二氧化氯在合成氨厂循环冷却水中的应用
1 二氧化氯作为一种强氧化型杀菌剂，与氯相比，具有如下的优点：
（1）在碱性环境中使用杀菌效果交好；
（2）不与氨反应生成杀菌效率低的氯胺，特别适于合成氨厂循环水系统使用；
（3）与水中有机物反应性低，不易被水中有机物消耗，不会生成致癌的有机氯化合物；
（4）由原来的加氯消毒系统改为二氧化氯消毒系统简便易行。
有人对比研究了用二氧化氯与氯控制306不锈钢热交换上管生物膜的附着，结果表明二氧化氯可更有效地抑制生物生物膜的附着。一些化肥厂循环水系统应用二氧化氯消毒的实验也表明，二氧化氯是一种效果良好的消毒剂。因此应推广二氧化氯消毒技术在循环冷却水中的应用，特别是在水质较差、菌藻繁殖严重、采用碱性处理方案的合成氨厂循环冷却水系统，更有推广应用的价值。
2 二氧化氯
二氧化氯最初用于处理饮用水，以控制饮用水中异味。70年代中期，工业上开始采用二氧化氯处理碱性水，特别在合成氨厂用二氧化氯来代替氯进行杀菌灭藻处理，能大大改善冷却水系统粘泥沉积和腐蚀情况。
二氧化氯具有良好的杀菌和消毒性能，在城市饮用水和污水处理中，二氧化氯是一种较为理想的产品。与氯气相比，二氧化氯不会与水中有机物产生三卤甲烷，不会与氨氯反应，也不会产生氯化铵，却能破坏酚、氰化物、硫化物和其它许多有机物。与臭氧相比，二氧化氯投资少、产率高，在水中的杀菌持续时间长，能够有效杀除和控制各种细菌。同时，二氧化氯不会与水中的溴化物、次溴酸反应生成对人体有害的物质。
二氧化氯在室温下以气体形式存在，低温下也可诚液态。气体在水中的溶解度为2.9g/L(22℃)。二氧化氯中的氯以正四价态存在，其活性为氯的2.63倍，及氯气的有效氯含量为100%，而二氧化氯的有效氯含量为263%。理论上要将ClO2完全还原为Cl-，每分子二氧化氯需转移5个电子，然而在与水中大部分物质的反应中，只能使二氧化氯还原为亚氯酸根，在典型的冷却水处理中，二氧化氯不必全部利用5个电子转移，就是一个非常有效的杀菌剂。与氯和溴不同，二氧化氯使一个有选择性很强的氧化剂，不会发生卤代反应。这些性质使它作为微生物抑制剂对细菌和藻类有极好的选择性。
尽管二氧化氯及易溶于水，但它并不和水反应或水解，这一性质使得二氧化氯特别使用于处理高pH的水消毒。不管pH如何变化，二氧化氯分子都能保持其完整性，在工业水处理领域的pH范围内，它的效果都能保持稳定。与等量的自由氯或剩余氯相比，二氧化氯剩余物的杀菌和杀病毒性更强。
3 二氧化氯在氨厂碱性循环水中的应用
对于非碱性水及无氨存在时，氯是很有效的杀菌剂。但实际上，氨厂循环水常为碱性，并含氨-氯，需大量的氯以维持良好的微生物控制，由于氯需求量很大，常使得经济有效的微生物控制过程变为无效无用的高腐蚀过程。
由于二氧化氯不和氨氯反应，杀菌效果不受pH影响，且用量比氯少得多，并明显减少了潜在的腐蚀性。因此对含氮污染物、碱性pH、粘泥问题得冷却水的微生物控制应优先选择二氧化氯。
美国西海岸一生产无水氨的合成厂，当水中含氨量高时，细菌数常在2.0×105～5.0×105个/ml，采用氯/MBT杀菌，因没有剩余氯，残余菌数为6.6×104个/ml，而使用二氧化氯，起始剂量为2mg/L，间隔4小时加药，残余菌数为1.5×103～2.0×103个/ml。
美国海湾合成氨厂，过去循环水中氨一般为30～50mg/L，这需要很多氯，而且要求有剩余氯以维持杀菌效果，采用氯杀菌剂，即使加氯量大大过量，也检测不到剩余有效氯，尚需采用非氧化性杀菌剂，再每天加氯或每周加氯，系统方可调至清洁良好状态。而改用二氧化氯，开始投加2mg/L(4小时补偿水)，隔4小时投加一次，不久即可检测到剩余有效氯（即二氧化氯，DPD法），细菌总数由1.5×104个/ml降至于1～5个/ml，随后减少二氧化氯投加量，比以前用Cl2杀菌效果有效得多，同时也不用非氧化性杀菌剂，系统腐蚀率仅为0.5mm/a，氨产量创历史记录。
聂光远等报导柳州化肥厂用稳定性二氧化氯替代氯进行循环冷却水杀菌灭藻，工业试验表明，稳定性二氧化氯杀菌能力强，不与氨反应，对异养菌的杀生能力较强，加药后4小时，杀菌率达到92.9%，加药后24小时后，仍有83.3%以上的杀菌力，与该厂现用磷系水稳定剂相容性好，对缓浊阻垢效果基本无干扰，对粘泥有一定的剥离效果，对环境无污染。改氯气为二氧化氯处理冷却水时，加药系统和分析测试系统都无需作很大的改动。
鲁南化肥厂8万吨合成氨、13万吨尿素扩建工程于1992年建成投产，与之相配套的循环水系统设计水流量为5500m3/h，换热器材质为碳钢和不锈钢，补水水质为结垢型，设计处理药剂为碱性有机磷系配方，主要杀菌剂为活性氯、1227及异噻唑啉酮。平时以活性氯为主，后两者为每周加一次（主要为冲击性杀菌，冬季为两周一次），从1995年初至96年10月，出现循环水浊度大，水质指标变化异常，如菌藻生长迅速、pH值降低，碱度下降等，明显出现腐蚀现象。大修时检查发现有两台净化水冷器分别出现数十初漏点，合成压缩机辅机水冷器出现大量粘泥及腐蚀现象。直接影响全厂生产的安全、稳定、长周期运行。由于愿水中含氨浓度较大，原加入的活性氯（次氯酸钠）受氨的影响杀菌能力大大下降，随每周采用二氧化氯冲击性杀菌两次，并用洁尔灭配合二硫氰基甲烷及异噻唑啉酮每周各冲击杀菌一次，从大修后运行至今水质比较正常，未发生严重的结垢及腐蚀现象，使生产基本安全稳定正常运行。
4 结语
综上所述，二氧化氯在很宽的pH范围内是有效的杀菌剂，且不与氨及许多与氯反应的有机物反应。因此，在含氨水中使用很少量的二氧化氯即可达到良好的微生物控制，使循环冷却水水质稳定，可不用氯或减少氯用量，同时使工厂相关危害减少。只要二氧化氯应用合理，是可以以低费用获取安全有效的微生物控制的。
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