二氧化氯是一種化學(xué)式為ClO 2的化合物，在11°C以上以黃綠色氣體存在，在-59°C至11°C之間以紅棕色液體存在，在冷時(shí)以亮橙色晶體存在。它是一種氧化劑，能夠?qū)⒀蹀D(zhuǎn)移到多種基質(zhì)上，同時(shí)通過氧化還原（氧化還原）獲得一個(gè)或多個(gè)電子。當(dāng)它進(jìn)入水中時(shí)不會(huì)水解，通常以溶解于水中的氣體形式處理。二氧化氯的潛在危害包括健康問題，爆炸性和起火。[4]
二氧化氯于1811年發(fā)現(xiàn)，已廣泛用于造飲用水處理。最近的發(fā)展已將其應(yīng)用擴(kuò)展到食品加工，房屋和車輛的消毒，根除霉菌，空氣消毒和氣味控制，游泳池的處理，牙科應(yīng)用和傷口清潔。
該化合物已被欺詐性地作為可治療多種疾病的可食性藥物銷售，包括兒童自閉癥[5]和COVID-19。[6] [7] [8]曾接受二氧化氯灌腸劑治療兒童自閉癥的兒童遭受了危及生命的疾病。[5]在美國食品和藥物管理局（FDA）曾表示，攝入或其他內(nèi)部使用二氧化氯（比牙醫(yī)指導(dǎo)下口服或者其他清洗）沒有健康的好處，它不應(yīng)該以任何理由在內(nèi)部使用。[9] [10]
結(jié)構(gòu)與粘接
ClO 2分子具有奇數(shù)個(gè)價(jià)電子，因此是順磁性 基團(tuán)。它的電子結(jié)構(gòu)一直困擾著化學(xué)家，因?yàn)樗锌赡艿?/span>路易斯結(jié)構(gòu)都不十分令人滿意。1933年，LO Brockway提出了一種涉及三電子鍵的結(jié)構(gòu)。[12]化學(xué)家利納斯·鮑林（Linus Pauling）進(jìn)一步發(fā)展了這個(gè)想法，并得出了兩個(gè)共振結(jié)構(gòu)，其中一方面涉及雙鍵，另一方面涉及單鍵加三電子鍵。[13]在鮑林（Pauling）看來，后一種結(jié)合應(yīng)代表比雙鍵稍弱的鍵。在分子軌道理論中，如果將第三電子置于反鍵軌道上，這種想法很普遍。后來的工作證實(shí)，占據(jù)最高的分子軌道確實(shí)是一個(gè)不完全填充的反鍵軌道。[14]
準(zhǔn)備
亞氯酸鹽的氧化
2 NaClO 2 + Cl 2 →2 ClO 2 + 2 NaCl
傳統(tǒng)上，用于消毒的二氧化氯是由亞氯酸鈉或亞氯酸鈉- 次氯酸鈉方法制成的：
2 NaClO 2 + 2 HCl + NaOCl→2 ClO 2 + 3 NaCl + H 2 O
或亞氯酸鈉- 鹽酸法：
5 NaClO 2 + 4 HCl→5 NaCl + 4 ClO 2 + 2 H 2 O
或亞氯酸鹽- 硫酸法：
4 氯?
2+ 2 H 2 SO 4 →2 ClO 2 + HClO 3 + 2 SO2-
4+ H 2 O + HCl
這三種方法均可以產(chǎn)生具有高亞氯酸鹽轉(zhuǎn)化率的二氧化氯。與其他工藝不同，亞氯酸鹽-硫酸法可生產(chǎn)完全不含氯的二氧化氯，但要生產(chǎn)等量的二氧化氯，則需要增加25％的亞氯酸鹽。或者，過氧化氫可以有效地用于小規(guī)模的應(yīng)用中。[11]
減少氯酸鹽
在實(shí)驗(yàn)室中，二氧化氯也可以通過氯酸鉀與草酸反應(yīng)制得：
2 KClO 3 + 2 H 2 C 2 O 4 →K 2 C 2 O 4 + 2 ClO 2 + 2 CO 2 + 2 H 2 O2 KClO 3 + H 2 C 2 O 4 + 2 H 2 SO 4 →2 KHSO 4 + 2 ClO 2 + 2 CO 2 + 2 H 2 O
如今，世界上超過95％的二氧化氯是由還原氯酸鈉制成的，用于紙漿。它可以在強(qiáng)酸溶液中與合適的還原劑（例如甲醇，過氧化氫，鹽酸或二氧化硫）高效生產(chǎn)。[11]現(xiàn)代技術(shù)基于甲醇或過氧化氫，因?yàn)檫@些化學(xué)方法可實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)性，并且不會(huì)共同產(chǎn)生元素氯。總體反應(yīng)可寫為：[16]
氯酸鹽+酸+還原劑→二氧化氯+副產(chǎn)物
作為一個(gè)典型的例子，據(jù)信氯酸鈉與鹽酸在單個(gè)反應(yīng)器中的反應(yīng)通過以下途徑進(jìn)行：
氯?
