无污染氯气研究论文

无污染氯气装置研究目的意义：通过研究无污染氯气装置，了解生产中的氯气的性质（包括化学性质和物理性质）和生产流程，探索预防氯气泄露污染空气的方法及处理氯气泄露方法。 无污染氯气装置研究方法：在书上查资料或上网找相关信息来知道里氯气性质（包括化学性质和物理性质）和氯气装置（包括发生装置和储存装置）；走访相关部门，有条件的话最好参观一下生产氯气的化工厂，采访一下技术人员来较深入了解工业生产氯气流程；还可以自己做一下与氯气有关的简单实验来验证氯气的性质（包括化学性质和物理性质）。 无污染氯气装置研究计划：以研究无污染氯气装置为主线，研究氯气性质（包括化学性质和物理性质），氯气的生产历史，制取氯气的常用方法，工业上氯气制取保存流程及氯气中毒机理。无污染氯气装置研究过程: 书上查资料，上网找信息，走访相关部门，参观化工厂，咨询相关人士。（自己扩展一下吧！）无污染氯气装置研究结果：1·物理性质：在通常情况下：氯气是黄绿色的气体。氯气有毒，并有刺激性气味。密度比空气大。易液化。熔沸点较低，压强为101kPa、温度为-34.6℃时易液化。液态氯为金黄色。如果将温度继续冷却到-101℃时，液氯变成固态氯。1体积水在常温下可溶解2体积氯气。易溶于有机溶剂（汽油,苯等有机物），难溶于饱和食盐水。化学性质：能与大多数金属反应，能与水反应，碱溶液反应，能和部分非金属反应。 2·氯气的生产历史：氯气的生产方法经历了漫长的发展过程．1774年瑞典化学家舍勒用软锰矿(含有二氧化锰)和盐酸作用，首先制得了氯气：4HCl(浓)＋MnO2＝ MnCl2＋2H2O＋Cl2↑由于当时还不能够大量制得盐酸，故这种方法只限于实验室内制取氯气．后来法国化学家贝托雷把氯化钠、软锰矿和浓硫酸的混合物装入铅蒸馏器中，经过加热制得了氯气2NaCl＋3H2SO4(浓)＋MNO2 ＝2NaHSO4＋MnSO4＋2H2O＋Cl2↑因为此法原料易得，所以，自1774年舍勒制得氯气到1836年止，人们一直沿用贝托雷发明的方法来生产氯气．1836年古萨格发明了一种焦化塔，用来吸收路布蓝法生产纯碱（Na2CO3）的过程中排出的氯化氢气体(以前这种含氯化氢的气体被认为是一种废气，从古萨格开始，才得到了充分利用)得到盐酸，从此盐酸才成为一种比较便宜的酸，可以广为利用．舍勒发明的生产氯气的方法，经过改进，到此时才成为大规模生产氯气的方法。1868年狄肯和洪特发明了用氯化铜作催化剂，在加热时，用空气中的氧气来氧化氯化氢气体制取氯气的方法：4HCl＋O2 ＝2H2O＋2Cl2↑这种方法被称为狄肯法(又译为地康法)．上面这些生产氯气的方法，虽然在历史上都起过一定的作用，但是它们与电解法生产氯气相比，无论从经济效益还是从生产规模上，都大为逊色．当电解法在生产上付诸实用时，上述生产氯气的方法就逐渐被淘汰了．电解法的诞生要追溯到1833年．法拉第经过一系列的实验，发现当把电流作用在氯化钠的水溶液时，能够获得氯气：2NaCl＋2H2O ＝2NaOH＋H2↑＋Cl2↑英国科学家瓦特在1851年获得了一份关于生产氯气的英国专利．但是由于当时没有实用的直流发电机以产生足够的电流，所以电解法也只能停留在实验室规模，不能付诸工业生产，而被束之高阁．一直到十九世纪七十至八十年代，出现了比较好的直流发电机，电解法才得到广泛的应用．从此，氯气的工业生产跨入了一个新纪元．