氯是用于水和废水处理的最通用的化学物质之一。这种强效氧化剂用于:
- 消毒
- 微生物控制
- 氨的去除
- 控制味道和气味
- 颜色还原
- 有机物的破坏
- 硫化氢氧化
- 铁锰氧化
尽管氯在很多方面都是有益的，但它的使用带来了安全和环境问题。
物理性质和水反应
气态的氯由卡尔·w·舍勒于1774年发现，并于1810年被汉弗莱·戴维确定为一种元素。氯气呈黄绿色，其密度约为空气的2倍。当凝结时，它会变成一种透明的琥珀色液体，密度大约是水的1倍。一体积的液态氯可以产生大约500体积的氯气，氯气既不易燃也不易燃。像氧气一样，氯气可以促进某些物质的燃烧。氯与有机物质反应生成氧化或氯化衍生物。其中一些反应，如与碳氢化合物、醇和醚的反应，可能是爆炸性的。其他氯代有机物的形成，特别是三卤甲烷(THM)，对公共饮用水供应构成了环境威胁。
氯气也是一种有毒的呼吸道刺激物。空气中体积浓度大于3- 5ppm可通过嗅觉检测到，暴露在4ppm中超过1小时可造成严重的呼吸影响。因为氯气的密度比空气大，所以当氯气被释放时，它会保持在接近地面的位置。在3平方英里的范围内，1吨重的氯圆柱体可以引起咳嗽和呼吸系统不适。同样的浓度集中在1/10平方英里的区域内，只需呼吸几次就会致命。
在商业上，氯是通过电解盐水溶液，通常是氯化钠，在三种类型的电池中产生的:隔膜、汞或膜。在美国生产的大部分氯是通过电解氯化钠在隔膜电池中形成氯气和氢氧化钠而制造的。汞电池工艺比隔膜电池产生更浓缩的腐蚀性溶液(50%)。氯气也可以通过盐法(利用氯化钠和硝酸之间的反应)、盐酸氧化法和盐酸溶液电解产生。这种气体在压力下以150磅的钢瓶、1吨的钢瓶、油罐车、油罐车和驳船运输。
氯处理的四个基本类别不仅根据它们的功能，而且根据它们在水处理序列中的位置来定义:
- 预先加氯法
- 复盐化
- post-chlorination
- 脱氯作用
在化学纯水中，分子氯与水反应，迅速水解为次氯酸(HOCl)和盐酸(HCl):
|
Cl2
|
+
|
H2O
|
®
|
HOCl
|
+
|
盐酸
|
|
氯
|
水
|
次氯酸 酸 |
盐酸的 酸 |
水解形成的两种酸都与碱性反应，降低水的缓冲能力，降低ph值。每磅氯气加入水中，可去除约1.4磅的碱性。在冷却水系统中，碱度的降低会对腐蚀速率产生重大影响。
在pH值高于4.0和稀溶液中，水解反应在几分之一秒内完成。实际上，这个反应是不可逆的。次氯酸是一种弱酸，解离生成氢离子和次氯酸盐离子。
| HOCl | «» | H+ | + | OCl |
| 次氯酸 酸 |
氢 离子 |
次氯酸盐 离子 |
的每种物质在平衡状态下的浓度或分布取决于pH值和温度．在pH 6.5 ~ 8.5之间，解离反应不完全，同时存在次氯酸和次氯酸盐离子。即使次氯酸浓度下降，在任何给定pH值下的平衡比也保持不变。在pH恒定和温度升高时，化学平衡有利于OCl-离子除以HOCl。
水中的主要氧化剂是次氯酸和次氯酸盐离子，尽管次氯酸盐具有较低的氧化势。氧化势是氯与其他物质反应倾向的量度。这些反应发生的速度由pH值、温度和氧化/还原电位决定。随着pH值的增加，氯的化学反应活性降低;随着温度的升高，反应进行得更快。氯与诸如硫化物、亚硫酸盐和亚硝酸盐等无机还原剂的氧化反应通常非常迅速。一些溶解的有机物质也与氯快速反应，但许多有机氯反应的完成可能需要几个小时。
氯需求。氯需求。氯需求量定义为添加到水系统中的氯量与指定时间段结束时剩余的自由有效氯量或组合有效氯量之间的差值。需要量是指与无机和有机物质(如H .)发生氧化或取代反应所消耗的氯的量2年代,菲2 +、锰2 +,在北半球3.，酚类，氨基酸，蛋白质和碳水化合物。自由有效余氯是在满足氯需求后，以次氯酸和次氯酸离子形式存在于处理水系统中的氯的量。自由剩余氯化作用是将氯应用于水中以产生自由可用氯剩余。
