二氧化氯消毒剂

本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目
审核
。
基本信息
ClO2分子结构特点：氯原子以2个配位键与2个氧原子结合，其外层还存在一未成对电子，具有很强的氧化作用。可有效地氧化细胞内含巯基的酶,除对一般细菌有杀死作用外,对芽孢、病毒、藻类、真菌等均有较好的杀灭作用。 
应用的二氧化氯消毒剂有两类，多为二元包装：一类是稳定型二氧化氯溶液，稳定型二氧化氯溶液无色、无味、无腐蚀、不易燃、不挥发、不分解，性质稳定，便于储存和运输。单独使用无效，用时需加入活化剂，释放二氧化氯。另一类是固体二氧化氯，其中一包为亚氯酸钠，另一包为活化剂，用时分别溶于水后混合，即迅速产生二氧化氯。 
二氧化氯性质
二氧化氯的分子式为ClO2，分子量67.5，在常温下为黄绿色或桔黄色气体。常压、11℃时，气体CIO2的密度为3.09g/L（按计算11℃时，3.00g/L，25℃时，2.76g/L）；液体ClO2的密度为1.64gcm。常压下，沸点为10.9℃，凝固点为-59℃。具有氮和臭氧的特殊刺激性臭味，毒性与氯相似。纯气态二氧化氯在30℃时分解，50℃时则发生爆炸性分解。 
二氧化氯易溶于冰醋酸、四氯化碳等有机溶剂，也溶于水，在水中的溶解度很大，4℃时100g水可溶解2LCIO2。溶解于水后，ClO2与水不发生反应，但水溶液不稳定，会逐渐分解为ClO2逸出。 
制备方法
还原法
还原法是使用较为广泛的方法。根据所选还原剂的不同，又可分为二氧化硫还原法、盐酸还原法、氯酸钠还原法和甲醇还原法等几种方法。其中，甲醇还原法是二氧化氯的主要工业化生产方法。其主要反应式为：30NaCIO3+7CH3OH+20H2SO4=30ClO2↑+6HCOOH+10Na3H（SO4）2+23H2O+CO2↑。也可选用不同的还原性物质作为还原剂，还原效果较好的有盐酸、草酸、氯气等。它们的制备反应式如下。
盐酸法：NaClO3+2HCl=ClO2↑+1/2Cl2↑+NaCl+H2O；
草酸法：2NaClO3+2H2SO4+H2C2O4=2ClO2↑+2CO2↑+2H2O+2NaHSO4；
氯气法：2NaClO2+Cl2=2ClO2↑+2NaCl。 
氧化法
氧化法是以氧化剂（Cl2或NaClO）氧化NaClO2或在酸性介质中使NaClO2发生歧化反应生成ClO2。氧化亚氯酸钠法可分为氯气氧化法、自氧化法和次氯酸氧化法。
氯气氧化法：2NaClO2+Cl2=2ClO2↑+2NaCl；
自氧化法：5NaClO2+4HCl=4ClO2↑+5NaCl+2H2O；
次氯酸盐氧化法：2NaClO2+NaClO+2HCl=2ClO2↑+3NaCl+H2O。 
杀菌过程
二氧化氯对细胞壁有较好的吸附和透过性能，ClO2与微生物接触释放出新生态的氧及次氯酸分子而产生强大的杀菌消毒作用，这种强氧化作用主要表现对负电子或供电子的原子或基团（如氨基酸内含硫基的酶或硫化物、氮化物等）进行攻击，强行掠夺电子使微生物中的氨基酸氧化分解，抑制其生长并将其杀灭，从而达到消毒灭菌的目的。在杀菌过程中蛋白质变性，对高等动物细胞基本上无影响，无氯的刺激性气味。一般情况下，二氧化氯不和烷类生成氯化烷，与绝大多数脂肪族和芳香族的烃反应，不产生致癌的有机物三氯甲烷，其残留物为水、微量氯化钠和二氧化碳等无毒物质。 
特点
高效、强力
在常用消毒剂中，相同时间内到同样的杀菌效果所需的ClO2浓度是最低的。对杀灭异养菌所需的ClO2浓度仅为Cl2的1/2。ClO2对地表水中大肠杆菌杀灭效果比Cl2高5倍以上。二氧化氯对孢子的杀灭作用比氯强。
快速、持久
