Центральный аварийный резерв материалов

В 1811 году Хамфри Дейви впервые синтезировал и получил газообразный диоксид хлора, проведя реакцию водного раствора хлората калия с соляной кислотой. В 1834 году Уатт и Берджесс открыли отбеливающие свойства этого соединения. Промышленное применение диоксида хлора сначала было успешно осуществлено в отбеливании целлюлозы, а затем распространилось на текстильные волокна, причем на эти две отрасли приходится более 95% производства диоксида хлора.

Применение диоксида хлора в водоочистке началось в 1944 году, когда водоочистная станция в Ниагара-Фолс (США) успешно использовала диоксид хлора для борьбы с запахом, вызванным ростом водорослей и загрязнением воды фенолом. Это продемонстрировало значительные преимущества диоксида хлора в обеззараживании питьевой воды, особенно при обработке сырой воды, содержащей фенол и обладающей неприятным запахом.

Впоследствии были проведены обширные исследования механизма дезинфекции и областей применения диоксида хлора. Диоксид хлора имеет широкий спектр применения и в настоящее время используется как внутри страны, так и за рубежом для отбеливания целлюлозы и волокна; очистки питьевой воды, промышленных сточных вод, больничных сточных вод и промышленной циркуляционной охлаждающей воды; дезинфекции, стерилизации и удаления водорослей при убое птицы, санитарной обработке помещений и пивоварении; экстракции масел; консервирования продуктов питания; птицеводства и животноводства; аквакультуры; и консервирования растений.

1.1 Используется для очистки питьевой воды и промышленных сточных вод.

Хлор — широко используемый окислительный дезинфицирующий агент в водоподготовке, однако его дезинфицирующее действие имеет ряд недостатков: хлор реагирует с гуминовыми кислотами в воде, образуя канцерогенные тригалометаны (ТГМ); он реагирует с фенолами, образуя хлорфенолы с неприятным запахом; он реагирует с аммиаком в воде, образуя хлорамины с низкой дезинфицирующей эффективностью; его дезинфицирующая эффективность значительно снижается при высоких уровнях pH; а длительное использование может привести к развитию устойчивости к антибиотикам у некоторых микроорганизмов. Поэтому в последнее время наблюдается значительный интерес и проводятся обширные исследования альтернативных дезинфицирующих средств, и диоксид хлора привлекает к себе особое внимание. Благодаря многочисленным преимуществам перед дезинфицирующими средствами на основе хлора, включая высокую безопасность, диоксид хлора с 1980-х годов разрешен к применению в широком спектре областей во многих странах. Помимо бактерицидного действия на распространенные бактерии, диоксид хлора также эффективен против спор и вирусов гепатита А и В. Кроме того, диоксид хлора способен устранять запахи, отщеплять, обесцвечивать, удалять железо и марганец, а также снижать образование канцерогенов в воде, что делает его идеальным дезинфицирующим средством для питьевой воды. С момента первого применения диоксида хлора для очистки питьевой воды в Европе в 1950 году, он используется тысячами водоочистных сооружений.

Применение диоксида хлора в системах промышленной водоподготовки за рубежом началось в 1970-х годах. Появление стабильных продуктов диоксида хлора открыло путь для его применения в промышленной водоподготовке. Метод дозирования и система тестирования аналогичны хлору, и есть надежда, что диоксид хлора вскоре заменит хлор в промышленной водоподготовке в нашей стране. Микроорганизмы, присутствующие в промышленных охлаждающих водах и сточных водах, вызывают микробную коррозию оборудования, что приводит к значительным экономическим потерям. Для подавления роста и размножения микроорганизмов в системах водоподготовки необходимы биоциды. Диоксид хлора — это новый и эффективный биоцид с сильным бактерицидным действием на основные бактерии, присутствующие в промышленных водах. По сравнению с традиционными хлорсодержащими биоцидами он обладает следующими преимуществами: ① Более низкая дозировка, лучший бактерицидный эффект и более быстрое действие. ② Бактерицидный эффект не зависит от pH, что делает его особенно подходящим для щелочных систем водоподготовки, таких как системы для синтетического аммиака. ③ Он не образует канцерогенных хлорорганических соединений в процессе стерилизации, что соответствует требованиям охраны окружающей среды. ④ Диоксид хлора обладает более сильной окислительной способностью, чем хлор, и может удалять цианиды, фенолы, сульфиды и вещества с неприятным запахом из промышленных сточных вод. ⑤ Снижение энергопотребления и затрат на очистку.

Хотя для производства 1 кг диоксида хлора требуется 11,6 кВт · ч энергии, а для производства 1 кг газообразного хлора — 2 кВт · ч, суточная доза диоксида хлора для промышленной охлаждающей воды составляет лишь малую часть дозы газообразного хлора, или даже малую часть дозы газообразного хлора. Следовательно, с точки зрения общих затрат, диоксид хлора экономичнее газообразного хлора.

1.2 Используется в бумажной промышленности

Диоксид хлора — превосходный отбеливающий агент, в настоящее время почти полностью используемый в Северной Америке, Западной Европе и Японии для замены хлора при отбеливании целлюлозы. В качестве отбеливающего агента диоксид хлора тщательно удаляет пигменты и примеси с превосходными результатами. Благодаря своей щадящей природе и отсутствию повреждения волокон, до настоящего времени не было найдено другого отбеливающего агента, способного сравниться с ним. Сообщается, что использование стабилизированного диоксида хлора в бумажной промышленности также может эффективно диспергировать вязкие и неорганические отложения в целлюлозе, тем самым предотвращая образование твердых комков и улучшая качество бумаги.