3+ Cl-
+ H+
→ ClO?
2 + HOCl氯?
3+ 氯?
2+ 2 小時(shí)+
→2個(gè) ClO
2+ H
2?次氯酸 + 氯-
+ H+
→ Cl
2+ H
2?
給出整體反應(yīng)
2個(gè) 氯?
3+ 2 氯-
+ 4 小時(shí)+
→2個(gè) ClO
2+ Cl
2+ 2 小時(shí)
2?。
商業(yè)上更重要的生產(chǎn)路線使用甲醇作為還原劑，并使用硫酸來提高酸度。不使用基于氯化物的工藝的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，不會(huì)形成元素氯，而硫酸鈉對制漿廠來說是一種有價(jià)值的化學(xué)藥品，是副產(chǎn)品。這些基于甲醇的工藝具有很高的效率，并且可以非常安全。[11]
自1999年以來，使用氯酸鹽，過氧化氫和硫酸的變型工藝已越來越多地用于水處理和其他小規(guī)模消毒應(yīng)用，因?yàn)樵摴に嚳筛咝a(chǎn)無氯產(chǎn)品。
其他過程
電解亞氯酸鹽溶液也可以產(chǎn)生非常純的二氧化氯：[17]
2 NaClO 2 + 2 H 2 O→2 ClO 2 + 2 NaOH + H 2
氣固法可以產(chǎn)生高純度的二氧化氯氣體（空氣或氮?dú)庵械?.7％），該方法使稀氯氣與亞氯酸鈉固體反應(yīng)[17]。
2 NaClO 2 + Cl 2 →2 ClO 2 + 2 NaCl
處理屬性
在高于10 kPa的分壓[11]時(shí)（或在STP時(shí)氣相濃度大于空氣中10％的體積），ClO 2可能爆炸分解為氯和氧。分解可以通過光，熱點(diǎn)，化學(xué)反應(yīng)或壓力沖擊來引發(fā)。因此，二氧化氯氣體從不以濃縮形式處理，而是幾乎總是以0.5至10克/升的濃度范圍在水中作為溶解氣體處理。它的溶解度在較低的溫度下會(huì)增加，因此，當(dāng)以高于3克/升的濃度存儲(chǔ)時(shí)，通常使用冷凍水（5°C）。在許多國家，例如美國，二氧化氯氣體可能不會(huì)以任何濃度輸送，并且?guī)缀蹩偸鞘褂枚趸劝l(fā)生器在施工現(xiàn)場產(chǎn)生。[11]在某些國家，[ 哪個(gè)？]低于每升3克中濃度的二氧化氯溶液可以通過陸地運(yùn)輸，但是，它們是相對不穩(wěn)定的，并迅速惡化。
水處理
尼亞加拉瀑布，紐約，水處理廠首先使用二氧化氯用于飲用水處理在1944年用于銷毀“味道和氣味產(chǎn)生的酚類化合物 ”。[19]：4-17 [20] 1956年，比利時(shí)布魯塞爾從氯氣改為二氧化氯，將二氧化氯作為飲用水消毒劑大規(guī)模使用。[20]它在水處理中最常見的用途是在飲用水氯化之前用作預(yù)氧化劑，以破壞天然水雜質(zhì)，否則這些雜質(zhì)會(huì)在接觸游離氯時(shí)產(chǎn)生三鹵甲烷。[24] [25] [26]三鹵甲烷是可能的致癌消毒副產(chǎn)物[27]，與副水中的天然有機(jī)物氯化有關(guān)。[26]在氨和胺[ 需要引證 ]的情況下以及在水分配系統(tǒng)中控制生物膜 時(shí)，二氧化氯在pH值超過7，[19]：4-33時(shí)也優(yōu)于氯。[26]二氧化氯在許多工業(yè)用水處理應(yīng)用中用作殺菌劑，包括冷卻塔，工藝用水和食品加工。[28]
二氧化氯的腐蝕性不及氯，并且對軍團(tuán)菌的控制更為出色。[20] [29] 二氧化氯優(yōu)于其他一些二次水消毒方法，因?yàn)槎趸仁?/span>EPA注冊的殺菌劑，不受pH值的負(fù)面影響，不會(huì)隨著時(shí)間的流逝而失去功效（細(xì)菌不會(huì)對其產(chǎn)生耐藥性） ），并且不會(huì)受到通常用于飲用水腐蝕抑制劑的二氧化硅和磷酸鹽的負(fù)面影響。
它是作為消毒劑比對水性病原體大多數(shù)情況下，如氯更有效的病毒，[30] 的細(xì)菌和原生動(dòng)物 -包括囊腫的賈第鞭毛蟲和卵囊的隱孢子蟲。[19]：4-20–4-21
