化学自习室移动版

一、 氯的化学性质 

氯气略溶于水，10℃时最大溶解度约1％。水中加入氯气后即能发生水解反应，生成次氯酸（HClO）。次氯酸是一种弱酸，进而在瞬间离解为H^＋和ClO^－ ：

由上述两个反应方程式可见，平衡受水中氢离子浓度的影响。

    氯和次氯酸不仅能与细菌作用，杀死细菌，也能与存在于水中的多种物质作用。氯是一种强氧化剂，平时的护肤、防晒等都是为了抗氧化。我们熟悉的84消毒液主要成分是次氯酸钠，标签明确写着“避免接触皮肤”。

当水中有氨存在时，氯和次氯酸极易与氨化合成各种氯胺 ：  

    NH₂Cl、NHCl₂及 NCl₃分别称为一氯胺、二氯胺和三氯胺。各种氯胺水解后，又变成次氯酸。因此它们也具有消毒杀菌的能力，但不及HClO强，而且杀菌作用进行的缓慢。

   氯胺在水中较为稳定，杀菌持续时间长。有些水厂会在加氯消毒的同时，还外加一些氨，形成一定量的氯胺。该方法称氯胺消毒法。

    讲了这么多，那什么是余氯呢？

二、总余氯的定义及分类

为保证水中所有病原细菌都能够受到氯的作用，水经过氯消毒接触一定时间后，应该有适量的剩余氯留在水中以保证持续的杀菌能力。

投加的氯除去与细菌和杂质作用消耗之后，剩余的部分称之为余氯。

游离氯：Cl₂

化合氯：NH₂Cl、NHCl₂及 NCl₃

总氯=游离氯+化合氯

由于化合氯及游离氯在消毒能力方面有很大差别，分别测定这两种余氯就显得颇为重要，为了进行区分，因此氯在水中存在的几种形式：

余氯（游离氯）：以次氯酸、次氯酸根或溶解元素氯形式存在的氯。

化合氯：以氯胺和有机氯胺形式存在的氯。

总氯：以游离余氯或化合氯或两者并存的形式存在的氯

三、氯化消毒

氯消毒起源于1850年，因其价格低廉、消毒效果好、使用方便，100多年来一直是国内外水厂的主要消毒剂。此外，在水处理工业工业中，氯除了用于给水消毒剂外，还常用作强氧化剂来处理含氰废水、含硫废水和废水脱色、除臭等，常常程为氯化处理。

1910年，美国第38届公共健康协会年会上，George A. Johnson回顾了饮用水中加氯消毒的情况，他提到早在1888年，氯消毒的效果已得到了认可，但是直到20年以后，氯消毒才被供水厂大规模的使用。氯消毒被推广使用以后，有效地控制了介水传播疾病，拯救了无数生命。其后，基于过滤和消毒的供水系统被美国工程院评为20世纪最伟大的工程技术成就之一。

氯气与水融合后会生成次氯酸，作为氯消毒剂。氯消毒有着成本低、杀菌消毒效果好、操作简便等优点，目前世界上绝大部分的自来水厂都选择用氯消毒。

四、饮用水中的消毒剂指标要求

水其实并没有大家想象的那么“无害”！在城市给水处理厂中，水经过混凝沉淀和过滤后能除去不少细菌和其他微生物，还必须进行水的消毒。消毒的目的是杀死水中的病原细菌和其他对人体健康有害的微生物。自然中的水当中往往含大量对人体有害的细菌与微生物，必须先经过消毒才能饮用。

  根据2023年4月1日实施的《生活饮用水卫生标准》GB5749-2022，生活饮用水消毒剂常规指标及要求如表1所示：

根据不同的消毒方式，监测指标也不相同：

1.采用液氯、次氯酸钠、次氯酸钙消毒方式时，应测定游离氯。

2.采用氯胺消毒方式时，应测定总氯。

3.采用臭氧消毒方式时，应测定臭氧。

4.采用二氧化氯消毒方式时，应测定二氧化氯;采用二氧化氯与氯混合消毒剂发生器消毒方式时，应测定二氧化氯和游离氯。两项指标均应满足限值要求，至少一项指标应满足余量要求。

    我国饮用水标准规定出厂水游离性余氯在接触30min后不应低于0.3 mg/L，在管网末梢不应低于0.05mg/L。最常用的就是添加消毒剂。氯消毒杀菌能力强，易贮存，处理成本低，操作使用简单，消毒持续性好、余氯的测定容易，运行管理方便。有成熟的使用经验和工艺等优点。为了保持自来水消毒效果和避免在管网输送到用户过程中有微生物的污染，管网末梢的自来水中余氯含量必须要在0.05mg/L以上，所以自来水会带有氯味。