联合有效剩余氯化。联合有效剩余氯化。结合有效余氯是指与氨或有机氮化合物结合存在于水中的余氯。联合剩余氯化是将氯加到水中与氨(天然或添加的)或其他氮化合物反应，以产生联合有效氯剩余。总有效氯是指游离有效氯、有效氯和其他氯化化合物的总和。
可用氯。可用氯。“有效氯”是以氯气为基础的氧化剂当量重量的表达式，类似于用碳酸钙当量表示碱度的表达式。这个术语起源于将其他含氯化合物与气态氯进行比较的需要。有效氯是基于半电池反应，在该反应中，氯气被还原为氯离子，消耗两个电子。在这个反应中，氯的当量重量是氯的分子量，71克/摩尔，除以2，即35.5克/摩尔。
|
2 e-
|
+
|
Cl2
|
®
|
2氯-
|
|
氯
|
氯离子
|
其他含氯化合物的有效氯是根据类似的半细胞反应、化合物的配方重量和氯的等效重量计算出来的。
尽管氯气只分解成50%的HOCl或OCl-，则认为100%有效氯。由于这个定义，一种化合物可能含有超过100%的有效氯。氯的活性重量百分比乘以2表示有效氯。表27-1列出了几种常见化合物的实际重量百分比和有效氯百分比。
有效氯和氧化势一样，不是氧化反应发生或程度的可靠指标。对于氧化性化合物的抗菌功效来说，它是一个更差的指标。例如，次氯酸(HOCl)的抗菌功效比任何一种氯胺都要大得多，尽管氯胺的有效氯含量更高。
氯胺的形成。氯胺的形成。水处理中最重要的反应之一是次氯酸形式的溶解氯与氨(NH)之间的反应3.)形成无机氯胺。无机氯胺由三种组成:一氯胺(NH2氯)，二氯胺(NHCl2)、三氯胺或三氯化氮(NCl3.)．氯胺生成的主要反应有:
| NHCl2 | + | HOCl | ® | NCl3. | + | H2O |
| 二氯胺 | 次氯酸 酸 |
trichloramine | 水 |
| NH3.(aq) | + | HOCl | ® | NH2Cl | + | H2O |
| 氨 | 次氯酸 酸 |
monochloramine | 水 |
| NH2Cl | + | HOCl | ® | NHCl2 | + | H2O |
| monochloramine | 次氯酸 酸 |
二氯胺 | 水 |
形成氯胺的相对量是氯的用量、氯/氨比、温度和pH的函数。一般来说，一氯胺在pH值7以上形成，在pH值8.3时占主导地位。二氯胺在pH值4.5时占优势。在这些pH值之间，存在两种氯胺的混合物。pH低于4.5时，三氯化氮是主要的反应产物。
单氯胺的氧化电位远低于氯化物，且单氯胺与有机物反应较慢。这些性质减少了三卤甲烷(THM)的形成量。在饮用水中，四氢甲烷的形成被认为比游离氯抗菌能力的降低更有害。因此，在氯气进入饮用水流之前，经常将氨注入到氯饲料流中形成氯胺。
结合氯残余物通常比自由氯残余物在化学上更稳定(与氯需求反应较少)。这一特性有助于在外围压水分配系统中保持稳定的残差。然而，与游离氯相比，氯胺的抗菌效果较低，需要更高的组合残留和/或更长的接触时间，这通常在分配系统中可用。
断点氯化．断点氯化是应用足够的氯来维持一个自由可用的氯残留量。断点氯化的主要目的是通过满足水对氯的需求来保证有效消毒。在废水处理中，断点氯化是消除氨的一种手段，氨被转化为氧化的挥发性形式。
向含有氨或含氮有机物的水中添加氯会产生增加的组合氯残留量。单氯胺和二氯胺在曲线上的A点和B点之间形成。在达到最大组合残留量后(B点)，进一步的氯剂量降低残留量。氯胺氧化为二氯胺，发生在B点和C点之间，导致最初形成的组合有效残余量下降。点C代表断点:在这个点上，氯的需求已经得到满足，额外的氯以自由剩余的形式出现。在C点和D点之间，自由可用余氯与氯用量成正比增加。