3·制取氯气的常用方法：工业生产中用电解饱和食盐水法来制取氯气：2NaCl＋2H2O＝ H2↑＋Cl2↑＋2NaOH；而实验室通常用氧化HCl或浓盐酸的方法来制取氯气。4·工业生产保存流程：电解氯化钠溶液得氯气，氯气经干燥器、提纯（99.99%），经纳氏泵加压、冷却变为液体装入液氯专用钢瓶。存放在干燥、通风、装有氯气泄漏报警装置、视频监控系统、防盗报警系统、防雷的室内。5·氯气中毒机理：氯气吸入后与粘膜和呼吸道的水作用形成氯化氢和新生态氧。氯化氢可使上呼吸道粘膜炎性水肿、充血和坏死; 新生态氧对组织具有强烈的氧化作用,并可形成具细胞原浆毒作用的臭氧。氯浓度过高或接触时间较久,常可致深部呼吸道病变,使细支气管及肺泡受损,发生细支气管炎、肺炎及中毒性肺水肿。由于刺激作用使局部平滑肌痉挛而加剧通气障碍,加重缺氧状态; 高浓度氯吸入后,还可刺激迷走神经引起反射性的心跳停止。仅供参考

一、液氯消毒原理和二氧化氯消毒原理 （一）、液氯消毒 氯气加入水中产生一系列化学变化。不同的水质其化学反应的过程也不一样，但最终起消毒作用的产物为次氯酸和次氯酸根离子。 1. 当水中无氨氮存在时 CL2+HO2→HOCL+H++CL– …………………….（1） 次氯酸是一种弱电介质 HOCL→H++OCL– ………………………………（2） 次氯酸与次氯酸根在水里所占的比例主要取决于水的pH值，HOCL和OCL–都具有氧化能力，但HOCL是中性分子，可以扩散到带负电荷细菌的表面，并渗入细菌体内，氯原子氧化作用破坏细菌体内的酶，使细菌死亡；而OCL–带负电，难于靠近带负电荷的细菌，所以虽有氧化能力也难起消毒作用。 从图Ⅰ可以看出，在pH值5.6-9.5范围内，水的pH值越低，HOCL的百分含量越大，因而消毒效果越好。 2. 当水中存在氨氮时，（1）式产生的HOCL就会和氨化合，产生一类叫胺的化合物，其成份视水的pH值及CL2和NH3含量的比值而定。 NH3+HOCL →NH2CL+H2O………………….(3) NH3+2HOCL→NHCL2+2H2O…………………(4) NH3+3HOCL →NCL3+3H2O………………….(5) 当水的PH值在5-8.5之间时，NH2CL和NHCL2同时存在，但PH值低时，NHCL2较多，NHCL2的杀菌能力NH2CL强，所以水的PH值低一些，也是有利于消毒作用的。NCL3要在PH值低 于4.4时才产生，在一般的饮用水中不大可能形成。 所以，无论水中是否存在氨氮，在使用液氯消毒时，在pH值6.8-8.5范围内，pH值越低，消毒效果比PH值高的消毒效果好。 （二）、二氧化氯消毒 二氧化氯化学性质活泼，易溶于水，在20℃下溶解度为107.98g/L，是氯气的溶解度的5倍。氧化能力为氯气的2倍。CLO2是中性分子，在水中几乎100%以分子状态存在，所以极易穿透细胞膜，渗入细菌细胞内，将其核酸（DNA或RNA）氧化后，从而阻止细菌的合成代谢，并使细菌死亡。在饮用水中 CLO2灭菌反应如下式.(6)、(7)所示。 CLO2+ e→CLO2–…………………………………………(6) CLO2+2H2O+4e→CL–+4OH–……………………………(7) 实验测知，式(6)式的电极电位0.95V ，式(7) 式的电极电位0.78V。所以使用二氧化氯消毒还可以氧化水中的一些还原性金属离子（如Fe2+ Mn2+等），即对水中的铁、锰有着不错的去处效果。CLO2的氧化能力与溶液的酸碱性有关，溶液酸性越强，CLO2的氧化能力越强。