目前，從水體消毒的種類來說，有氯氣、次氯酸鈉、漂白粉、三氯異氰尿酸、二氧化氯、雙氧水、臭氧等藥劑和方式，此外還有紫外線消毒等一些手段。

由于氯氣運輸、管儲方面的不安全；在投加方面，氣體同水體的溶解性較低，容易散失，水中留存余量難以達到標準；氯氣瓶氣壓不斷變化，存在投加計量不夠準確的問題；加之，氯氣等氣體的極強擴散性對環境存在毒害作用，游離氯的高活性容易形成許多象四氯化碳一類的致癌物質，故而，取消液氯的主張越來越多，也日益受到人們的關注。

就拿氯氣的安全性來說，就始終是一個讓人時時警覺的問題。在我國，幾乎每一年都有氯氣罐泄漏的安全事故發生。氯氣作為危險品受到各國安全機關的嚴格管制。前些年，發生在福建三明火車站氯氣瓶運輸中的跑氯事件造成幾千人的緊急疏散，又如2004年重慶市一家儲存有十多噸的液氯發生泄漏迫使三十多萬人疏散；在北京有些游泳場由于操作人員不謹慎，三分鐘跑氯就有37名孩子住進醫院。我國的天津地區就明確規定公共娛樂場所禁用氯氣進行消毒。

在國外許多發達國家，像美國、德國、日本等就相當限制氯氣的使用，氯氣主要用于污水處理。尤其是公用場所和中小型自來水廠一般不再使用液氯，而多以使用次氯酸鈉液體進行消毒。當然，也有根據用水要求，如像小量飲用水就采用諸如紫外線、臭氧、雙氧水等手段進行滅菌殺毒。

氯氣、次氯酸鈉、、氯酸鈉氯酸鈉和用臭氧發生器設備，一般都必須采取者壓縮空氣進行發二氧化氯和臭氧[1]都是工農業生產和日常生活中比較容易見到的幾種強氧化劑，除臭氧以外，它們均為非天然存在的化學物質。一般都可以用作水體殺生劑。它們不僅具有滅殺細菌和病毒的功能，還能夠漂白紙張、纖維以及用作化學合成等。廣泛用于自來水消毒、游泳池水滅菌、污水處理、循環水除藻、造紙工業、化學合成業、以及醫藥衛生和防疫等各個領域。

但是，不同的藥劑具有不同的性能和特點，就如同不同廠家的產品具有并不相同的質量一樣。氯氣、次氯酸鈉、二氧化氯和臭氧在物理化學性能上，以及實際使用中都有很大的區別。就這幾種消毒劑的應用來講，以次氯酸鈉為最為安全有效，易于儲存，使用最為方便。

有關氯氣的性能和使用我們都很熟悉了，它的殺生效果很好，容易獲得，經濟廉價，而且投加方便，占用地方很小，但安全性比較低，管理上容易疏忽。在這里，我們主要想具體探討和比較一下次氯酸鈉、二氧化氯和臭氧三種殺生劑的性能以及相關設備的使用特點。

次氯酸鈉

次氯酸鈉的分子式是NaClO，屬于強堿弱酸鹽，它清澈透明，是一種能完全溶解于水的液體。但由于次氯酸鈉液不易久存，次氯酸鈉多以電解低濃度食鹽水現場制備。

次氯酸鈉液體通過電解食鹽水制備，這種設備稱為次氯酸鈉發生器。其次氯酸鈉的生成過程可以通過化學方程式表達如下：

其總反應表達如下：  NaCl + H2O → NaClO + H2↑   

電極反應：

陽極：       2Cl- - 2e → Cl2     陰極：  2H+ + 2e → H2

溶液反應：   2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O

當然，次氯酸鈉消毒液體以次氯酸鈉發生器生產為最佳。因為，它生產出的次氯酸鈉液體比較穩定、單一，也容易保存，不含制氯廠出品的那些復雜甚至有害的成分。

關于次氯酸鈉發生器，我國已于1990年1月12日發布了GB 12176-90 國家標準。它是一種已經認可、可以信賴、十分穩定、并有權威資料可查詢的產品。次氯酸鈉發生器已經有一百多年的歷史了，已經證明是一種運行成本很低、藥物投加準確、消毒效果極佳的設備。

