33．氯的物化性質(zhì)是怎樣的？

氯在常壓下是黃綠色氣體，在0oC和一個大氣壓時的密度為3.2mg/mL，即約為空氣的2.5倍重，具有強烈的刺激性。一般采用電解食鹽水溶液的方法制取氯氣，然后將氯氣加壓冷卻制得液氯，液氯極易氣化，沸點是-34.5oC。加壓后的液氯成為黃綠色透明液體，1kg液氯氣化后體積可以變?yōu)?00L。氯性質(zhì)很活潑，能溶于水，溶解度隨水溫的升高而降低。氯是具有強烈刺激性的窒息氣體，對人的呼吸系統(tǒng)、眼部及皮膚都能產(chǎn)生傷害，空氣中最高允許濃度為1mL/m3。雖不自燃，但可以助燃，在日光下與其他易燃氣體混合時會發(fā)生燃燒和爆炸，可以和大多數(shù)物質(zhì)起反應(yīng)。

氯是一種強氧化劑，具有殺菌能力強、價格低廉、來源方便的優(yōu)點，是水處理行業(yè)應(yīng)用歷史最為悠久的消毒劑。氯消毒的機理是依靠水解生成的次氯酸HOCl向微生物的細胞壁內(nèi)擴散，與細胞的蛋白質(zhì)反應(yīng)生成化學(xué)穩(wěn)定性極好的N-Cl鍵。另外，氯能氧化微生物的某些活性物質(zhì)，抑制并殺死微生物。

34．如何防止氯中毒？

雖然空氣中最高允許濃度為1mL/m3，但長期在低于此值的環(huán)境中工作，也會導(dǎo)致慢性中毒，表現(xiàn)為患慢性支氣管炎、慢性胃腸炎、牙齦炎、口腔炎、皮膚搔癢癥等疾病。短時間暴露在高氯環(huán)境中，會導(dǎo)致急性中毒。輕度急性中毒表現(xiàn)為喉干胸悶、脈搏加快等癥狀，重度急性中毒表現(xiàn)為支氣管痙攣和水腫，甚至出現(xiàn)昏迷或休克。為防止出現(xiàn)氯中毒的措施可總結(jié)如下：

⑴經(jīng)常接觸氯氣的工作人員對氯味的敏感程度會有所降低，常常會在聞不到氯味的時候，人就已經(jīng)受到氯的傷害。因此操作人員的值班室要和加氯間分開設(shè)置，并在加氯間安裝監(jiān)測及警報裝置，隨時對其中的氯濃度進行檢測。

⑵加氯間要靠近加氯點，兩者間距不超過30m。加氯間建筑要堅固防火、耐凍保溫、通風良好、大門外開，并與其他工作間嚴格分開、沒有任何直接連通。由于氯比空氣重，因此當氯氣在室內(nèi)泄漏后，會將空氣排擠出去，在封閉的室內(nèi)下部積聚并逐漸向上擴散。所以加氯間的底部必須安裝強制排風設(shè)施，進氣孔要設(shè)在高處。

⑶加氯間門外要備用檢修工具、防毒面具和搶救器具等，照明和通風設(shè)備的開關(guān)也要設(shè)在室外，在進入加氯間之前，先進行通風。通向加氯間的壓力水管必須保證不間斷供水，并保持水壓穩(wěn)定，同時還要有應(yīng)對突然停水的措施。加氯間內(nèi)要設(shè)置堿液池，并定時檢驗，保證堿液隨時有效。當發(fā)現(xiàn)氯瓶有嚴重泄漏時，戴好防毒面具，然后將氯瓶迅速移入堿液池中。

⑷當發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場有人急性氯中毒后，要設(shè)法迅速將中毒者轉(zhuǎn)移到具有新鮮空氣的地方，對呼吸困難者，應(yīng)當讓其吸氧，嚴禁進行人工呼吸，可以用2%的碳酸氫鈉溶液為其洗眼、鼻、口等部位，還可以讓其吸入霧化的5%碳酸氫鈉溶液。

