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第1章 二氧化氯消毒剂1

1．1 水消毒1

1．1．1 水消毒剂2

1．1．2 液氯消毒2

1．1．3 臭氧消毒3

1．1．4 紫外线消毒4

1．1．5 氯胺消毒6

1．1．6 二氧化氯消毒7

1．2 二氧化氯的历史8

1．3 二氧化氯化学9

1．3．1 二氧化氯的一般化学性质9

1．3．2 ClO2与无机物反应11

1．3．3 ClO2与有机物反应12

1．4 二氧化氯的优良性能13

1．4．1 液氯氯化形成CHCl3等有机卤代物14

1．4．2 二氧化氯消毒几乎不形成CHCl314

1．4．3 二氧化氯具有良好的杀菌效果15

1．4．4 二氧化氯对水中病毒、藻类和浮游动物的优良失活效果16

1．4．5 二氧化氯及其消毒水的致突变性17

1．4．6 ClO2、ClO2和ClO3的一般毒性19

1．4．7 二氧化氯对水中无机和有机污染物的去除效果21

1．5 二氧化氯发生技术23

1．5．1 亚氯酸盐法发生二氧化氯23

1．5．2 氯酸盐法制备二氧化氯24

1．6 二氧化氯分析技术25

1．6．1 ClO2和Cl2有关的化学反应和分析方法26

1．6．2 水中ClO2等氯氧化物的常量分析方法27

1．6．3 流动注射分析及其联用技术测定水中ClO2、Cl2、ClO2-和ClO3-32

1．6．4 水中低含量ClO2、ClO2-、ClO3-和BrO3-的测定技术34

1．6．5 空气中二氧化氯的测定技术39

1．7 二氧化氯正在被认可41

第2章 二氧化氯的化学原理43

2．1 二氧化氯的物理性质43

2．1．1 ClO2的物理性质44

2．1．2 二氧化氯的分子结构45

2．1．3 ClO2的蒸气压、溶解度和密度46

2．2 二氧化氯的化学性质50

2．2．1 ClO2与无机物的反应52

2．2．2 ClO2与有机化合物的反应59

2．3 水中ClO2与无机和有机化合物的反应速率常数81

2．3．1 反应速率定律81

2．3．2 反应速率常数的测量方法82

2．3．3 水中ClO2与无机和有机化合物反应涉及的概念86

2．3．4 无机物消耗ClO2的反应速率常数分析91

2．3．5 有机化合物消耗ClO2的反应速率常数分析94

2．3．6 无机和有机化合物与ClO2的反应小结100

2．4 ClO2氧化取代酚的定量构效关系QSAR101

2．4．1 定量构效关系QSAR101

2．4．2 ClO2氧化取代酚的QSAR研究中的方法105

2．4．3 ClO2氧化取代酚的QSAR中的预测变量及其相关性106

2．4．4 QSAR应用实例118

2．4．5 ClO2与酚类化合物反应的QSAR小结119

2．5 ClO2氧化取代酚的QSAR中的其他方法120

2．5．1 计算方法121

2．5．2 主成分及相关分析122

2．5．3 24种取代酚的QSAR模型的重新检验123

2．5．4 ClO2氧化取代酚反应速率常数的聚类分析125

2．6 二氧化氯与苯酚的单电子转移反应理论128

2．6．1 计算方法129

2．6．2 从头算量化剖析结果129

2．7 二氧化氯的光化学反应性能133

2．7．1 二氧化氯的热反应性134

2．7．2 二氧化氯的光反应性134

第3章 二氧化氯消毒的优良性能138

3．1 二氧化氯对氯仿形成的影响138

3．1．1 测量方法138

3．1．2 ClO2对CHCl3形成的影响138

3．1．3 ClO2杀菌效果142

3．1．4 ClO2对模拟化合物形成CHCl3的影响142

3．1．5 二氧化氯的独特性质144

3．2 二氧化氯和氯混合消毒剂对氯仿形成的影响147

3．2．1 模拟水样和CHCl3测量方法147

3．2．2 ClO2/Cl2混合消毒剂对CHCl3生成的影响149

3．2．3 低浓度ClO2/Cl2混合消毒剂对CHCl3和ClO2-形成的影响153

3．2．4 ClO2、Cl2以及ClO2/Cl2混合消毒剂形成CHCl3反应历程156

3．3 二氧化氯对水中无机污染物的去除效果161

3．3．1 工艺流程和投ClO2方式162

3．3．2 ClO2对Fe2+的去除效果163

3．3．3 ClO2对Mn2+的去除效果165

3．3．4 ClO2对硫化物的去除效果166

3．3．5 ClO2对氰化物(CN-)的去除效果167

3．3．6 ClO2对不同浓度Fe2+，Mn2+，S2-和CN-的去除效果168