但在PH值6-10范围内的杀菌效果几乎不受PH值影响。 综上，在净水工艺条件下，用液氯消毒，起杀菌作用的主要是HOCL，其杀菌效果比OCL–高近80倍。由图表Ⅰ可以看出pH值越高，HOCL离解的越多，当pH值大于8时即达到75%的OCL–，消毒效果就愈发降低。经过众多试验结果得出，CLO2可以在范围内杀灭细菌，液氯只有在近中性条件下才能有效地杀灭细菌。 二、两种消毒剂杀灭饮用水中细菌的情况 在饮用水中投加消毒剂的目的主要是杀灭对人体有害的病原菌、病菌，及其它致病的病原微生物。经过消毒处理的水，不是将水中所有的细菌杀灭，可以允许含有少量的对人体健康无害的细菌，但一定要达到《生活饮用水卫生标准》的要求。 （一）、消毒剂投加量对消毒效果的影响 为了研究消毒剂投加两对消毒效果的影响，对我公司的沉淀水（未加消毒剂）、滤前水（预加1.5 mg/L消毒剂）、滤后水（又加1.5 mg/L消毒剂）进行了细菌学指标的检测，检测结果见图表Ⅱ。 从试验结果可以得出： 1. 二氧化氯和液氯对大肠杆菌均有较好的灭菌效果，且随着投加量增大杀菌率增大；二氧化氯的灭菌效果稍优于液氯。投加量为1.5mg/L时，液氯的杀菌率是94.76%，二氧化氯的杀菌率则达97.62%。 2.二氧化氯杀灭细菌的效果明显优于液氯。 （二）、水温对消毒剂杀菌效果的影响 消毒剂的杀菌能力随着温度的上升而增强，温度低时每上升10℃，细菌死亡率成倍增加。图表Ⅲ为Benarde等试验的不同温度下二氧化氯接触时间与大肠杆菌存活率的关系。由图可见，温度升高，灭菌时间相对缩短，杀菌效果相对增强。 三、两种消毒剂对饮用水中有机卤代物 形成的影响 随着人们对用液氯消毒饮用水所产生的有机卤代物致癌作用的研究，国家自然科学基金资助了对比液氯消毒与二氧化氯消毒处理水中有机物情况的项目。对用液氯消毒和用二氧化氯消毒的四种同一自来水厂饮用水的富集水样进行GC/MS分析,其试验结果见图表Ⅳ。 由试验结果表明，凡是投加液氯消毒，不仅有机物种类多，含量大，且均形成较多的有机卤代物（如CHCl3、CHBr3等）。如投加0.7 mg/L液氯的水样检出2种氯代物和7种溴代物，含量为9.76%；而用二氧化氯消毒的水样，未检出有机卤代物。二氧化氯消毒一般只起氧化作用，不起氯化作用，这是二氧化氯消毒几乎不形成有机卤代物的根本原因。可见，源水严重污染或水体中有机物含量高时，二氧化氯是最好的选择。 四、我厂对饮用水消毒剂的合理应用 我厂引进的高效复合二氧化氯发生器，其制备消毒剂的原理是利用氯酸钠水溶液与盐酸溶液在一定温度和负压下充分反应，产生以二氧化氯为主、氯气为辅的消毒气体，来进行饮用水消毒的。 该设备在投入使用初期，由于管垢中的锈蚀物要消耗一些二氧化氯，二氧化氯消耗量较大，运行成本较高。运行一个月左右后，二氧化氯的投加量趋于稳定。统计生产实践所耗用的成本，进行经济技术分析，我们得出，在达到同样的消毒效果时，消耗二氧化氯的量要比液氯的消耗量低一些，但制备二氧化氯的原料成本要比液氯成本高0.02元/吨。为了保证水质，同时兼顾节约成本，我厂在冬季水源污染少、浊度低时，使用液氯消毒；到了夏季，水源污染较重或者水源中有机物含量偏高时，使用二氧化氯消毒。 五、结论 液氯作为经典的饮用水消毒方式，消毒能力强，货源充足，价格低廉，投加设备较为简单，有着价廉物美的优势。但当水中有机物含量高时，会产生有致癌作用的卤化有机物。 