1.3 Используется в медицинской промышленности

В медицине стабилизированный диоксид хлора может использоваться для стерилизации медицинских приборов, контактных линз и бальзамирования тел в похоронных бюро. Он также может использоваться для лечения седых волос; препараты, полученные из стабилизированного диоксида хлора и эстрадиола, могут стимулировать рост меланиновых клеток в волосах, демонстрируя значительный эффект в лечении седых волос. После шести месяцев лечения волосы могут почти полностью почернеть, при этом эффект сохраняется длительное время.

1.4 Используется в пищевой промышленности

Всемирная организация здравоохранения классифицирует стабилизированный диоксид хлора как высокоэффективное и безопасное дезинфицирующее средство класса А1, и он широко используется в пищевой промышленности за рубежом. Замачивание мяса и морепродуктов в стабилизированном диоксиде хлора может уничтожать патогенные микроорганизмы, не изменяя белки, тем самым эффективно продлевая срок хранения и обеспечивая консервирующий эффект. Стабилизированный диоксид хлора также может использоваться для дезинфекции воды, используемой в рыбоводстве и креветоводстве, а также для стерилизации молочных ферм, оборудования для пищевой промышленности, трубопроводов, резервуаров для хранения и смесительных емкостей. Добавление соответствующего количества стабилизированного диоксида хлора в краску для стен в цехах пищевого производства может эффективно предотвратить образование плесени.

Исследования показали, что стабильный диоксид хлора обладает хорошим бактерицидным действием в отношении кишечной палочки, сальмонеллы тифи, микобактерий туберкулеза, полиовируса, вирусов гепатита А и В, герпесвируса и цист лямблий. Дезинфицирующее и стерилизующее действие стабильного диоксида хлора достигается за счет высвобождения молекул хлорноватистой кислоты и атомарного кислорода, что приводит к сильному окислительному эффекту, окислению и разложению аминокислот в белках патогенов и вирусов. Он также реагирует с неорганическими и органическими веществами в воздухе, воде или на различных поверхностях, практически не оказывая воздействия на клетки высших животных и растительные волокна. В частности, реагенты после дезинфекции практически нетоксичны, что вызывает большой интерес и широкое внимание. Многолетняя практика доказала, что в настоящее время это наиболее идеальное химическое дезинфицирующее и стерилизующее средство, и оно будет все шире использоваться для дезинфекции и стерилизации в таких отраслях, как общественное питание, консервирование продуктов питания, медицина и аквакультура.

1.5 Используется в химической промышленности

Разработан ряд новых твердых продуктов на основе диоксида хлора. Например, диоксид хлора можно добавлять к различным поверхностно-активным веществам для создания бактерицидных моющих средств, чья чистящая способность значительно превосходит обычные стиральные порошки. Он также способен уничтожать различные инфекционные микробы, что делает его очень популярным среди домохозяек. В системах кондиционирования воздуха добавление небольшого количества твердого диоксида хлора может поддерживать свежесть воздуха в помещении. Диоксид хлора имеет множество других применений, например, в средствах для удаления волос с кожи для улучшения моющих свойств. Твердые продукты на основе диоксида хлора с медленным высвобождением также могут использоваться в качестве освежителей воздуха в домах или общественных местах, значительно улучшая условия жизни. Его также можно распылять на одежду, книги или декоративные материалы, или добавлять в покрытия для сборных строительных конструкций для защиты от коррозии и насекомых.

1.6 Используется для очистки сточных вод

Благодаря своим сильным окислительным свойствам и тому факту, что он не образует канцерогенных или мутагенных веществ, применение диоксида хлора расширяется от одной области дезинфекции до более широкой сферы водоочистки. Появляется все больше сообщений о применении и исследованиях диоксида хлора в очистке сточных вод. Его механизм действия в значительной степени основан на использовании его сильных окислительных свойств для разложения органических загрязнителей в воде на несколько летучих или нелетучих органических соединений, которые затем далее разлагаются на диоксид углерода и воду. Диоксид хлора показал хорошие результаты при очистке сточных вод угольного газа, сточных вод с высокой концентрацией цианидов, сточных вод п-аминоанизола, сточных вод фенола и формальдегида, а также сточных вод красильных и полиграфических производств.

Несмотря на то, что диоксид хлора обладает сильной окислительной способностью, исследования показали, что его реакция с органическими и неорганическими веществами характеризуется высокой селективностью, а его окислительная способность сильно коррелирует с типами заместителей в органическом веществе. Это ограничение сдерживает широкое применение диоксида хлора в окислительной деградации органических сточных вод. Причиной этого может быть слишком высокая энергия активации реакции между диоксидом хлора и некоторыми органическими веществами, что затрудняет протекание реакции. Поэтому поиск подходящих катализаторов для снижения энергии активации реакции является одним из основных направлений исследований диоксида хлора в окислительной очистке органических сточных вод.

1.7 Используется для других целей

Кроме того, Фэн Цзинсянь и др. использовали сильный окислитель, стабильный раствор диоксида хлора для превращения серы в керосине в керосин без запаха. Диоксид хлора используется в жидкостях, повышающих производительность нефтедобычи, а также в качестве разрыхлителя для закачки воды. Диоксид хлора также может использоваться для разложения пестицидов и трудноразлагаемых веществ, таких как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).

В заключение следует отметить, что существует множество методов получения диоксида хлора, и разработка и применение диоксида хлора активно ведутся за рубежом. Моей стране следует ускорить исследования и разработки различных продуктов на основе диоксида хлора для достижения широких экономических и экологических преимуществ.