就消毒而言，次氯酸鈉液還是具有明顯優勢的。作為一種真正高效、廣譜、安全的強力滅菌、殺病毒藥劑，它同水的親和性很好，能與水任意比互溶，它不存在液氯、二氧化氯等藥劑的安全隱患，且其消毒效果被公認為和氯氣相當。也正是因為這一特點，所以它消毒效果好，投加準確，操作安全，使用方便，易于儲存，對環境無毒害，不存在跑氣泄漏，可以任意環境工作狀況下投加。

事實上，次氯酸鈉廣泛用于包括自來水、中水、工業循環水、游泳池水、醫院污水等等各種水體的消毒。次氯酸鈉還能夠破壞氰根離子和苯環等，用作處理含氰廢水和一些工業重度污染廢水的高級氧化，還可以用于紙漿等漂白。高濃度的次氯酸鈉液體還可以用于剝離設備及管道上附著的沾泥[2]。

 次氯酸鈉的滅菌原理主要是通過它的水解形成次氯酸，次氯酸再進一步分解形成新生態氧[O]，新生態氧的極強氧化性使菌體和病毒的蛋白質變性，從而使病源微生物致死。氯氣消毒的原理也主要是以產生出次氯酸方式。

根據化學測定，次氯酸鈉的水解受PH值的影響，當PH超過9.5就會不利于次氯酸的生成。但是，絕大多數水質的PH值都在6—8.5，而對于PPM級濃度的次氯酸鈉在水里幾乎是完全水解成次氯酸，其效率高于99.99%。其過程可用化學方程式簡單表示如下：

NaClO + H2O → HClO + NaOH

HClO → HCl + [O]

次氯酸在殺菌、殺病毒過程中，不僅可作用于細胞壁、病毒外殼，而且因次氯酸分子小，不帶電荷，可滲透入菌（病毒）體內與菌（病毒）體蛋白、核酸、和酶等發生氧化反應，從而殺死病原微生物。  

R-NH-R + HClO → R2NCl + H2O

同時，氯離子還能顯著改變細菌和病毒體的滲透壓使其喪失活性而死亡。

在消毒方面，值得肯定的是，由于次氯酸鈉發生器所生產的消毒液中不象氯氣、二氧化氯等消毒劑在水中產生游離分子氯，所以，一般難以形成因存在分子氯而發生氯代化合反應，生成不利于人體健康的有毒有害物質。并且，次氯酸鈉也不會象氯氣同水反應會最后形成鹽酸那樣，對金屬管道構成嚴重腐蝕。不過，它同氨可以發生反應，在水中生成微量的帶有氣味的氯氨化合物，但這種物質也是一種安全的殺生藥劑，只是遠不及次氯酸鈉的殺生能力。

NH3 + HClO → NH2Cl + H2O

NH2Cl + HClO → NHCl2 + H2O

NHCl2 + HClO → NCl3 + H2O

就運行成本而言，采用次氯酸鈉消毒的運行成本費用是很低的，稍比氯氣高一些。根據英國所統計的一組數據表明，次氯酸鈉同氯氣成本相比大約為1.05 ：1[3]。

使用次氯酸鈉消毒以采用次氯酸鈉發生器為最優。以前，次氯酸鈉發生器未能在我國大范圍推廣的原因，主要是：過去在陽極防腐材料方面不過關；其次是我國經濟發展滯后和對水處理技術不夠重視；再次是次氯酸鈉發生器比氯氣的一次性投入要略高等因素造成的；當然還有限制用電的因素，盡管設備耗電不大。