二氧化氯作为后发展起来的消毒方式，杀菌能力比液氯消毒强，杀菌效果不受水的pH值影响，只发生氧化作用不发生氯化作用达到消毒效果，避免了有机卤代物的问题。但是二氧化氯制取出来即须应用，不能贮存，制取原料价格较贵。 无论是液氯消毒还是二氧化氯消毒，都有各自的优点和缺点。我应该根据生产实践中的实际情况，因水制宜，合理选用饮用水消毒剂，力争得到最好的性价比 一、兽用消毒剂的种类及机理 消毒剂的种类有多种，常用的兽用消毒药主要是：酚、醛、醇、酸、碱、氯制剂、碘制剂、重金属盐类、表面活性剂等类型消毒剂。 酚类 这类消毒剂能使病原微生物的蛋白变性、沉淀而起杀菌作用，能杀死一般细菌。复合酚能杀灭芽胞、病毒和真菌。主要有苯酚、复合酚、煤酚等。 醛类 醛类的杀菌作用也是较强的，其中以甲醛的效果较好，也最常用。随着生产技术的进步和养殖业的需求，戊二醛、邻苯二甲醛等高效消毒剂也被广泛应用。 酸类 酸类消毒剂的杀菌原理是高浓度的氢离子能使菌体蛋白变性和水解，而低浓度的氢离子可以改变细菌体表蛋白两性物质的离解度，抑制细胞膜的通透性，影响细菌的吸收、排泄、代谢和生长。氢离子还可与其它阳离子在菌体表面竞争性吸附，妨碍细菌的正常活动。 碱类 用于畜禽消毒的碱类消毒药主要有苛性钠、苛性钾、石灰、草木灰、苏打等。碱类消毒作用的机理是阴性氢氧根离子能水解蛋白质和核酸，使细菌酶系统和细胞结构受损害，同时碱还能抑制细菌的正常代谢机能，分解菌体中的糖类，使菌体复活。它对病毒有强大的杀灭作用，可用于许多病毒性传染病的消毒，高浓度碱液亦可杀灭芽胞。碱类消毒剂最常用于畜禽饲养过程中场区及圈舍地面、污染设备(防腐)及各种物品以及含有病原体的排泄物、废弃物的消毒。 醇类 醇类主要用于皮肤、器械以及注射针头、体温计等的消毒，如：75%的酒精。 表面活性剂类 这类消毒药又称除污剂或清洁剂，可降低菌体的表面张力，有利于油的乳化而除去油污，产生一定的清洁作用。另外，表面活性剂还能吸附于细菌表面，改变菌体细胞膜的通透性，使菌体内的酶、辅酶和中间代谢产物选出，阻碍了细菌的呼吸和糖酵解的过程，使菌体蛋白变性，而出现杀菌作用。常用的有新洁尔灭、洗必泰、杜米芬等。 氧化剂类 这是一类含不稳定的结合态氧的化合物，遇到有机物或酶即可放出初生态氧，而后破坏菌体的活性基因，发挥消毒作用。常用的氧化剂消毒剂有高锰酸钾、过氧乙酸等。 卤素类 卤素(包括氯、碘等)对细菌原生质及其它结构成分有高度的亲和力，易渗入细胞，之后和菌体原浆蛋白的氨基或其它基团相结合，使其菌体有机物分解或丧失功能呈现杀菌作用。在卤素中氟、氯的杀菌力最强，依次为溴、碘，但氟和溴一般消毒时不用。常用的该类消毒剂包括：漂白粉精、次氯酸钠溶液、优氯净、强力消毒王、碘酊、复方络合碘等。 二、消毒剂对微生物杀灭效果评价试验现状 评价消毒产品的消毒效果，应以中华人民共和国卫生部2002年颁布的《消毒技术规范》为依据。但是该规范中规定的某些实验方法和操作技术还存在诸多问题。评价消毒效果主要是评价对微生物（细菌、病毒、真菌、芽胞等）的杀灭作用以及有机物、PH值、温度等因素对其效果的影响。 《消毒技术规范》（2006征求意见版）中指出检验消毒产品对细菌、真菌的灭活效果时所选用的基础实验菌种包括:金黄色葡萄球菌ATCC 6538、铜绿假单胞菌ATCC 15442、大肠杆菌 8099、枯草杆菌黑色变种ATCC 9372、龟分枝杆菌脓肿亚种ATCC19977、白色葡萄球菌 8032、白色念珠菌ATCC 10231、黑曲霉菌ATCC 16404。