次氯酸钠消毒原理及存放要求
tag
次氯酸钠主要是由次氯酸钠消毒设备电解盐水生成;化工合成(氯气+氢氧化钠);副产物。
次氯酸钠分解过程(降低浓度)
由于自来水pH值为中性,因此自来水氯化消毒起作用的都是更稳定的次氯酸根。但是,次氯酸根在水中可能因下述反应发生分解。
ClO⁻+H₂O→OH⁻+HClO (1.1)
ClO⁻+2HClO→ClO₃⁻+2HCl (1.2)
3ClO⁻→ClO₃⁻+2Cl⁻ (1.3)
反应1.1,1.2和1.3合起来表示次氯酸钠可能产生的化学分解,其分解产物中氯的含氧酸盐主要是氯酸钠。次氯酸钠分解反应的进行程度主要与次氯酸钠浓度,温度和时间等有关。浓度越高反应越快,温度越高越有利于反应,时间越长反应进行越充分。其中浓度和温度是两个最重要的影响因素。上述反应在40℃以上会剧烈进行并导致pH显著下降,为抑制这些副反应,对于需长时间保存的次氯酸钠溶液,其pH需要维持在11以上(通常在次氯酸钠溶液中加入适量的碱,可以增回存放时间)。其中反应1.3次氯酸根的歧化平衡常数非常大,反应效果取决于温度和浓度。
ClO⁻+O₂→ClO₃⁻(1.4)
反应1.4表示次氯酸根在光照条件下与氧气可以发生反应,其主要产物也是氯酸根。
对于商品次氯酸钠水溶液,有研究指出,在放置两年后氯酸钠浓度最高可达260g/L。
根据中国国家标准GB5749-2022生活饮用水卫生标准,生活饮用水的氯酸盐浓度不得高于0.7mg/L,而且要求在使用次氯酸钠消毒时必须检测该值。
次氯酸钠消毒的原理
次氯酸钠消毒主要通过水解生成次氯酸(HClO),进而产生新生态氧[O],其强氧化性可使病原微生物的蛋白质变性,导致其死亡。反应过程如下:
NaClO + H₂O → HClO + NaOH
HClO → HCl + [O]
次氯酸分子小且不带电荷,能渗透入细胞内部,与蛋白质、核酸和酶等发生氧化反应,破坏磷酸脱氢酶,导致糖代谢失调而致细胞死亡。此外,产生的氯离子还能改变细胞渗透压,使其失活。
次氯酸钠消毒的影响因素
pH值:pH值升高会减弱消毒效果,因为次氯酸根离子在碱性环境中活性降低。
浓度:在其他条件不变的情况下,有效氯浓度越高,杀菌效果越好。
温度:在一定范围内,温度升高可增强杀菌效果,特别是在低浓度时更为明显。
有机物:有机物会消耗有效氯,降低杀菌效能。
水的硬度:Ca²⁺、Mg²⁺等离子对次氯酸盐的杀菌作用无影响。
氨和氨基化合物:这些物质会显著降低游离氯的杀菌效果。
碘或溴:少量添加可增强杀菌作用。
硫化物:硫代硫酸盐和亚铁盐类会降低氯消毒剂的效果。
成品次氯酸钠的储存要求
世界安全用水方面的权威机构美国自来水厂协会(American Water Works Association, AWWA)针对商品次氯酸钠溶液应用于饮用水消毒的规定包括:
a.尽可能生产后马上使用次氯酸钠溶液,规定要标注生产日期;
b.使用和保存时次氯酸钠在溶液中的浓度需要尽量低,稀释一倍即可使保存时高氯酸盐浓度降低至稀释前的1/7;
c.次氯酸钠溶液保存时pH值需控制在11-13范围内,低于11有助于生成氯酸盐,高于13有助于生成高氯酸盐;
d.溶液中需要尽可能除去杂质金属离子;
e.保存温度需要尽可能低于15℃,每降低5℃可将次氯酸钠分解速度降低50%;
f.严格控制次氯酸钠生产规格以避免生产过程中产生氯酸盐。
中国国家标准GB5749-2022生活饮用水卫生标准规定,标准自来水使用次氯酸钠消毒杀菌,加药量一般为1——3mg/l,倘若水中的藻类较多,水质较差,可以投加3——5mg/l浓度的药剂。该浓度已经非常低,分解难度相对较大,因此主要的分解问题在于使用的次氯酸钠投加前的状态。