影响断点氯化的因素是初始氨氮浓度，pH值，温度，以及其他无机和有机物种施加的需求。为了达到断点，氯与初始氨氮的重量比必须为8:1或更大。如果重量比小于8:1，则存在足够的氯来氧化最初形成的氯化氮化合物。当需要瞬时氯残留量时，提供自由可用氯残留量所需的氯可能是氨存在量的20倍或更多。在pH值7-8和高温下反应速度最快。
在典型的断点曲线初始氯剂量不会产生残留，因为快速反应的离子立即需要氯。氯用量越多，氯胺就会生成。这些氯胺显示在总余氯中。在较高的氯剂量下，开始向断点倾斜。在断点之后，出现游离氯残余。
游离氯残余物通常破坏味道和气味，控制暴露的细菌，并氧化有机物。断点氯化还可以控制黏液和藻类的生长，有助于混凝，氧化铁和锰，去除氨，并在处理周期或分配系统中普遍改善水质。
工业冷却系统中常用的氧化性抗菌剂是卤素、氯和溴，有液态和气态;有机卤素供体;二氧化氯;还有，在有限的范围内，臭氧。
氧化性抗菌剂氧化或接受来自其他化合物的电子。它们的抗菌活性模式可以是直接化学降解细胞物质或使细菌细胞内的关键酶系统失活。抗微生物效率的一个重要方面是氧化剂穿透细胞壁并破坏代谢途径的能力。因此，氧化势本身并不总是与抗菌效率直接相关。
典型卤素的相对微生物控制能力如下:
| HOCl | 3. | HOBr | 3. | NHxBry | >> |
| 次氯酸 | 次溴酸 | bromamine |
| OCl- | > | 预算责任办公室- | >>> | NHxCly | |
| 次氯酸盐离子 | 次溴酸盐离子 | 氯胺 |
冷却水pH值影响氧化抑菌效果。pH值决定了次氯酸和次氯酸离子的相对比例，或者在用溴供体处理的系统中，决定了次溴酸和次溴酸离子的相对比例。卤素的酸性形式通常比解离形式更有效的抗菌剂。在某些条件下，次氯酸的抑菌效果是次氯酸离子的80倍。次氯酸在pH值7.6以下占主导地位。次溴酸在pH值8.7以下占主导地位，使溴供体在碱性冷却水中比氯供体更有效，特别是在接触时间有限的情况下。
抗菌效果也受到冷却水系统需求的影响，特别是氨的需求。氯与氨反应生成氯胺，氯胺在微生物控制方面不如次氯酸或次氯酸离子有效。溴与氨反应生成溴胺。与氯胺不同，溴胺是不稳定的，并且会产生次溴酸。
冷却系统中的大多数微生物都可以通过氯或溴处理来控制，只要暴露在足够多的残留中足够长的时间。0.1-0.5 ppm的游离氯残留量足以控制大量水生物，前提是残留量可以维持足够的时间。
连续氯化a冷却水系统这似乎是控制微生物黏液最谨慎的方法。然而，在一些系统中，特别是那些有过程泄漏的系统中，保持连续的自由剩余在经济上是困难的。在一些高要求的系统中，通常不可能实现自由残差，必须接受组合残差。此外，高氯投料速率，无论是否有高残留，都会增加系统金属腐蚀和塔木腐烂。补充非氧化性抗菌剂优于高氯化率。
在一次性系统中，每个处理期的游离残留物通常保持在0.3 - 0.8 ppm -2小时。再污染率决定了所需处理的频率。
开放式再循环系统可采用连续或间歇卤化程序进行处理。连续进料是最有效的，在使用氯气或次氯酸盐且系统需求低的情况下通常是负担得起的。手动维持0.1-0.5 ppm的自由残差。应注意不要添加过量的卤素，这会对腐蚀速率产生不利影响。根据再循环速率，氯的进料速率不应超过4ppm。由于经济原因，卤素供体的使用可能仅限于间歇饲料，尽管在低需求系统中连续饲料是有效的。间歇进料要求保持与连续程序相同的游离残留，但仅适用于最后1小时的氯应用。根据系统需求、系统清洁度和氯化频率，可能需要长达3小时的氯添加以达到自由残留。
