水處理加氯的化學工程及基本概念

術語定義：

投加量——向水中加入氯氣的數量。通常用ppm單位表示（每百萬份中所含的份額）或用mg/L 

            單位表示（每升溶劑中的毫克含量）。

耗氯量——由**、藻類、有機化合物和某些無機化合物（例如鐵、錳等）使用和消耗掉的氯氣

            量，耗氯量同時間有關系。許多反應不是瞬間完成的，需要一定時間才能完成。通常

            用ppm或mg/L單位表示。

殘余量——在某一測量時間水中剩余的氯量。因為耗氯量同時間有關、因此殘余量也同時間有

            關，通常ppm或mg/L單位表示。

            殘余量＝投加量－耗氯量

游離性殘余氯（或稱活氯、自由氯、游離氯、余氯）：

   當氯氣溶解早水中形成次氯酸和鹽酸的混合物

  CI₂+H₂O→HOCI（次氯酸）+HCI（鹽酸）

   實際上鹽酸（HCI）總是完全被分離成氫離子和氯離子

  HCI→H⁺CI^-

  次氯酸（HOCL）僅有部分被分離成氫離子和次氯酸根離子

  HOCI→H⁺OCI^-

   分離的程度取決于水的PH值，如下圖

  HOCI（次氯酸）或OCI^-（次氯酸根）形態的氯被稱之為游離性殘余氯。對**的殺滅能力而

言在較低的PH值條件下存在的HOCI更有效。

化學性殘余氯（或稱化合氯）

  如果被加氯的水中含有氨和某些氨基（氮基）的化合物，（污水即是典型例子），會生成額外

的化合物被稱為氯胺。

   HOCI和氨氮之間的可能反應如下：

  NH₃+HCOI→H₂O+NH₂CI         （一氯胺）         PH>8.5

  NH₃+2HCOI→2H₂O+NHCI₂       （二氯胺）    4.2<PH>8.5

  NH₃+3HCOI→3H₂O+NCI₃        （三氯化氮）       PH<4.2  

  這些反應基本上是瞬間完成并同水的PH值有關。PH值在4.2～8.5之間時，三種形態的氯

胺均會存在。這幾種氯胺會稱為化合性殘余量。其對**的殺滅能力比游離性殘余氯要低的

多。

總殘余氯（或稱總氯）：

  總殘余量＝游離性殘余量＋化合性殘余氯

  對于實驗室和在線連續測量游離氯和總氯和各種方法，化合氯是通過總氯減去游離氯來獲

得的。（特別注意該種情況游離氯在線檢測儀表的選型）

有效氯（CI₂）   

  簡單的說，它是可有效進行**或其他氧化反應的氧化形態氯的濃度。將氯胺稱為化合性的有

效氯，次氯酸根和次氯酸是游離性有效氯。一但有效氯氧化了某些物質，就被還原成氯根（CI^-

），不再“有效”。有效氯通常用ppm或mg/L表示。氯氣是100％的有效氯。

折點加氯：

  當足夠大的氯氣量投加于含有氨氮的水中，會出現各種反應，導致氨氮被分解，游離性殘余氯

形成 。

  較低的氯氣投放量產生一氯胺和二氯胺，在曲線峰值的左側描述成一個殘余量增加的情況。當

所有的游離態氨氮均被用于形成氯胺，曲線峰值出現。隨著加氯量進一步增大，氯胺不在穩定出

現分解：

  2NH₂CI+HOCI→N₂↑+H₂O+3HCI

    NH₂CI+NHCI₂→N₂↑+3HCI    

   這就說明了在峰值右側曲線下降部分的情況。當氯氣投加量達到水中氨氮濃度的8～10倍時

（理論比值是7.6）到達折點，表明所有氨氮化合物均被分解，進一步增大加氯量，就會形成游離

氯。

  實際上在折點處很少出現氨氮被全部分解，在游離氯存在的情況下，某些氯胺一定會繼續存

在，同樣在未過折點之前也會有一定量的游離氯存在。

  在峰值下降部分會產生較多的二氯胺和三氯化氮，這二種氯胺具有討厭的口感和怪味。在氯胺

**時，加氯量控制在**個峰值的上升曲線部分。

余氯測量及余氯儀選型推薦：

  1、當水中不含有氨氮或氨氮含量極少時，加氯后水中均為游離性殘余氯，建議選型：

  T17MB4/T17MK4400A或T17MB4/CL4000系列余氯分析儀

  2、當進行氯氨**或水中氨氮含量較高時，測量過折點之前的余氯（總氯），建議選型：

   1870E、CL500、CL1000余氯分析儀

  3、當水中氨氮含量較高，加氯量較大，需測量過折點的余氯（游離氯）由于在此曲線段有較多

  NCL₃存在，會對一般余氯儀測量產生極大干擾，建議選專用折點余氯儀17B5000型，余氯儀

   的詳細情況咨詢上海費波自控技術有限公司。

   4、海水的余氯測量選用17B5000余氯儀。