實際中，還有一些單位對水體消毒所使用的消毒劑是從氯堿工廠出產的次氯酸鈉液。事實上，氯堿工廠生產的次氯酸鈉液同次氯酸鈉發生器現場制備的次氯酸鈉液還是有一定區別的。次氯酸鈉是氯堿工廠生產過程中必然留下的一種副產品，它是通過堿液吸收多余的氯氣生成的。這是為了保障安全必須設置的一道工藝。對于大多數制氯堿的工廠來說，次氯酸鈉作為一種副產物，成分較復雜，還很容易分解。有些氯堿工廠將陰極堿液直接流到尾端作為富余氯氣的收集液，當然這種堿液的成分是非常復雜的了。據一些報道分析，有些廠從經濟效益上考慮，使用石墨做電極還產生出相當多的二惡因成分。

2OH- + Cl2 → Cl- + ClO- + H2O

一般來講，該反應通常在低溫下進行，因為低溫下一分子氯氣還可以同八分子水結合成暫時性的水合氯

二氧化氯

二氧化氯的分子式是ClO2，在高于11oC時，二氧化氯沸騰，成為一種黃綠色氣體。它是一種極活潑的化合物，稍經受熱，就會迅速而爆炸性分解為氯氣和氧氣。二氧化氯具有比氯氣更大的刺激性和毒性，毒性為氯氣的40倍 [2]。由于它是氣體，易于擴散，受熱又容易分解，在纖維表面停留時間較短，并且與水反應還能生成具有較強漂白能力的HClO2, 能夠不降解和損傷纖維，所以在造紙、印染等行業得到很好應用。二氧化氯作為一種強氧化劑，同樣具有和氯相似的殺生能力。

二氧化氯極其不穩定，不能象次氯酸鈉那樣可以運輸，運輸中很容易發生爆炸事故，所以只有依靠現場制備。一般都是通過氯酸鹽同酸的反應制備得到，以氯酸鈉的成本為最低。但是，氯酸鈉與硫酸的反應十分劇烈，所產生二氧化氯幾乎是爆炸性分解為氯氣和氧氣，這當然與硫酸在反應中大量放出熱量有關。用化學方程式表達如下：

3NaClO3 + 3H2SO4 → 3NaHSO4 + 3HClO3

3HClO3 → 2ClO2↑ + HClO4 + H2O

2ClO2  →  Cl2↑  +  2O2↑

最為溫和的方法是草酸與氯酸鈉的反應生成二氧化氯氣體，但成本更高：

2NaClO3 + 2H2C2O4 → Na2C2O4 + 2H2O + 2CO2↑ +2ClO2↑

國內一些廠家采用鹽酸進行定量控制滴加氯酸鈉的方法生成二氧化氯，這種設備有的可以獲得最高不超過50%的二氧化氯和大于50%的氯氣。之所以考慮使用鹽酸，當然與原料容易獲得和生產成本相對較低有直接關系。

一般來說，氯酸鈉與鹽酸發生反應過程比較復雜一些。如果使用稀鹽酸反應，生成物可以獲得二氧化氯和氯氣的混合物氣體[4]，但規模制備還必須設防爆裝置，操作也必須十分小心，因為二氧化氯受熱很容易爆炸性分解：

NaClO3 + HCl（稀） → NaCl + Cl2↑ + 2ClO2↑ + 2H2O

實際上，這個反應也是分為兩步完成的，氯酸鈉先同鹽酸反應生成氯酸和氯化鈉，氯酸隨后分解成二氧化氯、氯氣和水。

當使用濃鹽酸與氯酸鈉反應時，生成物中只有氯氣放出，而沒有二氧化氯氣體[4]：

NaClO3 + 6HCl（濃） → NaCl + 3Cl2↑ + 3H2O

很顯然，在某一中間范圍的鹽酸濃度中，上述兩種反應均有發生，可將上兩反應方程式相加表述為[4]：

ClO3- + 7Cl- + H+  →  4Cl2↑ + 2ClO2↑ + 5H2O

從上面方程表達式是來看，鹽酸同氯酸鈉反應生成的二氧化氯含量是很不穩定的，所生成氣體主要部分還是氯氣，少量為二氧化氯。

由于制取二氧化氯需要使用氯酸鈉或者氯酸鉀，所以運行成本很高，大約為次氯酸鈉運行成本的5倍以上[2]。此外，由于鹽酸容易揮發，并具有強烈腐蝕性，因此，在管理上相對比較麻煩，需要較多的安全容器來儲存保管。