社区知情权法、超级基金再授权法、SARA第三章法，以及印度博帕尔致命气体的释放，都引起了人们对气态氯气安全性的严重担忧。用于微生物控制的卤素和氧化剂的其他来源包括:
- 次氯酸盐(次氯酸钠、含溴化钠的次氯酸钠和次氯酸钙)
- 氯化或溴化的供体分子，如异氰尿酸酯，三氯-s-三氮齐三酮和海丹英素
- 二氧化氯
- 臭氧
次氯酸盐
次氯酸钠和次氯酸钙是氯与氢氧化物反应形成的氯衍生物。次氯酸盐应用于水系统会产生次氯酸盐离子和次氯酸，就像氯气的应用一样。
| NaOCl | ® | OCl- | + | Na+ |
| 次氯酸钠 | 次氯酸盐离子 | 钠离子 |
| OCl- | + | Na+ | + | H2O | « | HOCl | + | 氢氧化钠 |
| 次氯酸盐离子 | 钠离子 | 水 | 次氯酸 | 氢氧化钠 |
| Ca (OCl)2 | ® | 2 ocl | + | Ca2 + |
| 次氯酸钙 | 次氯酸盐离子 | 钙离子 |
|
2 ocl-
|
+
|
Ca2 +
|
+
|
2 h2O
|
«»
|
2 hocl
|
+
|
Ca(哦)2
|
|
次氯酸盐离子
|
钙离子
|
水
|
次氯酸
|
氢氧化钙
|
氯气水解反应与次氯酸盐水解反应的区别在于反应副产物的不同。氯气与水的反应增加了H+离子浓度，并通过形成盐酸降低pH值。次氯酸盐和水反应生成次氯酸和氢氧化钠或氢氧化钙。这导致pH值的变化很小。次氯酸钠溶液中含有少量过量的腐蚀剂作为稳定剂，增加了碱度，提高了注射点的pH值。这可能导致硬度刻度的形成。向水系统中添加分散剂(有机磷酸盐/聚合物)通常足以控制这种结垢潜力。
当次氯酸钠或次氯酸钙取代气态氯时，碱度和pH值发生显著变化。气态氯每注入1 ppm氯，碱度降低1.4 ppm;次氯酸盐不能降低碱性。次氯酸盐处理过的水碱度越高，腐蚀电位越低，但沉积电位越高。
次氯酸钠。次氯酸钠。次氯酸钠，也称为液体漂白剂，是所有氯化漂白剂中使用最广泛的一种。它有多种溶液浓度，从常见的商业品种(浓度约为5.3重量百分比NaOCl)到工业浓度(浓度为10-12%)。漂白剂溶液的强度通常用它的“贸易百分比”或“体积百分比”来表示，而不是它的重量百分比:15%贸易百分比的次氯酸盐只有12.4%重量百分比的次氯酸盐。大约需要1加仑工业强度的次氯酸钠来取代1磅气态氯气。
次氯酸盐溶液的稳定性受到热、光、pH值和金属污染的不利影响。储存温度每升高10°F, 10%和15%溶液的分解速率几乎翻一番。阳光可使10%-15%次氯酸盐溶液的半衰期缩短3 - 5倍。如果储存溶液的pH值低于11，分解就会更快。只要0.5 ppm的铁就能使10-15%的溶液迅速变质。在次氯酸钠罐中加入浓缩氯化铁会迅速产生氯气。
正常工业等级的次氯酸钠可以用低硬度的水纯加或稀释。由于次氯酸盐溶液的高pH值，使用高硬度水进行稀释会导致钙盐沉淀。
次氯酸钙(HTH)。次氯酸钙(HTH)。干燥次氯酸盐在美国最常见的形式是高测试次氯酸钙(HTH)。它含有70%的有效氯，4-6%的石灰和一些碳酸钙。HTH溶解在硬水中就会形成沉淀物。次氯酸钙作为液体进料时，应用含氯浓度为1-2%的软水配制溶液。储存粒状次氯酸钙时应小心。不应储存在可能受热或容易氧化的有机物质接触的地方。次氯酸钙以放热方式分解，释放氧气和一氧化氯。如果HTH被来自大气的水或湿气污染，就会发生分解。次氯酸钙在正常储存中每年会损失3-5%的氯含量。
所有次氯酸盐都对皮肤有一定的伤害，必须小心处理。贮存和分配时应使用耐腐蚀材料。