3．3．7 ClO2与水中无机还原性离子的反应169

3．4 二氧化氯对水中酚类化合物的去除效果171

3．4．1 处理工艺和方法172

3．4．2 ClO2对苯酚的处理效果及其形成氯代酚的影响172

3．4．3 不同投ClO2点对苯酚去除效果的影响174

3．4．4 ClO2对其他酚类化合物的去除效果175

3．5 二氧化氯对水中细菌的灭菌效果178

3．5．1 研究方法178

3．5．2 二氧化氯对细菌的灭菌效果179

3．5．3 其他因素对杀菌效果的影响186

3．6 二氧化氯对水中病毒、藻类和浮游动物的失活效果188

3．6．1 微生物失活方法189

3．6．2 ClO2对病毒的失活效果190

3．6．3 ClO2对水中藻类和浮游动物的杀灭效果194

3．6．4 对病毒失活机理的探讨197

3．7 二氧化氯对乙肝病毒的失活效果197

3．7．1 乙肝病毒失活判断方法198

3．7．2 二氧化氯对乙肝病毒的失活效果199

3．8 二氧化氯对水中流感病毒的消毒效果203

3．8．1 灭活病毒方法和步骤204

3．8．2 二氧化氯灭活水中流感病毒的效果204

3．9 二氧化氯失活隐孢子虫卵囊207

3．9．1 失活率评估208

3．9．2 CT参数和体外脱卵囊方法214

3．9．3 温度和pH值对ClO2失活卵囊的影响216

3．10 二氧化氯和液氯消毒饮用水致突变性的比较221

3．10．1 水样富集、GC/MS测试和Ames试验方法221

3．10．2 二氧化氯和液氯氯化的致突变性223

3．10．3 二氧化氯和液氯对水中有机卤代物形成的影响227

3．10．4 影响饮用水中致突变作用的因素及机理探讨231

3．10．5 说明几个问题232

3．11 饮用水中典型有机卤代物体外致突变性232

3．11．1 受试物和Ames试验233

3．11．2 8种有机卤代物的Ames试验结果234

3．11．3 有机卤代物致突变机理探讨238

3．12 二氧化氯、亚氯酸盐和氯酸盐水溶液致突变性239

3．12．1 菌株、受试物、Ames试验和微核试验方法240

3．12．2 ClO2、NaClO2和NaClO3水溶液Ames试验241

3．12．3 ClO2、NaClO2和NaClO3水溶液小鼠微核试验246

3．13 水中二氧化氯及其副产物的一般毒性248

3．13．1 C1O2、ClO2-和ClO3-的毒理学问题248

3．13．2 水中ClO2、ClO2-和ClO3-的一般毒性252

第4章 二氧化氯发生技术260

4．1 亚氯酸钠法制备二氧化氯260

4．1．1 氯氧化法261

4．1．2 酸化法266

4．1．3 过硫酸盐氧化法269

4．1．4 亚氯酸钠/电化学法发生ClO2技术270

4．2 氯酸盐法制备二氧化氯273

4．2．1 氯酸盐的物理化学性质273

4．2．2 氯酸盐法制备ClO2274

4．2．3 氯酸盐法发生ClO2的理论基础275

4．2．4 硫酸盐法ClO2制备的类型277

4．2．5 组合工艺或综合系统发生ClO2282

4．2．6 几种生产ClO2的工艺流程284

4．3 由亚氯酸钠发生ClO2的新方法293

4．3．1 NaClO2/乳酸体系形成ClO2的速率294

4．3．2 乳酸体系的动力学和机理309

4．3．3 乳酸体系机理的验证343

4．4 一种新的二氧化氯发生方法和装置350

4．4．1 一种新的二氧化氯发生方法350

4．4．2 二氧化氯发生装置351

4．4．3 新方法和装置的特征353

4．5 电解法从HCl制备氯酸盐354

4．5．1 电解法制备氯酸盐354

4．5．2 在气体发生装置中用KClO3制备ClO2355

4．5．3 KClO3的产率356

4．5．4 草酸还原氯酸盐生成ClO2357

4．6 电解法制备二氧化氯358

4．6．1 氯酸和氯酸盐法发生ClO2的优点359

4．6．2 电解池和ClO2发生系统360

4．6．3 连续ClO2工艺过程364

4．6．4 离子交换树脂和离子交换膜367

4．6．5 阴极电解液和阴极材料369

4．6．6 多孔性支撑材料369

4．6．7 其他构型电解池369

4．6．8 还原剂370

4．6．9 HClO3的浓缩370

4．6．10 该工艺的改进371

4．6．11 应用实例372

第5章 二氧化氯的应用375

5．1 二氧化氯在饮用水消毒中的监测要求和控制375