在工業上，有一種制備二氧化氯水溶液的工藝[1]，工藝比較復雜，具體方法是：讓二氧化氮由底部向上通過一個填充塔，而氯酸鈉溶液由上往下流動，反應方程式表達如下：

ClO3- + NO2 → NO3- + ClO2  

這種水溶液濃度不高，處理起來比較安全（水溶液中二氧化氯含量超高30%時處理不當也會引起爆炸），溶解實際上是一個物理過程。置于日光下時，溶液會緩慢地分解成酸的混合物。但是，這種方式的運行成本更高，一般也不用于生活飲用水中消毒。

據有關資料記載，純二氧化氯用于水的消毒也與氯氣近似，但稍有所不同。它具有兩個氯氣不具備的特點：一是它使用的PH范圍廣，在PH6—10內能有效地殺滅絕大多數的微生物；二是它不會與氨發生反應產生令人不愉快的味道。但是，它在水中分解時會產生亞氯酸鹽這種副產品，如用于游泳池消毒，亞氯酸鹽長時間的積累起來會使水變黃，還會出現對皮膚和眼睛的刺激，一般采用投加一定量氯的辦法來消除[3]。

有些資料上有關于二氧化氯可以殺滅芽孢的說法，但具體機理和實際效果并不詳。目前，國內使用二氧化氯用于自來水、中水等消毒非常成功的實例較少。由于所有氣體消毒劑溶解于水的能力較低，都存在非常不穩定、不安全、易揮發的因素，很難使水體中達到應有的余氯檢測量，故而，對自來水、游泳池等需要維持一定消毒藥量來說，二氧化氯消毒比較困難達標，其水體中余氯檢測值也較難得到保證。更何況，二氧化氯尚沒有氯氣那么高的氣壓可通過加氯機同水體形成暫時水合物的能力，所以，從技術上來講，大規模使用二氧化氯投加也還非常不現實。

通常認為，二氧化氯的消毒原理也是和氯氣一樣,少量二氧化氯先同水發生反應產生亞氯酸HClO2，亞氯酸是一種相當弱的弱酸，具有氧化漂白作用。

 2ClO2 + H2O  → HClO2 + HClO3

工業上一般并不直接使用二氧化氯，而是應用亞氯酸鈉溶液進行漂白。通過將立時產生的二氧化氯水溶液和過氧化鈉混合即可得到單一的亞氯酸鈉。

 2ClO2 + Na2O2 → 2NaClO2 + O2

亞氯酸鈉是一種軟性漂白劑，通過水解逐步釋放出亞氯酸，可以

臭   氧

臭氧的分子表達式為O3，通常狀態下是淺藍色氣體，并具有劇毒性。由于有一種魚腥臭味便得了這個不雅的稱謂。在-112OC凝聚為深藍色液體，在-192OC凝結為黑紫色固體。臭氧在水中的溶解能力很小，但比氧易溶于水。液態臭氧與液氧不能互溶。與氧氣相反，臭氧是非常不穩定的，在常溫下緩慢分解，200OC以上分解較快，且分解時釋放大量熱量。純的臭氧還容易爆炸[1，7]。 2O3  →  3O2   

就化學性質來說，無論在酸性、中性、堿性介質中，臭氧的氧化性比氧更強。正因為這一點，臭氧可用作殺生劑，能應用來對各種水體進行消毒和處理。也可以用于漂白棉、麻、紙張，以及對皮毛進行脫臭。

臭氧通常存在于高層大氣中，主要是通過太陽光中紫外線對氧分子的激活而生成的。高層大氣中的臭氧對地球生物包括人類都具有保護作用，它能吸收紫外線，從而使生命免受紫外線的傷害。

氧氣和空氣在放電的情況下可產生少量臭氧，因此在工作著的電機、高壓電器等附近也會發現它。比如處于長期工作狀態的復印機就有一些臭氧發出。夏季雷雨季節，雷電擊穿空氣同樣會產生一些臭氧。