二氧化氯溶于水后，基本不与水发生化学反应，也不以二聚或多聚状态存在。它在水中的扩散速度与渗透能力都比氯快，特别在低浓度时更突出。当细菌浓度在105~106个/mL时，0.5ppm的ClO2作用5分钟后即可杀灭99%以上的异养菌；而0.5ppm的Cl2的杀菌率最高只能达到75%，试验表明，0.5ppm的ClO2在12小时内对异养菌的杀灭率保持在99%以上，作用时间长达24小时杀菌率才下降为86.3%。
广谱、灭菌
ClO2是一种广谱型消毒剂，对一切经水体传播的病原微生物均有很好的杀灭效果。二氧化氯除对一般细菌有杀死作用外，对芽孢、病毒、异养菌、铁细菌、硫酸盐还原和真菌等均有很好的杀灭作用，且不易产生抗药性，尤其是对伤寒，甲肝、乙肝、脊髓灰质炎及艾滋病毒等也有良好的杀灭和抑制效果。ClO2对病毒的灭活比O3和Cl2更有效。低剂量的二氧化氯还具有很强的杀蠕虫效果。
无毒、无刺激
急性经口毒性试验表明，二氧化氯消毒灭菌剂属实际无毒级产品，积累性试验结论为弱蓄积性物质。用其消毒的水体不会对口腔粘膜、皮膜和头皮产生损伤，其在急性毒性和遗传毒理学上都是绝对安全的。
安全、广泛
二氧化氯不与水体中的有机物作用生成三卤甲烷等致癌物质，对高等动物细胞、精子及染色体无致癌、致畸、致突变作用。ClO2对还原性阴、阳离子和氧化效果以去毒为主（H2S、SO32-、CN－、Mn2+），对有机物的氧化降解以含氧基团的小分子化合物为主，这些产物到研究为止，均证明是无毒害用的，并且ClO2使用剂量极低，因此用ClO2消毒十分安全，无残留毒性。其安全性是被世界卫生组织（WHO）定为AI级。
二氧化氯作为一个强氧化剂，它还具有除藻、剥泥、防腐、抗霉、保鲜、除臭、氯化及漂白色等多方面的功能，用途十分广泛。
二氧化氯灭菌消毒剂经美国食品药物管理局（FDA）和美国环境保护（EPA）的长期科学试验和反复论证，考验了ClO2对饮用水的处理效果后，被确认为是医疗卫生、食品加工中的消毒灭菌、食品（肉类、水产品、果蔬）的防腐、保鲜、环境、饮水和工业循环及污水处理等方面杀菌、清毒、除臭的理想药剂，是国际上公认的氯系消毒剂最理想的更新换代产品。 
应用范围
（1）各种场合下的生活、饮用、自来水的消毒；
（2）餐厅、宾馆、家庭、摊档餐具和卫生设施的灭菌消毒与空气环境消毒；
（3）食品、饮料厂、发酵工业的设备、管道、容器的最终灭菌消毒；
（4）乳品厂、屠宰厂、发酵工业的设备、管道、容器的最终灭菌消毒；
（5）医院污水的灭菌消毒处理；
（6）游泳池循环水、浴池水的灭菌消毒；
（7）医疗、卫生、临床器械消毒、灭菌、除臭和防霉处理；
（8）家庭、宾馆、饭店、水果蔬菜、鱼肉食品的保鲜及最终淋洗消毒和卫生器具消毒；
（9）高层建筑给水的二次消毒处理；
(10) 配制各种口腔消毒液、除臭液及创口清洗液等；
（11）公共场所环境空气、冰箱、冷库、办公室、宿舍、车厢及空调通风系统的空气清洁、消毒、除臭。也可用于病家、病区及病人物品的杀菌消毒；
（12）鱼虾疾病防治，池水消毒与增氧，杀灭毛蚶甲肝病毒及磨菇生产灭菌消毒保鲜处理等，达到防病、增产、提质的效果；
（13）鱼虾类加工过程中消毒控制杂菌、大肠杆菌等污染及保鲜；
（14）动物禽畜饲养场舍及饮水的消毒，蚕茧养殖器具消毒；
（15）中水回用中的灭菌与脱臭；
（16）面粉与各种食品的漂白剂；
（17）造纸、印染行业的漂抓药剂；
（18）工业循环冷却水的除藻灭菌处理；
（19）二氧化氯在注水采油中作解堵剂，完全能够氧化堵塞岩层的有机生物质和任何聚合物残渣。 
优点
1、广谱性：能杀死病毒、细菌、原生生物、藻类、真菌和各种孢子及孢子形成的菌体；
2、高效：0.1ppm下即可杀灭所有细菌繁殖体和许多致病菌，50ppm可完全杀灭细菌繁殖体、肝炎病毒、噬菌体和细菌芽孢；
3、受温度和氨影响小：在低温和较高温度下杀菌效力基本一致；
4、pH适用范围广：能在pH2~pH10范围内保持很高的杀菌效率；
5、安全无残留：不与有机物发生氯代反应，不产生三致物质和其它有毒物质；
6、对人体无刺激等优点：低于500ppm时，其影响可以忽略，100ppm以下对人没任何影响。