35．使用液氯瓶時的注意事項有哪些？

液氯是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣的消毒劑，除消毒外還有氧化作用。液氯通常在鋼瓶中貯存和運輸，使用時，液氯轉(zhuǎn)變成氯氣加入水中。

⑴氯瓶內(nèi)壓力一般為0.6～0.8MPa，所以不能在太陽下曝曬或靠近爐火或其他高溫熱源，以免氣化時壓力過高發(fā)生爆炸。液氯和干燥的氯氣對銅、鐵和鋼等金屬沒有腐蝕性，但遇水或受潮時，化學(xué)活性增強，能腐蝕大多數(shù)金屬。因此貯氯鋼瓶必須保持0.05～0.1MPa的余壓，不能全部用空，以免進水。

⑵液氯變成氯氣要吸收熱量，1kg液氯變成1kg氯氣約需要289kJ熱量。在氣溫較低時，氯瓶從空氣中吸收的熱量有限，液氯氣化的數(shù)量受到限制時，需要對氯瓶進行加熱。但切不可用明火、蒸汽直接加熱氯瓶，也不宜使氯瓶溫度升高太多或太快，一般可使用15～25oC的溫水連續(xù)淋灑氯瓶的方法對氯瓶加溫。

⑶要經(jīng)常用10%氨水檢查加氯機與氯瓶的連接處是否泄漏，如果發(fā)現(xiàn)加氯機的氯氣管出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，切不可用水沖洗，可以用鋼絲疏通，再用打氣筒或壓縮空氣將雜物吹掉。

⑷開啟前要檢查氯瓶的放置位置是否正確，一定要保證出口朝上，即放出來的是氯氣而不是液氯。開氯瓶總閥時，要先緩慢開半圈，隨即用10%氨水檢查是否漏氣，一切正常后再逐漸打開。如果閥門難以開啟，不能用榔頭敲擊，也不能長板手硬扳，以防將閥桿擰斷。

使用次氯酸鈉消毒時的注意事項有哪些？

固態(tài)次氯酸鈉NaClO為白色粉末，具有刺激性氣味，在空氣中極不穩(wěn)定，受熱后迅速分解。商品固態(tài)次氯酸鈉的有效氯一般為10%～12%，常用制備方法是液堿氯化法，即在30%以下的氫氧化鈉溶液中通入氯氣進行反應(yīng)。商品固態(tài)次氯酸鈉使用方便，但消毒效果比氯差，費用也高于氯消毒。

由于次氯酸鈉容易因陽光、溫度的作用而分解，一般用次氯酸鈉發(fā)生器就地制備后立即投加。利用鈦陽極電解食鹽水(沿海地區(qū)可用海水作為鹽溶液)，得到的次氯酸鈉溶液是淡黃色透明液體，含有效氯6g/L～11g/L。一般每生產(chǎn)1kg有效氯，食鹽消耗量約3～4.5kg，耗電量5～10kWh，通常其消耗比使用漂白粉消毒還要低。

次氯酸鈉固體或溶液都不宜久存，而且必須在避光低溫環(huán)境下存放。電解生產(chǎn)次氯酸鈉溶液最好是使用多少，隨時生產(chǎn)多少。氣溫低于30oC時，每天損失有效氯0.1～0.15mg/L，如果氣溫超過30oC，每天損失有效氯可達0.3～0.7mg/L。因此，如果為了具有一定儲備量以備用，一般夏天儲存時間不超過一天，冬天不超過7d。

36．使用漂白粉消毒時的注意事項有哪些？

漂白粉CaCl2?Ca(OCl)2?2H2O為白色粉末，有氯的氣味，含有效氯20%～25%。漂白粉易吸潮，性質(zhì)極不穩(wěn)定，日光照射、受熱均能使其變質(zhì)而降低有效氯成分。與有機物、易燃液體混合能發(fā)熱自燃，受高熱會發(fā)生爆炸。氯片是用漂粉精3Ca(OCl)2?2Ca(OH)2?2H2O加工成的片劑，含有效氯60%～70%。氯片和漂粉精穩(wěn)定性比漂白粉高，可以在常溫下儲存200d以上不分解。兩者的消毒作用與氯相同，以有效氯計的加氯量、接觸時間等參數(shù)可以參照液氯。