臭氧的產生，先是氧氣O2被激發離解，形成高活化能力的原子氧，大部分原子氧很快再結合成氧O2，但少數氧原子則同氧O2反應生成臭氧O3 ：

 O2  +  O  →  O3   

另外，一些裝有高壓器件的家用電器也能產生微量的臭氧。由于臭氧會分解，所以一般空氣中的含量是很微的。但是，由于人需要呼吸空氣中的氧氣，如果某些環境空氣中臭氧含量超過1μg/m3時，則直接對人體健康造成傷害，濃度越高危害也就越大，因此，有些國家制定環保標準時對于環境空氣中臭氧含量也進行了強力限制。

臭氧可以在高電流強度下電解硫酸獲得，低溫時，在陽極放出的氧氣中可含有達30%的臭氧[1]。但是，這種辦法只能是在實驗室小量制備。因為硫酸是很強的酸，電極在強酸中不僅腐蝕消耗得迅速，而且材料也很不容易購買到。

在近20000V的電壓下，通過氧氣放電方式，世界上最先進的設備通過純氧所能產生的臭氧化氧氣可含10%的臭氧。現在可以用來小規模處理水消毒的臭氧發生器，大多是通過對壓縮空氣進行放電獲得臭氧的。這種設備所產生的臭氧濃度不會很高的，一般為1%-2%[8]。

由于臭氧的氧化能力很強，加之放電時會產生大量的熱能，故而放電電極容易損耗，所以必須定期更換放電電極。放電電極多由極為特殊材料構成，一般為高抗氧化的貴重金屬（象鉑金）或者合金復合材料組成。進行無聲放電激發空氣成臭氧化空氣的設備的電極表面還有一層電介質。因此，一套高質量的臭氧設備其價格是不菲的，產量稍大一點的設備就超過百萬元以上。

我們知道，空氣在高壓環境下放電還會生成一氧化氮和二氧化氮等有害物質，這些物質往往會在水中積累而形成致癌性的亞硝酸鹽。臭氧發生器同樣存在產生亞硝酸鹽這個問題，這是用戶需要清楚的。當然，亞硝酸鹽含氮，對于農作物增產很有好處，所以打雷下雨后的農作物長勢總是顯得非常好。

臭氧的氧化電位很高，就氧化消毒能力來講比氯更加優良，僅次于氟和高鐵酸鉀。因此在食品工業以及極個別的游泳場館也有采用臭氧發生器設備消毒的。近來，還有些專家主張可以小規模用來進行污水治理，但經過試用，治理效果并不好。

臭氧常處于不穩定狀態，特別是在水中的分解會隨著水溫的升高而增強。臭氧在水中分解時直接放出單原子氧[O]，因而具有強大的氧化消毒功效。臭氧由于分子小，能迅速擴散和滲透到水中的細菌、芽孢、病毒中，強力有效地氧化分解細菌、病毒、藻類物質的各種組織物質。此外，它不生成任何帶有特殊氣味的物質，在味覺、氣味、顏色方面可以很好地起到改善水質的作用[3]。它的這一特點決定其在食品工業方面應用是很有前途的。比如，規模較大的純凈水、礦泉水生產廠都是使用的臭氧發生器消毒。

但對于游泳池水的處理來講，由于臭氧不易溶于水，在水中的任何情況下都是不穩定的，只有水體同臭氧充分混合接觸才可能消毒有效，因此，臭氧消毒游泳池水必須安裝大型洗滌器才可行，而且池水量越大洗滌器就應該相應增大。一般來講，專用儲存洗滌器的水量至少應該是池水的三分之一以上，占用地方比較大。國外發達國家游泳池都是自建的較多，泳池較小，洗滌器也就不大。

