投加殺菌劑是控制微生物生長的常用且有效的方法。殺菌劑[1]通常分為氧化型和非氧化型,氧化型殺菌劑一般包括臭氧、氯系殺菌劑、二氧化氯、溴系殺菌劑等,典型的特征是殺菌劑自身具有氧化性或水解后具有氧化性,這類殺菌劑具有殺菌迅速的特點,常被首 選用于各領(lǐng)域的殺菌。非氧化型殺菌劑一般包括季銨鹽、季鏻鹽、戊二醛、異噻唑啉酮等,這類殺菌劑一般作為氧化型殺菌劑的補充,交替用于微生物的控制。作為化學(xué)品,有的殺菌劑在生產(chǎn)和運輸過程中存在安全隱患,有的殺菌劑使用后增加水體的COD,對環(huán)境不友好。
隨著電極材料及工程技術(shù)的日趨成熟,電解活性氯殺菌作為一種“清潔技術(shù)”,有望在含氯離子的水體中得到快速發(fā)展。電解活性氯殺菌無需加入化學(xué)藥劑,通過持續(xù)電解水中的氯離子產(chǎn)生具有殺菌作用的有效氯。該技術(shù)不引起水中氯離子濃度的增加,從而減少水質(zhì)對設(shè)備及管道的腐蝕,且具有高效率、低成本、對環(huán)境友好等優(yōu)點。活性氯是Cl2、HClO和ClO-三種形式的總和,HClO和ClO-的比例由電解質(zhì)溶液的pH值決定[2]。含Cl-電解質(zhì)溶液電解時,陽極產(chǎn)生次氯酸或次氯酸鹽,并伴隨著析氧副反應(yīng)的發(fā)生。Cl-在陽極被氧化生成Cl2(式1),Cl2溶于水生成次氯酸和鹽酸(式2),次氯酸和次氯酸鹽之間存在著動態(tài)平衡(式3),兩者的相對含量因電解質(zhì)溶液的pH值而異?;钚月鹊臍⒕Ч麆t取決于原子氧的釋放量(式4,5),電解產(chǎn)生活性氯所消耗的Cl-通過殺菌過程得到再生[2]。因此,利用電解活性氯進行殺菌時,電解質(zhì)溶液的化學(xué)組成基本不變。含有氯離子的水電解產(chǎn)生的次氯酸鹽或次氯酸可用于飲用水、工業(yè)循環(huán)冷卻水、海水及醫(yī)用水殺菌。電解氯離子含量高的水(如海水)或向水中添加鹽酸鹽,可產(chǎn)生高濃度的活性氯,其殺菌效果已普遍認可[3~5],但高濃度氯離子和活性氯會引起水質(zhì)的腐蝕性增強。為了解決水質(zhì)腐蝕性增強的問題,20世紀90年代開始,研究人員開始研究Cl-濃度極低溶液的電解殺菌[6~9]。