使用漂白粉作消毒劑，需配成溶液加注，而且一般需設(shè)混合池。每包50kg的漂白粉先加400～500kg水攪拌成10%～15%溶液，再加水調(diào)成1%～2%濃度的溶液?；旌铣赝ǔＳ懈舭迨脚c鼓風式兩種。用氯片消毒時，廢水流入特制的氯片消毒器，浸潤溶解氯片，并與之混合，然后再進接觸池。

37．二氧化氯的物化性質(zhì)是怎樣的？

二氧化氯（ClO2）是一種黃綠色氣體，性質(zhì)極不穩(wěn)定，與氯一樣的刺激性氣味，毒性比氯要大，相對密度為2.4。二氧化氯在常溫下即能壓縮成液體，并很容易揮發(fā)。二氧化氯很容易爆炸，溫度升高、暴露在光線下或與某些有機物接觸摩擦，都可能發(fā)生爆炸，而且液體二氧化氯比氣體二氧化氯更易爆炸。在空氣中的體積濃度超過10%時或水中二氧化氯濃度超過30%就會發(fā)生爆炸。二氧化氯易溶于水，在水中的溶解度是氯的5倍，但ClO2不和水起化學(xué)反應(yīng)，在水中極易揮發(fā)，在光線照射下容易發(fā)生光化學(xué)分解。貯存在敞開容器中的ClO2水溶液，ClO2含量會下降很快。因此，二氧化氯不宜貯存，最好現(xiàn)場制取和使用。

市場上銷售的商品穩(wěn)定二氧化氯溶液，多為無色或略帶黃綠色透明液體，二氧化氯含量一般在2%左右，而且要加入一定量的特制穩(wěn)定劑（如碳酸鈉、硼酸鈉及過氯化物的水溶液或二乙烯三胺五亞甲基膦酸等），但運輸和儲存時仍要注意避開高溫和強光。因此，采用二氧化氯消毒時，最好在現(xiàn)場邊生產(chǎn)邊使用。二氧化氯殺菌后生成無毒物質(zhì)，對環(huán)境水體沒有污染。

38．使用二氧化氯時的注意事項有哪些？

⑴在水處理中，二氧化氯的投加量一般為0.1～1.5mg/L，具體投加量隨原水性質(zhì)和投加用途而定。當僅作為消毒劑時，投加范圍是0.1～1.3mg/L；當兼用作除嗅劑時，投加范圍是0.6～1.3mg/L；當兼用作氧化劑去除鐵、錳和有機物時，投加范圍是1～1.5mg/L。

⑵二氧化氯是一種強氧化劑，其輸送和存儲都要使用防腐蝕、抗氧化的惰性材料，要避免與還原劑接觸，以免引起爆炸。

⑶采用現(xiàn)場制備二氧化氯的方法時，要防止二氧化氯在空氣中的積聚濃度過高而引起爆炸，一般要配備收集和中和二氧化氯制取過程中析出或泄漏氣體的措施。

⑷在工作區(qū)和成品儲藏室內(nèi)，要有通風裝置和監(jiān)測及警報裝置，門外配備防護用品。

⑸穩(wěn)定二氧化氯溶液本身沒有毒性，活化后才能釋放出二氧化氯，因此活化時要控制好反應(yīng)強度，以免產(chǎn)生的二氧化氯在空氣中的積聚濃度過高而引起爆炸。