在水處理中使用二氧化氯會(huì)導(dǎo)致副產(chǎn)物亞氯酸鹽的形成，目前在美國，飲用水中的亞氯酸鹽含量上限為百萬分之一。[19]：4-33 該EPA標(biāo)準(zhǔn)將二氧化氯在美國的使用范圍限制為相對高質(zhì)量的水，因?yàn)檫@可以最大程度地減少亞氯酸鹽的濃度或要用鐵基凝結(jié)劑處理的水（鐵可以將亞氯酸鹽還原為氯化物）。[ 需要引用 ]
在公共危機(jī)中使用
二氧化氯作為氧化劑或消毒劑有許多用途。[11]二氧化氯可用于空氣消毒[31]，并且是2001年炭疽熱襲擊后用于美國建筑物凈化的主要藥劑。[32]的災(zāi)害發(fā)生后颶風(fēng)在新奧爾良，路易斯安那州，和周圍墨西哥灣，二氧化氯被用于消滅危險(xiǎn)模具從被洪水淹沒水房屋。[33]
在解決COVID-19大流行時(shí)，美國環(huán)境保護(hù)局發(fā)布了許多符合其用于因果冠狀病毒的環(huán)境措施標(biāo)準(zhǔn)的消毒劑清單。[34] [35]有些是基于亞氯酸鈉的，亞氯酸鈉被活化為二氧化氯，盡管每種產(chǎn)品使用不同的配方。EPA清單上的許多其他產(chǎn)品都含有次氯酸鈉，其名稱相似，但不應(yīng)與亞氯酸鈉混淆，因?yàn)樗鼈兙哂蟹浅２煌幕瘜W(xué)作用方式。
其他消毒用途
二氧化氯可以用作熏蒸劑處理，以“消毒”諸如發(fā)霉和發(fā)霉的藍(lán)莓，樹莓和草莓等水果。[36]
二氧化氯可用于在屠宰后通過噴霧或浸泡將其消毒。[37]
二氧化氯可用于內(nèi)窺鏡的消毒，例如商品名為Tristel的內(nèi)窺鏡。[38]它也可以三件套形式使用，包括預(yù)先用表面活性劑進(jìn)行預(yù)清洗，以及隨后用去離子水和低含量的抗氧化劑沖洗。[39]
二氧化氯可用于控制進(jìn)水口中的斑馬和斑貝貽貝。[19]：4-34
已證明二氧化氯對根除臭蟲有效。[40]
假醫(yī)學(xué)
二氧化氯被偽裝成一種神奇的藥物，用于治療從腦癌到艾滋病的各種疾病。灌腸劑二氧化氯是童年應(yīng)該治愈自閉癥，導(dǎo)致投訴到FDA報(bào)告威脅生命的反應(yīng)，[41] ，甚至死亡。[42] 二氧化氯被重新標(biāo)記為多種品牌名稱，包括但不限于MMS，Miracle Mineral Solution和CD規(guī)程。[43]二氧化氯的醫(yī)學(xué)特性沒有科學(xué)依據(jù)，F(xiàn)DA已警告不要使用二氧化氯。[44] [45]
其他用途
二氧化氯被用作氧化劑用于破壞酚類在廢水流和在動(dòng)物副產(chǎn)物（渲染）植物的空氣洗滌器的氣味控制。[19]：4-34也可用在生成二氧化氯的包裝中，用作汽車和船上的除臭劑，該包裝被水活化后留在船上或汽車中過夜。
水和補(bǔ)品中的安全問題[
二氧化氯是有毒的，因此需要限制其接觸以確保其安全使用。在美國國家環(huán)境保護(hù)局已經(jīng)設(shè)定的0.8毫克/升二氧化氯的最大水平，飲用水。[46]所述的職業(yè)安全和健康管理局（OSHA），所述的一個(gè)機(jī)構(gòu)美國勞工部，已建立起一個(gè)8小時(shí)允許暴露極限為0.1ppm在空氣（0.3 毫克 / 米3與二氧化氯的工作）的人。[47]
2010年7月30日以及2010年10月1日再次，美國食品和藥物管理局警告不要使用產(chǎn)品“ 奇跡礦物質(zhì)補(bǔ)充劑 ”或“ MMS”，該產(chǎn)品根據(jù)說明進(jìn)行配制會(huì)產(chǎn)生二氧化氯。MMS已被推銷為多種疾病的治療方法，包括HIV，癌癥，自閉癥和痤瘡。FDA警告告知消費(fèi)者M(jìn)MS可能對健康造成嚴(yán)重傷害，并表示已收到許多關(guān)于脫水引起的惡心，腹瀉，嚴(yán)重嘔吐和危及生命的低血壓的報(bào)道。[48] [49]此警告在2019年8月12日第三次重復(fù)，并在2020年4月8日第四次重復(fù)，指出攝入MMS與喝漂白劑相同，并敦促消費(fèi)者不要使用它們或給予這些產(chǎn)品出于任何原因給他們的孩子。[45]
來自：英文維基百科，Google翻譯