自20世纪30年代以来，溴一直被用于水处理。美国的大部分溴生产发生在五大湖地区和阿肯色州。商业上生产溴是通过溴卤水溶液与气态氯反应，然后剥离和浓缩溴液体。溴在室温下是一种发烟的暗红色液体。
溴在水中分解的方式与氯相同，形成次溴酸和次溴酸离子。次溴酸是一种弱酸，部分解离形成一个氢离子和一个次溴酸离子。每种物质在平衡状态下的浓度或分布取决于pH值和温度。在pH 6.5 ~ 9之间，解离反应不完全次溴酸和次溴酸离子都存在．在任何给定的pH值下，平衡比例保持不变。在pH大于7.5时，在同等投料速率下，次溴酸的用量大于次氯酸的用量。较高比例的次溴酸在碱性水体和含氨水体中是有益的。
产生次溴酸的方法有:
使用两种液体(或一液一氯气)
| NaBr | + | HOCl | ® | HOBr | + | 生理盐水 |
| 溴化钠 | 次氯酸 | 次溴酸 | 盐 |
使用压缩气体
| BrCl | + | H2O | ® | HOBr | + | 盐酸 |
| 溴氯 | 水 | 次溴酸 | 盐酸 |
使用固体
| C5H6BrClN2O2 | + | 2 h2O | ® | HOCl | + | HOBr | + | C5H8N2O2 |
| bromochloro - dimethylhydantoin (BCDMH) |
水 | 次氯酸 | 次溴酸 | 二甲基- 乙内酰脲 |
无论使用何种方法来产生次溴酸，目标都是利用其抗菌活性。液体和固体方法不需要储存压缩气体，这是气态氯替换的主要原因。
溴与氨化合物反应生成溴胺，溴胺是比氯胺更有效的抗菌剂。pH 8.0时，次溴酸与溴胺在含氨水中的比例为8:1。因为单溴胺不稳定，而三溴胺不形成，所以几乎没有必要进行断点溴化。
溴化合物的预期寿命较短(由于粘结强度较低)，降低了植物排放中的氧化剂残留，并减少了排放前脱氯的需要。
卤素供体是溶解在水中时释放活性氯或溴的化学物质。释放后，卤素的反应类似于其他来源的氯或溴。通常用于冷却水系统的固体卤素供体包括:
- 1-bromo-3-chloro-5, 5-dimethylhydantoin
- 1、3-dichloro-5 5-dimethylhydantoin
- 二氯异氰尿酸钠
这些供体化学物质不会立即释放出活性卤素，而是使其慢慢可用;因此，它们可以被认为是“控释”氧化剂。它们的作用模式被认为与氯或溴类似，但它们可以穿透细胞膜并从细胞内进行氧化反应。这些捐赠者被广泛使用，因为简单，低资本成本，和低安装成本的饲料系统。此外，由于它们是固体，它们消除了与气体(擒抱)和液体(泄漏)相关的操作危险。根据总成本进行评估，卤素供体通常被证明是一种经济的选择，尽管其材料成本相对较高。
二氧化氯，ClO2是另一个氯的导数。这种不稳定的、具有潜在爆炸性的气体必须在施放点产生。生成ClO的最常用方法2是通过氯气和亚氯酸钠溶液的反应。
| 2 naclo2 | + | Cl2 | ® | 2克罗2 | + | 2生理盐水 |
| 亚氯酸钠 | 二氧化氯 | 氯 | 氯化钠 |
理论上，每2.6磅的亚氯酸钠需要1磅的氯气。然而，过量的氯通常用于将pH值降低到所需的最低3.5，并推动反应完成。次氯酸钠可用来代替气态氯生成二氧化氯。这个过程需要加入硫酸或盐酸来控制pH值。
产生二氧化氯的其他方法包括:
| 5 naclo2 | + | 5盐酸 | ® | 4克罗2 | + | 5氯化钠 | + | 盐酸 | + | 2 h2O |
| 亚氯酸钠 | 盐酸 | 二氧化氯 | 氯化钠 | 盐酸 | 水 |
| 10 naclo2 | + | 5 h2所以4 | ® | 8克罗2 | + | 5 na2所以4 | + | 2盐酸 | + | 4 h2O |
| 亚氯酸钠 | 硫酸 | 二氧化氯 | 硫酸钠 | 盐酸 | 水 |