⑹二氧化氯溶液要采用深色塑料桶密閉包裝，儲存于陰涼通風處，避免陽光直射和與空氣接觸，運輸時要注意避開高溫和強光環(huán)境，并盡量平穩(wěn)。

39．二氧化氯的制備方法有哪些？

二氧化氯的制備方法有很多種，在水處理行業(yè)中，一般用氯、鹽酸或稀硫酸與亞氯酸鈉或氯酸鈉反應(yīng)的辦法生產(chǎn)，還有使用次氯酸鈉酸化后與亞氯酸鈉合成二氧化氯的。反應(yīng)式分別如下：

2NaClO3+2NaCl+2H2SO4→2ClO2+Cl2+2Na2SO4+2H2O

Cl2+2NaClO2→2ClO2+2NaCl

5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O

10NaClO2+5H2SO4→8ClO2+5Na2SO4+4H2O+2HCl

NaClO+2HCl+2NaClO2→2ClO2+3NaCl+H2O

使用氯和亞氯酸鈉合成二氧化氯時，先調(diào)制pH﹤2.5的氯水溶液，再和一定量的10%亞氯酸鈉溶液一起進入反應(yīng)室，在反應(yīng)室中充分混合和反應(yīng)，生成二氧化氯。理論上，每10g亞氯酸鈉加3.9g氯，可生成7.5g二氧化氯。為了防止未起反應(yīng)的亞氯酸鈉被帶入水中，通常要加入比理論值多的過量氯。

其他方法與上述方法的操作基本類似，為保證反應(yīng)過程的安全性，酸和氯酸鈉或次氯酸鈉都配成水溶液，也都是要加入過量的酸，以提高氯酸鈉或次氯酸鈉的轉(zhuǎn)化率。生成的ClO2溶液可按照合適的投加量直接加到水中進行消毒。

國內(nèi)市場上有許多使用電解法生產(chǎn)二氧化氯的設(shè)備，但實際上，這些設(shè)備制造的所謂二氧化氯至多是二氧化氯和氯的復(fù)合物，不可能徹底解決氯類消毒劑會產(chǎn)生氯代烴的問題，而且已經(jīng)有使用復(fù)合二氧化氯時發(fā)生爆炸的事例。

40．臭氧的物化性質(zhì)是怎樣的？

人類發(fā)現(xiàn)臭氧已經(jīng)有一百年的歷史。在距離地球表面15～25公里的高空，因受太陽紫外線照射的緣故，形成了包圍在地球外圍空間的臭氧層，這厚厚的臭氧層正是人類賴以生存的保護傘。

臭氧分子式為O3，是氧的同素異構(gòu)體，又名三原子氧，因其類似魚腥味的臭味而得名，雷電后的腥臭味即是電擊產(chǎn)生臭氧而使空氣具有的氣味。在常溫常壓下，較低濃度的臭氧是無色氣體，當濃度達到15%時，呈現(xiàn)出淡藍色。臭氧的沸點是-112oC，密度是2.144g/m3，是氧的1.65倍?？扇嘉镌诔粞踔腥紵仍谘鯕庵腥紵用土遥色@得更高的溫度。

臭氧在水中的溶解度較高，在同樣條件下是純氧的10倍。臭氧分子結(jié)構(gòu)極不穩(wěn)定，容易分解成氧氣，而且臭氧在水中比在空氣中更容易自行分解。臭氧在空氣中的半衰期一般為20～50分鐘，一般隨溫度與濕度的增高而加快。臭氧在水中半衰期約為35分鐘，隨水質(zhì)與水溫的不同而有所變化。臭氧在水溶液中的穩(wěn)定性受水中所含雜質(zhì)的影響較大，特別是有金屬離子存在時，臭氧可迅速分解為氧氣。

41．臭氧在水處理中的應(yīng)用有哪些？

臭氧和氯的氧化還原電位分別是2.07V和1.36V，因此，臭氧的氧化性僅次于羥基自由基?OH和氟，是一種比氯性質(zhì)更強烈的氧化劑和殺生劑，在水處理中的可以作為氧化劑或消毒劑。

