小時。
①泳池水投加量2-5g/ m3，取4g/ m3。
②循環(huán)水量：800 m3×（1.1-1.2）÷8h=110 m3/h
③需氯量：110 m3/h×4g/ m3=440g/h
④設備選型：應選500 g/h型。
4. 生活污水
例1：某污水處理廠，采用AB工藝處理城市污水，處理量為（8～12）×104 m3/d，同時配套建設3000m3/d回用水裝置，現(xiàn)對中水回用消毒設備選型。
①確定投加量：排放水：2-5mg/L，取5g/m3。
②計算污水量 污水量：3000m3/d
平均流量：3000 m3/d÷24h=125 m3/h
zui大流量：3000 m3/d÷10h=300 m3/h
③需氯量：300m3/h×5g/ m3=1500g/h
④設備選型：應選2000 g/h型。
5. 循環(huán)水
例1：某化肥廠8萬噸合成氨、13萬噸尿素工程與之相配套的循環(huán)水系統(tǒng)設計水流量為5500m3/h，換熱器材質為碳鋼和不銹鋼，補水水質為結垢型，設計處理藥劑為堿性有機磷系配方，主要殺菌劑為二氧化氯。
選型要點：
發(fā)生器的規(guī)格選用要按保有水量每噸投加二氧化氯0.5克～1克，投藥開機時間2小時，即保有水量（噸）×（0.5～1）（克/噸）÷2（小時）= 耗氯量（克/小時），該選用設備作沖擊性投藥時可延長開機操作時間，以滿足沖擊性投藥需要。
①確定投加量：每周采用二氧化氯沖擊性殺菌兩次，取1g/m3。
②計算循環(huán)水量 循環(huán)水量：5500 m3/d
平均流量：5500 m3/d÷2h=2750 m3/h
③需氯量：2750m3/h×1g/ m3=2750g/h
④設備選型：應選3000 g/h型。
二氧化氯發(fā)生器設備保養(yǎng)方法及故障處理
二氧化氯發(fā)生器安裝調試完成后，必須按時測定出水余氯含量及亞氯酸鹽含量是否符合國家標準，以保證出水水質達標。國家建設部新出臺了新的《城鎮(zhèn)供水質量標準》中規(guī)定ClO2消毒標準：與水接觸30分鐘后出廠水二氧化氯余量≥0.1（mg/L），管網(wǎng)末稍水≥0.02（mg/L）。
發(fā)生器在生產(chǎn)運行過程中，雖然負荷變化不大，但卻是*連續(xù)運轉的。隨著使用時間的增加，設備內(nèi)部和外部的工作條件將不斷惡化，其結果必然使磨損加劇，性能變差，消耗增多。如再繼續(xù)使用，不僅影響工作效率，還會發(fā)生更嚴重的設備或人身事故。為此，必須加強設備的技術保養(yǎng)工作，使設備維持良好的狀態(tài)。
（1）經(jīng)常保持完好狀態(tài)，以便隨時可以起動運行；
（2）在合理運用的條件下，嚴格按技術操作規(guī)程進行操作，出現(xiàn)問題及時維修，這樣就不致因中途損壞機件而停產(chǎn)；
（3）操作人員必須經(jīng)過培訓，按章操作；
（4）設備各附屬裝置及零、部件的技術狀態(tài)保持均衡，以達到zui高的大修間隔期；
故障的處理及時性與可靠性
二氧化氯消毒劑發(fā)生器在現(xiàn)場安裝調試合格后，較易發(fā)生故障的點是：
（1）計量泵由于在運輸過程中產(chǎn)生振動而不精準；
（2）計量泵由于原料水溶液中有雜質，造成計量泵出入口2組4個單向閥阻塞或背壓閥 阻塞，從而使二種原料進料不均勻，反應不充分，二氧化氯收率低，消毒成本高；
（3）由于加藥管線匹配不合理或滲漏，造成反應器內(nèi)頭不曝氣；
（4）由于動力水源壓力不足，造成安全閥跳動頻繁；
（5）由于動力水中有雜質，造成水射器阻塞，反應器內(nèi)曝氣不充分，二氧化氯不能及時抽出，安全閥頻繁跳動；
（6）供電系統(tǒng)電壓波動范圍較寬，造成計量泵被燒毀；
（7）計量泵再起動時，沒有排出泵體內(nèi)空氣，造成泵頭氣蝕或損壞隔膜，使泵頭損壞；
