化学性质
二氧化氯的结构式:2个0与CL的两个双键间的夹角为117.70±1.720,2个0与CL之间的距离相等,即D=1.784±0.01A。
二氧化氯的红外光谱:υ1945cm-1;υ2445cm-1;υ31108cm-1。
二氧化氯在四氯化碳中的紫外吸收:λmax 375nm及355nm,在263nm处还有一个弱吸收。
二氧化氯以AB2的共振结构存在。
二氧化氯分子的电子结构呈不饱和状态,但在水中,却不以二聚或多聚状态存在,这对二氧化氯在水中的迅速扩散是有利的。二氧化氯对光较为敏感。在水中溶解的二氧化氯,在436nm处的光解量子率为为0.2mol/E,在405nm处上升为1.0mol/E,其机理如下:
2CLO2+hυ━2CLO1-+20
CLO+H2O━H2CLO2
H2CLO2+CLO━HCLO3+HCL
2CLO2+hυ+H2O━HCLO3+HCL+20
因些,在实际应用中,二氧化氯必须避光保存,一般情况下,二氧化氯应现使用,现制备。直到现在才有了成品的二氧化氯消毒剂。
理论上,二氧化氯应为亚氯酸和氯酸的酸酐,即2CLO2+H2O━HCLO2+HCLO3,但是,在实际水处理条件下,Ph值为6~8时,二氧化氯却在水中有较大的安定性,其浓度可稳定在48h以上,这可从下式看出来:
水温20℃时,[HCLO2][HCLO3]/[CLO2]2=1.2×10-7。
只有在pH≥9碱性条件下,二氧化氯才发生歧化反应: 2CLO2+20H━CLO2+H2O 2.1 对CLO2氧化能力的影响因素。
具有负反应因素:CL2或对应的CLO2离子,CLO2-、CLO3-
具有促进的因素:溶解氧H2O2,Fe2+离子,CL-
对其不产生影响的因素:CO2-、Na+、Ca+2等离子
与无机盐反应
二氧化氯可将溶解水体的还原态铁、锰、除Cr6+外的其他重金属离子均十分有效,反应式:
2CL02+5Mn2++6H2O ---→ 5MnO2↓+2C-L+12H+ CLO2+5Fe(HCO3)2+3H2O ---→ 5Fe(OH)3↓+10CO2+CL-+H+
在除砷、氰根(CN-)方面把As3+氧化成砷酸,加熟石灰形成砷酸盐沉淀,把氰根直接氧化成无毒的碳酸及氮氧化物。
Fanton试剂
1940年,英国科学家Fanton发现, CLO2与H2O2在Fe2+的催化作用下,能形成[OH]羟基自由基,是一种无毒的强氧化剂,氧化能力超过臭氧O3,但生成时间很短,[OH]生成的数量及存在的时间,与CLO2的纯度有最密切的关系,[OH]可以直接去除COD,包括裂解并氧化苯环类物质。
[OH]羟基自由基在工业化的应用,目前,我公司已将有机废水COD为250,采用[OH]羟基自由基的方法,在45分钟的作用下,COD值为20。 作为氧化剂,二氧化氯的氧化能力比过氧化氢强,比臭氧弱,它们共存时,发生如下反应:
2CL02+H202+2OH- ---→ 2CL02-+2H20+02
CL02+03 ---→ CL03+02
CL03+CL03 ---→CL206
从以上反应电解食盐水复合型二氧化氯发生器,新产生的二氧化氯、过氧化氢,臭氧相互间会消耗,难于起到复合增效的作用,但在作用的过程中,同时生成了[OH]羟基自由基,采用电解法去除COD,已是环保行业的常识,化学法生成[OH]羟基自由基,应用该技术去除COD或对苯环类废水的水解处理比电解法成本低,环保设备的造价可减少一半以上,而且迅速有效,我公司对医药废水的实验处理中,采用[OH]羟基自由基的方法,已取得令人惊喜的结果,COD为4600,作用45分钟,COD值900.