作為消毒劑消毒時，其殺菌和除病毒效果較好，而且接觸時間較短。比如臭氧達到某種消毒效果要求投加量與接觸時間的乘積是5的話，要達到同樣效果，氯的投加量與接觸時間的乘積是1440。臭氧消毒的最大特點是當水中含有有機物時，不會產(chǎn)生氯消毒時容易生成的有機氯化物一類有毒物質(zhì)。而且由于臭氧的氧化力極強，不但可以殺菌，還可以除去水中的色味等有機物，即同時具有殺菌、除臭、去色、除酚等多種作用。由于其分解快而沒有殘留物質(zhì)存在，因此特別適用于對微污染地表水為水源的飲用水消毒和污水深度處理出水的消毒。

利用臭氧的強氧化性，可以將污水中的Fe2+、Mn2+等金屬離子氧化到較高或最高氧化態(tài)，再加堿形成更難溶的氫氧化物沉淀從水中除去。當廢水中含有氰化物、硫化物、亞硝酸鹽等有毒還原性無機物時，可以使用臭氧氧化的方法，將其氧化為CO2、N2O、SO42-、NO3-等無毒或毒性較小的物質(zhì)。

與有機物反應(yīng)時，臭氧的氧化作用可導(dǎo)致不飽和的有機分子的破裂而發(fā)生臭氧分解。即臭氧分子在極性有機分子原來的雙鍵位置上發(fā)生反應(yīng)，把其分子分裂為兩個羧酸類分子。臭氧化物的自發(fā)性分裂產(chǎn)生一個羧基化合物和帶有酸性和堿性基團的兩性離子，后者是不穩(wěn)定的，可分解成酸和醛。因此，在廢水處理領(lǐng)域，已開始廣泛利用臭氧的這一性質(zhì)對一些難以生物降解的有機廢水進行處理，作為二級生物處理的預(yù)處理。紫外/臭氧光化學(xué)系統(tǒng)能促進臭氧分解產(chǎn)生氧化能力更強的?OH自由基，從而提高臭氧的氧化速率和效率，實現(xiàn)對有機物徹底的礦化處理。比如這樣的系統(tǒng)對含二甲苯廢水進行處理時，可以將二甲苯徹底氧化成無毒的水及二氧化碳。

42．使用臭氧時的注意事項有哪些？

⑴臭氧是一種有毒氣體，對人體眼和呼吸器官有強烈的刺激作用，正常大氣中的臭氧的體積比濃度是(1～4)×10-8m3/m3，當空氣中臭氧體積比濃度達到(1～10)×10-6m3/m3時，就會使人出現(xiàn)頭痛、惡心等癥狀?！豆I(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》GBZ1—2002規(guī)定車間空氣中O3的最高允許濃度為0.3mg/m3。

⑵臭氧極不穩(wěn)定，在常溫常壓下容易自行分解成為氧氣并放出熱量。在空氣中，臭氧的分解速度與溫度和其濃度有關(guān)，溫度越高，分解越快，濃度越高，分解越快。臭氧在水中的分解速度比在空氣中的分解速度要快得多，水中的羥離子對其分解有強烈的催化作用，所以pH值越高，臭氧分解越快。因此不能貯存和運輸，必須在使用現(xiàn)場制備。

⑶臭氧具有強烈的腐蝕性，除鉑、金、銥、氟以外，臭氧幾乎可與元素周期表中的所有元素反應(yīng)。因此凡與其接觸的容器、管道、擴散器均要采用不繡鋼、陶瓷、聚氯乙烯塑料等耐腐蝕材料或作防腐處理。

⑷臭氧在水中的溶解度只有10mg/L，因此通入污水中的臭氧往往不能被全部利用。為了提高臭氧的利用率，接觸反應(yīng)池最好建成水深5～6m的深水池，或建成封閉的多格串聯(lián)式接觸池，并設(shè)置管式或板式微孔擴散器散布臭氧。