（8）在市場上采購的鹽酸酸度不足，工業(yè)用合成鹽酸出廠國家標準是≥31%，有的地方酸度＜24%，更嚴重的是把用過的廢酸當做工業(yè)用合成鹽酸使用，這樣的事情出現(xiàn)多起，造成設備報廢。后來我們給每個用戶配一支鹽酸密度計，減少了類似事故發(fā)生；
（9）nacl2在加水溶解時不按1:2比例調配，有的甚至水的流量表也讀不清，以致原料在反應器中不能充分反應，收率下降，加藥成本升高；
（10）由于電子器材質量低下，造成反應器液位、水套加熱器液位、以及原料儲罐液位下限不報警等故障。
發(fā)生器所需原料理化性質及儲存運輸注意事項
nacl2
性質：無色立方晶體或三方結晶或白色粉末。味咸而涼。密度2.490g/cm3。熔點255℃。易溶于水，0℃在水中的溶解度為790g/L。溶于乙醇、甘油、丙酮、液氨。加熱至300℃以上易分解放出氧氣。在中性或弱堿性溶液中氧化力非常低，但在酸性溶液中或有誘導氧化劑和催化劑（如硫酸銅）存在時，則是強氧化劑。與酸類（如硫酸）作用放出二氧化氯。有*的氧化力。與硫、磷和有機物混合或受撞擊，易引起燃燒和爆炸。易潮解。
操作：nacl2粉塵能刺激皮膚、粘膜和眼睛。如不慎nacl2濺入眼睛或濺到皮膚上，應立刻用大量水沖洗干凈。吸入nacl2粉塵，因積累在體內(nèi)而引起中毒，會出現(xiàn)惡心、大量嘔吐、下瀉、呼吸困難、腎損害等癥狀。誤食時，要立即飲服食鹽水或溫肥皂水使其吐出，然后速送醫(yī)院治療。致死量10g。 生產(chǎn)人員工作時、應穿工作服，戴防護口罩、乳膠手套、塑料或橡皮圍裙，穿長統(tǒng)膠靴等勞保用品，以保護呼吸和皮膚。生產(chǎn)設備要密閉，車間通風應良好。下班后要洗淋浴。
包裝儲運用內(nèi)襯聚乙烯塑料袋的鐵桶包裝，桶口密封牢固。應貯存在陰涼、通風、干燥的庫房內(nèi)。注意防潮。嚴防粉末散落在地上，如有散落，必須立刻用濕黃砂拌和后掃干凈。不得與糖類、油類、木炭等有機物、硫黃、赤磷、還原劑、硝酸鹽、酸類（尤其是硫酸）和一切易燃物品共貯混運。運輸過程中要防雨淋和日曬，注意防潮。裝卸時要輕拿輕放，防止摩擦，嚴禁撞擊。失火時，先用砂土，再用霧狀水和各種滅火器撲救，但不可用高壓水。
亞nacl2
性質：固體亞nacl2系白色或微帶黃綠色結晶或結晶粉末，分子量90.44，呈堿性，輕微吸潮；易溶于水、醇。固體亞nacl2在室溫和正常儲存條件下較穩(wěn)定，遇酸易分解放出二氧化氯氣體；與木屑、有機物、還原性物質接觸、撞擊、摩擦時容易爆炸或燃燒。液體亞nacl2為淺黃色溶液，在堿性狀態(tài)下很穩(wěn)定，在酸性狀態(tài)下分解放出二氧化氯氣體。
操作：粉塵能刺激皮膚、粘膜和眼睛。如不慎nacl2濺入眼睛或濺到皮膚上，應立刻用大量水沖洗干凈。吸入nacl2粉塵，因積累在體內(nèi)而引起中毒，會出現(xiàn)惡心、大量嘔吐、下瀉、呼吸困難、腎損害等癥狀。亞nacl2具有很強的漂白能力，是漂白的5倍。生產(chǎn)人員工作時、應穿工作服，戴防護口罩、乳膠手套、塑料或橡皮圍裙，穿長統(tǒng)膠靴等勞保用品，以保護呼吸和皮膚。生產(chǎn)設備要密閉，車間通風應良好。下班后要洗淋浴。
包裝儲運：亞nacl2固體采用內(nèi)襯塑料袋的鐵桶包裝，液體采用聚氯乙烯塑料桶包裝。亞nacl2不得與可燃物、酸類、還原性物質混儲混運，應貯存在陰涼、干燥庫房內(nèi)，遠離火源、熱源。運輸時避免受潮、受熱和日光直射。
以下是二氧化氯發(fā)生器的簡單介紹，隨著近年來氯氣泄漏導致群眾中毒事件的頻頻發(fā)生, 再加上二氧化氯的氧化能力和殺菌能力優(yōu)于使用二氧化氯比液氧更加經(jīng)濟方便復合型發(fā)生器進行水體消毒的運行成本和液抓相當?shù)纫蛩?/span>, 二氧化抓取代用于飲用水消毒是必然趨勢。
