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CHCl3 14
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QSAR 101
2．4．1 定量构效关系QSAR 101
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ClO2 274
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ClO2 282
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ClO2 355
4．5．3 KClO3的产率 356
4．5．4 草酸还原氯酸盐生成ClO2 357
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