|
2 naclo2
|
+
|
盐酸
|
+
|
NaOCl
|
®
|
2克罗2
|
+
|
2生理盐水
|
+
|
氢氧化钠
|
|
亚氯酸钠
|
盐酸
|
次氯酸钠
|
二氧化氯
|
氯化钠
|
氢氧化钠
|
在典型的冷却塔条件下，二氧化氯不像氯那样在水中水解，而是在水中形成真正的溶液。由于这个原因，二氧化氯是挥发性的(比HOCl挥发性高700倍)，可能很容易从处理过的水系统中丢失，特别是在冷却塔上。
二氧化氯是一种强氧化剂。它与可氧化物质反应迅速，但与氯不同，它不易与氨结合。二氧化氯不会形成三卤甲烷(THM)，但可以显著降低THM前体。在足够的量下，二氧化氯可以破坏苯酚，而不会产生氯化苯酚的味道问题。它是一种很好的抗菌和抗孢子剂。与氯不同，二氧化氯的抗菌效率相对不受pH值在6-9范围内变化的影响。二氧化氯也用于硫化物、铁和锰的氧化。
复杂的有机分子和氨是传统的氯需求材料，不与二氧化氯反应。由于二氧化氯与氯的反应不同，必须进行二氧化氯需求测试以确定二氧化氯的进料速率。在二氧化氯需求得到满足后，必须保持残留，以确保有效控制微生物的生长。二氧化氯水溶液的化学行为和氧化特性尚不清楚，因为很难区分含氯水溶液。
二氧化氯被应用于一些公共供水，以控制味道和气味，并作为消毒剂。在一些工业处理过程中，它被用作抗菌剂。在水处理反应中消耗的二氧化氯还原为亚氯酸盐离子(ClO2-)、氯酸盐离子(ClO3.-)和氯离子(Cl-)．饮用水供应中的亚氯酸盐离子对健康的长期影响令人担忧。
作为一种气体，二氧化氯比氯气更具有刺激性和毒性。空气中的二氧化氯在14- 17ppm的气味中可检测到，在45ppm时具有刺激性，在150ppm时44分钟内致命，在350ppm时迅速致命。空气中大于14%的浓度可以维持电火花引发的分解波。现场生成二氧化氯最常见的前体也是一种危险物质:液态亚氯酸钠。如果允许干燥，这种强大的氧化剂形成粉末状残留物，可以点燃或爆炸，如果接触可氧化的材料。二氧化氯蒸汽及其前驱体的危险性质，以及二氧化氯水溶液的挥发性，要求在设计和操作溶液和进料设备时谨慎。
臭氧是氧的同素异形体3.．因为它是一种不稳定气体，所以必须在使用点产生。臭氧是一种非常有效、清洁的氧化剂，具有强大的抗菌和抗病毒特性。
由于臭氧是一种强氧化剂，它是一种潜在的安全隐患。据报道，空气中臭氧浓度达到50 ppm时，可导致肺内膜氧化和积液，导致肺水肿死亡。OSHA和NIOSH认为10 ppm立即对生命或健康构成危险，OSHA的暴露限值是0.1 ppm的时间加权平均值。在浓度低至0.02 ppm时，可以检测到强烈的臭氧气味。臭氧发生设备操作不当可产生20%的臭氧，达到爆炸浓度。臭氧产生设备必须具有破坏机制，以防止臭氧释放到大气中，在那里它可以导致过氧乙酰硝酸盐(PAN)的形成，一种已知的空气污染物。
臭氧的半衰期很短，可以使处理过的水在排放时不会对环境造成危害。然而，较短的半衰期减少了处理水系统中的接触，因此水系统的远端可能得不到充分的处理。
臭氧是由干燥空气或氧气在两个高压电极之间传递而产生的。臭氧也可以通过紫外线产生光化学反应。臭氧必须通过接触器注入到水系统。输送速率取决于该接触器或喷雾器的传质速率。发电机和接触器的正确维护至关重要。
高昂的资本成本限制了臭氧用于微生物生长控制的使用，特别是在需求不同的系统中。
在从工厂排放之前通常需要脱氯。此外，高氯残留量对工业系统有害，如离子交换树脂和一些用于电渗析和反渗透装置的膜。氯也可能导致流出物中毒;因此，它在某些水溶液中的浓度是有限的。
