二氧化氯與氯 氣在水體中的殺菌機理對比

只看結論：

①ClO₂對細菌有很好的滅菌效果，并可在pH=3~9范圍內有效的殺死細菌。而液 氯只在近中性條件內（pH=6.5~8.5）可有效殺滅細菌。

②ClO₂殺菌效果優于，相對于液 氯，ClO₂所需投量較少、殺菌速率快。

③ClO₂與液 氯的殺菌效果不同，主要在于兩者性質不同，并且可能與透過細胞膜的方式不同有關。

正文：

ClO₂在常溫常壓下是一種深黃綠色氣體，具有與Cl₂相類似的氣味；ClO₂易溶于水，ClO₂比Cl₂的溶解性大5倍；ClO₂以AB₂的共振結構存在，雖然ClO₂分子的電子結構呈不飽和狀態，但在水中仍以單分子型存在，非常穩定。ClO2與有機物的反應為氧化反應，而與Cl₂的氯化反應不同，這是ClO₂消毒水中不形成有機鹵代物的原因所在。

ClO₂的一些電極反應及其電極電位：

ClO₂+4H⁺+5e^-?Cl^-+2H₂O

可見，ClO₂的氧化能力與溶液的酸堿性有關，溶液酸性越強ClO₂的氧化能力越強。

而液 氯在水中極易水解：

Cl₂+ H₂O?HOCl+H⁺+Cl^-

HOCl?H⁺+OCl^-

在水處理條件下（pH=7.0）。起殺菌作用的主要是HOCl，其殺菌效果比OCl^-高近80倍。pH值愈高，HClO離解就愈多，如pH≥8時就達到76.8%的OCl^-，消毒效果就愈差。由研究表明，ClO₂可在pH=3.0~9.0范圍內殺滅細菌，而液 氯只在近中性的條件下可有效地殺滅細菌。

ClO₂的殺菌作用主要是通過滲入細菌細胞內，將核酸（RNA或DNA）氧化后，從而阻止細菌的合成代謝，并使細菌死亡。由于ClO₂在水中以分子型體存在，所以易穿透細胞膜。同時，ClO₂的有效氯含量為263%它的氧化能力是氯 氣的2.6倍，使其殺菌效果明顯高于液 氯。由研究表明，為達到同一殺菌效果，ClO₂所需的最低時間遠小于液 氯。

注：K平均——殺菌常數，由試驗數據求得

T_min——達99.9%消毒效果所需要的最低時間

一般來說，由于細菌細胞表面帶有負電荷，所以，Cl₂水解后帶負電荷的OCl^-幾乎不起殺菌作用，而中性的HClO可起殺菌作用。相反，細胞表面帶電性對以單分子型存在的ClO₂進入細胞內并無影響。

液 氯中HClO含量在pH3~7之間較高，但當pH值為6.8~8.5之間時液 氯的殺菌能力較強。我們認為，影響液 氯消毒能力的不僅是HClO所占的比例，還與細菌細胞的代謝活力有關。當pH值為6.8~8.5時，細胞膜中滲透酶的活性較高，可通過促進擴散或主動運輸將HClO運輸至細胞內。而當pH值在3~6范圍內，盡管HClO所占比例高，但由于滲透活性低，所以滅菌能力較低。而當pH高于8.5時，液 氯主要以OCl^-型體存在，所以滅菌能力很弱。ClO₂透過細胞膜可能為單純擴散，由于不需要載體蛋白（滲透酶）運輸，所以pH改變并不會影響ClO₂進入細胞內。由試驗結果可見，pH的改變對ClO₂的殺菌效果幾乎無影響。

綜上所述：

①ClO₂對細菌有很好的滅菌效果，并可在pH=3~9范圍內有效的殺死細菌。而液 氯只在近中性條件內（pH=6.5~8.5）可有效殺滅細菌。

②ClO₂殺菌效果優于液 氯，相對于液 氯，ClO₂所需投量較少、殺菌速率快。

③ClO₂與液 氯的殺菌效果不同，主要在于兩者性質不同，并且可能與透過細胞膜的方式不同有關。

文章來源：《新型水處理劑》--二氧化氯技術與應用