5．1．1 ClO2消毒管理一般现状375

5．1．2 USEPA饮用水中使用ClO2的20年377

5．1．3 ClO2未来应用中需要注意和解决的问题381

5．1．4 丹佛再生工厂使用二氧化氯的经验383

5．1．5 二氧化氯在宾县水厂的应用398

5．2 使用二氧化氯控制三卤甲烷420

5．2．1 生产规模处理厂421

5．2．2 中间试验工厂422

5．2．3 最优化阶段423

5．2．4 长期性评价425

5．2．5 生产规模的实现428

5．3 二氧化氯和氯：预氧化剂用于饮用水厂杀藻类432

5．3．1 藻类及其氧化程序433

5．3．2 氯为预氧化剂435

5．3．3 二氧化氯作为预氧化剂437

5．3．4 藻类悬浮液中三卤甲烷的形成439

5．3．5 两种氧化剂的效率比较440

5．3．6 在兰特水司应用ClO2作预氧化剂的实施440

5．4 二氧化氯对直流式冷却系统的防污塞处理443

5．4．1 冷却系统及其存在的问题443

5．4．2 生物玷污过程的研究方法448

5．4．3 已被生物污染的系统的清除方法450

5．4．4 二氧化氯控制生物污染452

5．5 二氧化氯在煤气废水处理中的应用458

5．5．1 煤气厂概况459

5．5．2 ClO2对煤气废水处理的可行性研究460

5．6 二氧化氯在石油污染地下水治理中的应用465

5．6．1 研究区及治理工程概况466

5．6．2 二氧化氯去除石油污染物的可行性研究467

5．6．3 工程应用469

5．7 二氧化氯处理医院污水470

5．7．1 ClO2消毒剂鉴定和研究方法470

5．7．2 ClO2对“消毒剂鉴定”规定细菌的灭菌效果471

5．7．3 ClO2对医院污水的灭菌效果472

5．7．4 ClO2对医院污水中细菌的灭菌效果473

5．7．5 ClO2和O3对医院污水中细菌的灭菌效果比较475

5．7．6 ClO2对医院污水中有机物的处理效果475

5．7．7 影响处理效果的因素477

5．7．8 ClO2处理医院污水的工程运行参数及运行费用估算479

5．8 二氧化氯处理印染废水480

5．8．1 ClO2处理染料废水的可行性分析481

5．8．2 混凝/二氧化氯组合法处理印染废水487

5．9 二氧化氯用于杀灭成熟斑贻贝490

5．9．1 贻贝的收集492

5．9．2 试验系统493

5．9．3 化学分析497

5．9．4 统计分析497

5．9．5 一次性接触对成熟斑贻贝的杀灭效果498

5．9．6 间歇式接触对成熟斑贻贝的杀灭效果500

5．9．7 连续式接触对成熟斑贻贝的杀灭效果503

5．9．8 ClO2和NaOCl的成本比较508

5．10 氯化对斑贻贝和黑斑贻贝的影响509

5．10．1 氯化工艺509

5．10．2 贻贝的收集510

5．10．3 致死率计算510

5．10．4 致死率试验中斑贻贝和黑斑贻贝的大小分布510

5．10．5 温度、氯浓度和致死率之间的关系511

5．10．6 黑斑贻贝和斑贻贝概率单位表示的致死率对时间的关系512

5．11 饮用水ClO2消毒中半挥发性有机副产物的检测513

5．11．1 ClO2处理和水样制备514

5．11．2 2-叔丁基马来酸酐的合成516

5．11．3 多光谱分析技术516

5．11．4 多光谱鉴定分析518

5．12 饮用水消毒中亚氯酸根离子和氯酸根离子的检测529

5．12．1 水样及其保存530

5．12．2 ClO2-和ClO3-的测定531

5．12．3 ClO2-和ClO3-分析的质量控制及消毒系统数据531

5．12．4 饮用水厂消毒系统536

5．12．5 各消毒系统中ClO2-和ClO3-分析538

5．13 二氧化氯在注水采油中的应用545

5．13．1 二氧化氯在注水采油中的应用546

5．13．2 ClO2的作用机理探讨549

5．14 二氧化氯处理高浓度含氰废水550

5．14．1 pH值对二氧化氯除氰效果的影响551

5．14．2 二氧化氯处理含氰废水的工程实例551

5．14．3 处理结果553

5．15 二氧化氯在水产养殖中的应用554

5．15．1 ClO2在水产养殖中的作用555

5．15．2 ClO2在水产动物疾病防治中的具体应用558

5．16 二氧化氯在医疗上的应用559

5．16．1 在临床医疗中的应用560

5．16．2 防止皮肤组织红肿563

5．16．3 ClO2在医院其他方面的应用564

参考文献566