在上述规定的菌株基础上，根据消毒剂特定用途或试验特殊需要，还可增选其他菌株。病毒灭活试验所用试验病毒株为脊髓灰质炎病毒1型（poliovirus-Ⅰ，PV-Ⅰ）疫苗株和艾滋病病毒1型（human immunodeficiency virus，HIV-1）美国株。 评价消毒剂消毒效果的检测方法主要包括中和试验、消毒剂定性消毒试验、消毒剂定量消毒试验、消毒剂杀菌能量试验、乙型肝炎表面抗原抗原性破坏试验。具体试验步骤可参见卫生部提出的《消毒与灭菌效果的评价方法与标准》。 三、兽用消毒药的应用现状 当前我国生产、经营和使用最广泛的兽用消毒药品主要为复合酚类、碘类、季胺盐类和氯制剂四大类。当前养殖单位广泛应用的效果确实的消毒药主要有： 安灭杀 先灵葆雅公司生产，主要成分为15%的戊二醛和10%的COCO季胺盐； 拜净 拜耳动保生产，主要成分为十二烷氧化胺三碘氧化合物； 百胜-30/15 辉瑞动保生产，主要包含碘、磷酸、硫酸等成分； 农福 杜邦化工生产，主要成分为高效复合酚。 兽用消毒药在实际应用中仍存在很多问题，如，忽略清除畜禽舍内的粪便、饲料残渣、体表脱落物等有机物；认为饮水消毒剂对畜禽无害而随意加大浓度，造成损失；认为使用温开水做溶剂能增加所有消毒剂的消毒效果；不能做到交叉应用多种类型消毒剂，造成耐药性的产生；认为消毒剂气味越浓越好，造成畜禽黏膜损伤，影响效益。 四、展望 随着经济贸易的全球化，动物疾病流行也呈现全球化，一些新的疾病的流行给畜禽养殖业造成了巨大损失。由于新型传染病疫苗的研究需要较长周期，因此预防控制新型传染病只能通过加强饲养管理和注重消毒等预防措施来实现。这种形势下，研究一种或多种新型、高效、广谱、安全的消毒药显得十分必要。 理想的兽用消毒药应具有高效、广谱、作用迅速、活性长效、性质稳定、便于储运、抗有机物干扰、高度的安全性、成本适中等几个特点。新型高效复合型消毒剂以及兽用消毒剂专用表面活性剂将成为未来研究的趋势，在此基础上，宠物手术（器械）专用消毒剂、奶牛乳头专用消毒剂、种蛋专用消毒剂、SPF动物屏障设施专用消毒剂、生物安全实验室专用消毒剂、疫苗灭活专用消毒剂等更加细化的专业实用型消毒剂的研究也会逐渐受到人们的关注。 延伸阅读 兽用消毒药监管过程中存在的问题 消毒药品名称繁杂 我国专业和兼产兽用消毒药品的厂家较多，兽药市场销售的消毒剂品种更是繁多。除国产制品外，还有部分进口药品。动物消毒药品品种多而杂，同一个功能的消毒药品，有几十个甚至上百个不同批准文号的产品，给用户在使用消毒药品的选择上造成了一定困难。 生产厂家刻意夸大消毒效果 部分厂家为了迎合消费者消费心理、促进产品销量，刻意的在产品外包装说明中夸大产品的消毒效果，以点盖面，使用绝对化语言，甚至将自己的产品说成“万能药”。 产品质量良莠不齐 由于相关监管体制的不完善，部分经营者利用监管机构的疏忽大意，使大量的劣质消毒药流入兽药市场，既破坏了原有的市场秩序，又给相关养殖单位造成了巨大的经济损失。同时劣质消毒药生产者还利用兽药销售吃回扣的不良心理进入市场，这些受利益驱动的消毒药价格回扣现象,给消毒药品的管理带来消极影响。 缺乏相关药品的科学研究 兽用消毒药的研究涉及消毒学、兽医流行病学、环境卫生学和兽医微生物学等相关方面的知识，研究起来费时费力。同时一个消毒药的问世要经过实验室研究、中试放大和临床等几个步骤，转化为产品的周期较长。目前应用的许多消毒药都是公共卫生部门、防检疫部门研究的，缺乏专门针对兽用消毒药的试验研究。