同時，由于臭氧的毒性，游泳池水中的臭氧最大允許濃度不能超過0.01ml/l，空氣中的臭氧最大允許濃度不能超過0.001mg/m3(1μg/m3)。所以，經過臭氧消毒過的水在進入游泳池之前，必須利用活性炭來吸收多余的臭氧。這樣，泳池水體中便不存在剩余量，無法保證水體仍然具有效消毒作用，因而還需要設置一套采用諸如次氯酸鹽等輔助加藥消毒系統，使池水能夠保持0.5-1.0mg/l的余氯量[3]。在這之中，次氯酸鈉還能夠消耗一部分投入水中的過量臭氧：

 O3  + HClO  →  HClO2 + O2   

我們認為，對于游泳池消毒采用臭氧發

結   語

綜上所述，從消毒設備的發展趨勢上看，選擇一種更好的無毒無污染的方式更為理想化。但每一種消毒劑不可能沒有利弊的。從消毒能力上講，臭氧和次氯酸鈉都很好，但臭氧稍比次氯酸鈉滅菌更快速一些，水質方面也沒有太多的異味物質生成，不過作為液體的次氯酸鈉又比臭氧更好管理一些，水質也能夠充分保障達標。就設備所占空間大小來說兩者都相差無幾，只是次氯酸鈉發生器比臭氧發生器多需要一兩三平方米儲存食鹽的地方。從投資到設備使用來考慮，次氯酸鈉發生器消毒就比臭氧更具有優勢，投資較臭氧少得多，僅是臭氧的五分之一，設備運行更加穩定，北京鼎正環保技術有限公司次氯酸鈉發生器產品使用壽命還可達20年以上。運行成本方面，次氯酸鈉發生器耗電少，維修也方便，也更具有優勢。

不管是氯氣、臭氧還是二氧化氯氣體，不僅存在擴散和跑泄漏問題，而且它們的溶解性能都是比較差的，在藥物投加方面要做到像次氯酸鈉等液體消毒劑那樣方便準確是比較困難的。一般來講，它們通過發生器所形成的氣體氣壓大抵為常壓，不會高出大氣壓力多少，更不可能有近似液氯的壓力，也沒有真空加氯機這樣的投加設備，這是它投加困難達不到所要求水質標準的主要因素。

二氧化氯用作水消毒通過近些年的推廣使用，確有許多不盡人意的地方，實際運用效果和實驗室結果差別很大，藥物投加不能使水質達到規定指標，安全性也很差。這些缺陷是與二氧化氯的性質和運用技術有密切關系的，也與需求單位現有設備管理人員的知識水平有關。目前，國家也沒有針對二氧化氯制定一個比較完善統一的產品國家標準，也不能確定一套最為成熟可行的有效解決方案。盡管在全國召開了幾次有關二氧化氯的會議，但是，二氧化氯所表現出的不夠穩定之特性，表明對于二氧化氯參與漂白和消毒的機理還有待深入研究，二氧化氯在消毒領域和臭氧一樣仍然處于探索和產品改進階段。

消毒藥劑同治病藥物一樣，有無副作用，效果如何，也必須經過時間的檢驗。事實證明，在所有通用消毒藥劑中，次氯酸鈉仍然是比較穩定可靠的殺生劑。次氯酸鈉發生器經過許多年的發展和改進，建立了嚴密的國家標準，已經成為一種相當完善的實用性設備，很值得大范圍推廣。不過，各個生產單位良莠不齊，型號較多，用戶還是要多家比較，選擇從優。

當然，水處理技術也總是隨著科學技術的進步而不斷發展翻新的，出現越來越優異的氧化消毒處理技術并不令人驚奇。目前，北京鼎正環保技術開發有限公司就已經在雙氧水消毒設備、高鐵酸鹽綠色消毒劑發生器等方面取得了關鍵性的進展，這是具有世界先進水平的技術突破。雙氧水的消毒作用已經在醫用領域得到了充分認可，高鐵酸鹽的完全無害性更是證據確鑿。我們認為，具有優異環保性能和無毒害性的綠色消毒劑將是今后氧化消毒設備和藥劑發展的方向。我們完全有理由相信，綠色消毒藥劑必將逐步成為水體處理和衛生防疫領域的生力軍。