43．臭氧的制備方法有哪些？

臭氧的制備方法有化學(xué)法、電解法、紫外線法、輻照法和無聲放電法等。水處理中應(yīng)用的多是無聲放電法，其生產(chǎn)臭氧的原理是在兩平行高壓電極之間隔以一層介電體(又稱誘電體，通常是特種玻璃材料)并保持一定的放電間隙；通入15000～17500V高壓交流電后，在放電間隙形成均勻的藍紫色電暈放電，經(jīng)過凈化和干燥的空氣或氧氣通過放電間隙，氧分子受高能電子激發(fā)獲得能量，并相互發(fā)生碰撞聚合形成臭氧分子。生產(chǎn)1kg臭氧耗電約20～30kW。

臭氧由臭氧發(fā)生器制取，一般以空氣或氧氣為原料，空氣中含有的蒸氣和灰塵都會形成弧電損壞電極和降低臭氧產(chǎn)量，所以進入臭氧發(fā)生器的空氣必須預(yù)先經(jīng)過凈化和干燥。利用氧氣作為制造臭氧的原料時，并不是純氧效果最好，一般氧氣濃度在92%～99%臭氧產(chǎn)率最高，這可能是因為其中的雜質(zhì)起到了催化劑的作用。利用氧氣為原料的臭氧發(fā)生器，國外單機發(fā)生量已可達250kg/h，這為大規(guī)模利用臭氧消毒打下了良好的基礎(chǔ)。

為了提高臭氧的溶水效果，一般使用水深較大（5～6m）的接觸池，而且應(yīng)使臭氧以微氣泡形式，在水中迅速混合和擴散。常用臭氧加注方法有靜態(tài)混合器、文丘里管和微孔曝氣等形式，這一過程要在接觸池內(nèi)完成，接觸時間通常只要數(shù)分鐘，結(jié)合不同的水質(zhì)，臭氧的投加量一般為1～5mg/L之間。為此，臭氧氧化工藝主要包括空氣凈化干燥裝置、臭氧發(fā)生器以及水-臭氧的接觸池。

44．廢水處理中常用的氧化劑和還原劑有哪些？

從理論上說，氧化還原電位不同的兩種物質(zhì)都可以相對地成為氧化劑或還原劑，但在廢水處理實踐中能夠使用的氧化劑或還原劑必須滿足以下要求：

①對廢水中希望去除的污染物質(zhì)有良好的氧化或還原作用

②反應(yīng)后生成的物質(zhì)應(yīng)當無害以避免二次污染

③價格便宜、來源可靠

④能在常溫下快速反應(yīng)、不需要加熱

⑤反應(yīng)時所需的pH值最好在中性，不能太高或太低。

在廢水處理中常用的氧化劑有：

①在接受電子后還原變成帶負電荷離子的中性原子，如O2、Cl2、O3等；

②帶正電荷的原子，接受電子后還原成帶負電荷的離子，比如在堿性條件下，漂白粉、次氯酸鈉等藥劑中的次氯酸根OCl-中的CL+和二氧化氯中的Cl4+接受電子還原成Cl-；

③帶高價正電荷的原子在接受電子后還原成帶低價正電荷的原子，例如三氯化鐵中的Fe3+和高錳酸鉀中的Mn7+在接受電子后還原成Fe2+和Mn2+。

在廢水處理中常用的還原劑有：

①在給出電子后被氧化成帶正電荷的中性原子，例如鐵屑、鋅粉等；

②帶負電荷的原子在給出電子后被氧化成帶正電荷的原子，例如硼氫化鈉中的硼元素為負5價，在堿性條件下可以將汞離子還原成金屬汞，同時自身被氧化成正三價。

③金屬或非金屬的帶正電的原子，在給出電子后被氧化成帶有更高正電荷的原子。例如硫酸亞鐵、氯化亞鐵中的二價鐵離子Fe2+在給出一個電子后被氧化成三價鐵離子Fe3+；二氧化硫SO2和亞硫酸鹽SO32-中的四價硫在給出兩個電子后，被氧化成六價硫，形成SO42-。