消毒副产物前驱物的去除；4、挥发性有机物的去除；5、人工合成有机物的去除。

第7章 氧化还原与消毒

思考题与习题

1. 目前水的消毒方法主要有哪几种？简要评述各种消毒方法的优缺点。 消毒方法：

化学消毒法（氧化剂消毒）：氯、臭氧、二氧化氯、次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸盐、高铁酸盐等。 物理消毒方法：紫外线消毒、电化学消毒。

氯：是水处理中应用最广泛的化学氧化方法，主要用于水的消毒。氯消毒效果好，成本较低，可在管网中保持一定余氯量。但氯具有很强的取代作用，在消毒的同时还会与水中有机物进行取代反应，生成一些对人体健康具有潜在危害的卤代副产物，如三卤甲烷、卤乙酸等。

臭氧：是水处理中应用较早的氧化剂。具有很强的杀菌作用，杀菌能力是氯消毒的几百倍；能选择性地降解水中带有不饱和键的多种有机污染物；能提高水中有机物的可生化性。但臭氧在水中不稳定，易散失，且降解有机物过程中可能产生有毒的中间产物。

二氧化氯：消毒能力比氯高几十倍。但二氧化氯需要现场制备，其主要消毒副产物是亚氯酸根，对红血球有破坏作用，因而二氧化氯不宜过多投加。 次氯酸钠：是强氧化剂和消毒剂，但消毒效果不如氯。 过氧化氢：是强氧化剂，主要用于水和污水的高级氧化。

高锰酸盐：是强氧化剂，能选择性地降解水中带有不饱和键的有机物，同时，高锰酸盐在氧化过程中产生的新生态二氧化锰对水中多种微量有机与无机污染物有吸附作用，可在一定程度上提高对水中多种有机污染物和重金属的去除；新生态水和二氧化锰对高锰酸盐氧化一些污染物有催化作用。高锰酸钾的除臭、味作用显著，无副作用。在水处理中有重要的应用潜力。

高铁酸盐：其氧化还原电位比较高，在氧化过程中能形成复杂的中间态成分。具有氧化、絮凝、吸附等多种作用。但高铁酸盐合成难度较大，稳定性需要提高。有一定的研究开发潜力。 紫外线消毒：消毒速度快，几十秒钟即能杀菌；不影响水的物理和化学性质；操作简单。 电化学消毒：消毒效率高。

2. 什么叫自由性氯？什么叫化合性氯？两者消毒效果有何区别？简述两者消毒原理。 自由性氯：自由性氯是Cl2、HOCl与OCL-的统称。

化合性氯：当水中所含的氯以氯胺形式存在时，称为化合性氯。

区别：自由性氯的消毒效果比化合性氯高得多，但是自由性氯消毒的持续性不如化合性氯，后者的持续消毒效果好。

自由性氯消毒原理：一般认为，起消毒作用的主要是次氯酸HOCl。次氯酸HOCl和次氯酸根OCl-

均具氧化能力。HOCl是中性分子，可以扩散到带负电的细菌表面，并渗入细菌体内，通过氧化作用破坏细菌体内的酶，进而使细菌死亡。而OCl-带负电，难以接近带负电的细菌表面，杀菌能力比HOCl差得多，生产实践表明，pH值愈低， HOCl 含量愈高，消毒作用愈强。

化合性氯消毒原理：当水中有氨存在时，氯加入含有氨氮的水中后会发生如下可逆反应，并生成一氯胺、二氯胺、三氯胺。 NH3 + HOCl ? NH2Cl + H2O NH2Cl+ HOCl ? NHCl2 + H2O NHCl2+ HOCl ? NCl3 + H2O

氯胺的消毒也是依靠次氯酸（HOCl），即氯胺的消毒作用来自于上述可逆反应中维持平衡所不断释放出来的次氯酸。因此，氯胺的消毒效果慢而持续。

一氯胺、二氯胺、三氯胺的含量与pH有关：

pH>9时，一氯氨占优势 pH=7时，一氯胺和二氯胺同时存在 pH<6.5时，二氯胺占优势 pH<4.5时，三氯胺占优势

3. 水的pH值对氯消毒作用有何影响？为什么？ 水中pH值越低，则HOCl含量越高，消毒作用越强。 水中HOCl与OCl-存在电离平衡：HOCl ? H+ + OCl-

pH越低，则氢离子H+浓度越高，平衡向逆反应方向移动，HOCl含量就越高。而氯消毒过程中，主要通过次氯酸HOCl起消毒作用。因此，水中pH值越低则消毒作用越强。

4. 什么叫折点加氯？出现折点的原因是什么？折点加氯有何利弊？

当水中含有氨和氮化合物时，其实际需氯量满足后，加氯量增加，余氯量增加，但是后者增长缓慢，一段时间后达到峰点，此后加氯量增加，余氯量反而下降，达到折点后，随着加氯量的增加，余氯量又上升，此折点后自由性余氯出现，继续加氯消毒效果最好，即折点加氯。

水中的氨氮可在适当pH值条件下，利用氯系的氧化剂(如Cl2、NaOCl)使之氧化成氯胺(NH2Cl、NHCl2、NCl3)之后，再氧化分解成N2气体而达脱除之目的。此处理方法一般通称为折点加氯法

原因：当余氯为化合性氯时，加氯量增加，一氯胺被氧化成一些不起消毒作用的化合物，余氯反而逐渐减少。当所有消耗氯的物质都反应完全以后，即出现折点。折点后继续加氯，则余氯增加，此时余氯基本为游离性氯，消毒效果最好。

利弊：当原水受污染情况严重时，折点加氯可以降低水的色度、去除臭和味，降低水中有机物含量，提高混凝效果。但是氯化消毒过程中会形成三卤甲烷和卤乙酸等对人体健康具有潜在危害的卤代副产物，需要进行预处理或深度处理。

概念补充：

需氯量：指灭活水中微生物、氧化有机物和无机还原性物质等所消耗的氯。 余氯量：为了抑制水中残存细菌的再度繁殖，管网中尚需维持少量的余氯。

二者关系：1、理想状况下，水中不存在消耗氯的微生物、有机物和还原性物质时，加氯量等于余氯量。2、天然水中存在着微生物、有机物以及还原性无机物质。投氯后，有一部分氯被消耗（即需氯量），氯的投加量减去消耗量即得到余氯。

5. 什么叫余氯？余氯的作用是什么？

余氯：水中投氯后，有一部分氯被水中的微生物、有机物以及还原性物质所消耗，剩余的氯含量即为余氯。

作用：为了抑制水中残存细菌的再度繁殖，管网中尚需维持少量的余氯，以保持水质符合标准。