在水處理過程中目前國際上普遍采用的消毒劑主要有4種：液氯、氯胺、二氧化氯(ClO2)和臭氧。ClO2是一種極具前景的消毒劑，與其它消毒劑相比，ClO2有如下優(yōu)點：對水體中的病毒、微生物及藻類具有更強烈的殺滅能力；消毒效果為液氯消毒的2.5倍(同等條件下可減少用量)；對pH的適應范圍更大、殺菌效果更穩(wěn)定；同時ClO2還可去除臭、除色、除氧化鐵、除錳等物質；ClO2不與氨和大多數(shù)胺類起反應，對含氨氮的富營養(yǎng)化水體，ClO2投加量稍增加便可以保持很強消毒的效果等。

在水處理過程中進行消毒的目的是為了殺死水中的致病微生物，以達到安全使用的要求,然而消毒劑本身和其它副產(chǎn)物所帶來的二次污染使水消毒技術在提高了水的生物安全性的同時降低了其化學安全性。1974年科學家首次發(fā)現(xiàn)氯消毒能導致鹵甲烷、鹵乙酸等“三致”(致癌、致畸、致突變)化合物的產(chǎn)生，從此拉開了對消毒劑進行化學和生物安全性探討的序幕。盡管同其它消毒劑相比，ClO2有著無可比擬的優(yōu)點，但在其消毒過程中的化學和生物安全性問題是不能忽略的。文章對ClO2消毒技術中的所產(chǎn)生的二次污染物的種類和危害、來源及其控制和去除方法進行了綜述。

1二次污染物的種類和危害

ClO2消毒過程中產(chǎn)生的二次污染物主要分為三類：①ClO2本身即是一種污染物；②被ClO2還原而生成的無機污染物，主要是ClO2-ClO3-和Cl2；③被ClO2氧化而生成的有機污染物，主要是少量揮發(fā)性有機物如三鹵甲烷(THMs)和非揮發(fā)性有機物乙醛、乙二醛等。ClO2消毒過程中產(chǎn)生的主要是氧化副產(chǎn)物而不是氯化副產(chǎn)物，因此有機副產(chǎn)物的種類和數(shù)量都較少，通常檢測不到。目前已經(jīng)證明的有機副產(chǎn)物主要是揮發(fā)性有機物三鹵甲烷(THMs)、和非揮發(fā)性有機物乙醛、乙二醛，但量都很少，遠遠小于氯消毒產(chǎn)生的有機副產(chǎn)物。

1.1ClO2的危害

二氧化氯是一種易爆炸的綠色氣體。當空氣中的二氧化氯濃度大于10%或水溶液濃度大于30%時都易于發(fā)生爆炸。工業(yè)上經(jīng)常使用空氣和惰性氣體沖淡二氧化氯，使其濃度小于8%～10%。將其溶解于水時，二氧化氯的水溶液為6～8mg/L。二氧化氯溶液須置于陰涼處，嚴格密封，于避光的條件下才能穩(wěn)定。因此在使用過程中要注意安全。

作為一種消毒劑，ClO2本身也會有一定的毒害作用，主要表現(xiàn)為：

(1)ClO2的強氧化性對造血系統(tǒng)的影響。ClO2作為氧化劑不僅能把紅血球中的血紅蛋白氧化，使之不能輸氧，而且會增加血紅蛋白的脆性，使之容易破裂而縮短壽命，導致溶血性貧血。

(2)ClO2對人體神經(jīng)系統(tǒng)的毒害。ClO2可能會抑制甲狀腺激素的分泌，引起小腦機能下降，使神經(jīng)系統(tǒng)受損。

1.2無機污染物的危害

無機污染物ClO2-、ClO3-和Cl2與ClO2有相似的毒害作用，并且毒害作用都大于ClO2的，其中ClO2-的毒害作用最強。

1.3有機污染物的危害

揮發(fā)性有機物如三鹵甲烷(THMs)是世界公認的“三致”物質，已成為多數(shù)國家和組織的控制指標之一。大量的研究已經(jīng)證實了這一點。非揮發(fā)性有機物乙醛、乙二醛等是可疑致癌物質，其危害需進一步證實。

表1ClO2消毒技術中的二次污染及其危害

2二次污染物的來源

2.1無機污染物的來源

ClO2消毒過程中所產(chǎn)生的無機污染物ClO2-、ClO3-和Cl2主要通過ClO2制備過程中生產(chǎn)原料帶入、ClO2自身的歧化反應、ClO2發(fā)生氧化還原反應等途徑產(chǎn)生，并且各種途徑常常是同時發(fā)生。在實際應用中所產(chǎn)生的ClO2-、ClO3-和Cl2是各種途徑的綜合。一般來說，ClO2-、ClO3-和Cl2以ClO2發(fā)生氧化還原反應而產(chǎn)生為主。

(1)ClO2的制備過程

ClO2-ClO3-和Cl2的量由發(fā)生器所采用的原料以及原料的濃度、反應工藝、所產(chǎn)出的ClO2的純度決定。ClO2-ClO3-和Cl2的量與所用原料有關。ClO2發(fā)生的主要化學原料為NaClO2、NaClO3，這些原料不可避免地會進入到產(chǎn)品中，無論哪一種ClO2產(chǎn)品，除有ClO2外還含有數(shù)量比例不等的ClO2和ClO3-；無論哪一種ClO2產(chǎn)品投加到水處理系統(tǒng)中都會增加水中ClO2和ClO3-的量。同時在NaClO2商品中一般都含有一定數(shù)量的NaClO3雜質，NaClO2的存儲不當或存儲時間過長都有可能增加副產(chǎn)物的量。

ClO2-ClO3-和Cl2的量與原料的濃度有關。采用NaClO2與Cl2反應工藝中有如下反應式([Cl2O2]為反應產(chǎn)生的活性中間體)：

Cl2+ClO2-=ClO2+Cl-(1)

Cl2+ClO2-=[Cl2O2]＋Cl-(2)

[Cl2O2]=ClO2+Cl2(3)

[Cl2O2]+ClO2=ClO2+Cl-(4)

ClO2-+Cl2+H2O=ClO3-+Cl-+H+(5)

若兩種原料的濃度都較高，且Cl2稍過量，中間體可迅速形成，并通過(2)式和(3)式不斷循環(huán)。在這種情況下很少有ClO3-產(chǎn)生，ClO2-主要由ClO2在水中反應而產(chǎn)生，而不是由原料帶來(Cl2稍過量使得原料ClO2-反應完全)。若兩種原料的濃度都較低或Cl2大大超量，則會形成ClO3-。

不同的反應工藝產(chǎn)生的副產(chǎn)物不同。亞氯酸鈉與氯氣反應工藝主要產(chǎn)生ClO2-。國內大多數(shù)企業(yè)都采用NaClO3和HCl為原料的反應工藝，主要產(chǎn)生ClO3-，反應式為：NaClO3+HCl=ClO2+Cl2+H2O+NaCl(6)此反應的理論轉化率不高，大量未反應的ClO3-直接進入水體，同時此反應生成的Cl2通過(5)式產(chǎn)生更多的ClO3-。

表2不同反應工藝下產(chǎn)生二次污染物的差異