有时，公共和工业供水需要脱氯。减少或去除饮用水中特有的“氯”味通常是可取的。脱氯在食品和饮料加工行业中普遍采用。避免含有余氯的水与食品和饮料产品直接接触，因为会产生不良的味道。
多余的游离余氯可以通过化学还原剂、碳吸附或曝气降低到可接受的水平。
化学还原剂，如二氧化硫，亚硫酸钠，亚硫酸铵，脱氯水，但也可以促进细菌的生长代谢硫。有时，在细菌学分析之前，硫代硫酸钠被用来脱氯水样。常见的脱氯反应有:
所以2 |
+ |
Cl2 |
+ |
2 h2O |
«» |
H2所以4 |
+ |
2盐酸 |
二氧化硫 |
氯 |
水 |
硫酸 |
盐酸 |
| NaHSO3. | + | Cl2 | + | H2O | «» | NaHSO4 | + | 2盐酸 |
| 亚硫酸氢钠 | 氯 | 水 | 硫酸氢钠 | 盐酸 |
NH4HSO汽车贸易公司3. |
+ |
Cl2 |
+ |
H2O |
«» |
NH4HSO汽车贸易公司4 |
+ |
2盐酸 |
亚硫酸铵 |
氯 |
水 |
硫酸氢铵 |
盐酸 |
颗粒活性炭(GAC)通过吸附去除游离氯。以HOCl形式存在的游离氯与活性炭反应，在碳表面形成氧化物。氯胺和氯化有机物的吸附速度比游离氯慢。
曝气是最不有效的脱氯方法，其效果随着pH的增加而降低。次氯酸离子在pH 8.3及以上时占主导地位，其挥发性比次氯酸低。
紫外线辐射能使长期储存在露天水库中的水脱氯。
除了用作抗菌剂外，氯和氯化合物还用于减少饮用水中的不良味道和气味;改进进水澄清工艺;氧化铁，锰和硫化氢，以促进其去除;减少污水处理厂的污泥膨胀;并处理污水厂排出物。
氯，连同一种混凝剂，经常应用于原水的进水澄清过程。由于氯对水中有机物的作用，这种预氯化作用改善了混凝作用。它也被用来减少味道，气味，颜色，和微生物种群，它氧化铁和锰，以促进去除沉降和过滤。百万分之一的氯氧化1.6 ppm的亚铁离子或0.77 ppm的锰离子。每ppm硫化物中加入8.87 ppm的氯，根据pH值和温度将硫化物氧化为硫酸盐。
氯是一种成功的硅酸钠活化剂，用于制备助凝剂活化二氧化硅。这种方法的优点是用于活化的氯可用作其他用途。
低水平、间歇氯化回流活性污泥已用于控制污水处理厂严重的污泥膨胀问题。
在污水和工业废物排放之前注入氯，可以杀死细菌和硫化物、亚硫酸盐和亚铁等化学物质。这些化学物质与接收水体中的溶解氧反应并消耗掉。
商用氯化设备可用于液化氯气和次氯酸钠溶液。次氯酸钙是一种固体，通常用抛丸法添加。较新的固体卤素供体，如1-溴-3-氯-5,5-二甲基海托因，用旁路溶解给料器喂食。
液化氯气是氯气最便宜的形式，在过去通常是抗菌的选择。由于氯气泄漏的危险，饲料设备的设计是通过在真空下操作来保持氯气低于大气压力。这导致任何泄漏都直接进入进料系统而不是进入周围的大气。最大溶解度约为5000ppm的真空水平目前由氯注射设备产生。氯化器制造商设计的设备将进料系统中的氯含量限制在3500ppm，以防止在应用点释放氯气。直接注入氯而不使用适当的排出器可能是灾难性的。
次氯酸钠给料机包括计量泵、流量控制旋转计和计算机化给料系统，如Betz PaceSetter(见第35章)。次氯酸盐储存系统应避免阳光直射和高温，以防止降解。选择合适的储存金属对防止降解也很重要。
固体卤素供体，如海豆素、三氮三酮和异氰尿酸酯，以片剂形式，有时以颗粒形式提供。固体通常溶解在液体中旁路式给料机为了调节溶解速率，在适当的点上应用浓缩给料出水。这些产品提供的化学物质是次氯酸、次溴酸或两者的组合。
图27-1。改变pH值时次溴酸和次氯酸的解离。
图27-2。理论断点氯化曲线。
图27-3。典型的断点氯化曲线。
图27-4。气体氯化过程流程图。(由资本控制公司提供)。
图27-5。固体卤素喂料器。
