一、二氧化氯水消毒技术的应用现状
水是生命之源。水环境的污染和水源的短缺已成为当前面临的重要挑战之一。饮用水水质受到了人们前所未有的广泛关注，可持续发展也对我国饮用水水质发出了同国际接轨的热切呼声。
在传统净水流程中，一般采用液氯预氧化和消毒工艺。自从发现了氯消毒能导致三卤甲烷、卤乙酸等“三致”化合物的产生以后，氯和氯的衍生物消毒所产生的副产物及其危害已越来越引起人们的担忧。控制饮用水中的消毒副产物、积极寻找替代氯的更安全、更优越的消毒方法和消毒剂，已成为供水界的首要任务之一。二氧化氯由于具有较强的杀菌能力和杀菌持久性，且不产生氯消毒的副产物，因此受到了水处理行业的青睐。
二氧化氯具有广谱杀菌能力，是一种较为优良的消毒剂，它对水中病原微生物的杀灭作用通常强于氯，且其消毒效果基本不受ph值的影响；同时，还可以去除水中的多种有害物质(如、、硫化物、氰化物和亚硝酸盐等) 。饮用水二氧化氯消毒技术最大的优点是在净化饮用水的过程中基本不生成有害的卤代有机物，世界卫生组织将其安全性列为AⅠ级， 美国将二氧化氯列为可替代氯的消毒剂。
在发达国家，二氧化氯在饮用水净化方面的应用已很普遍。目前，美国已经有1000家左右的自来水厂使用二氧化氯，成为美国在氯和氯胺之后排第三位的消毒剂。在欧洲，使用二氧化氯消毒则更为普遍，如在德国有70%以上的饮用水厂用二氧化氯作次级消毒处理。我国从20世纪90年代以后才开始在一些中、小型水厂中进行了二氧化氯的试验和生产性应用。目前在许多水厂已经使用，在铁路给水中也逐步成为首选的消毒方式之一，与朔黄铁路交汇的京九铁路上的衡水、任丘等站在给水中就采用了二氧化氯消毒。随着我国水源水质污染的加剧和人们对水质状况要求的提高，二氧化氯净化饮用水必将拥有更广泛的市场。
二、二氧化氯的特性
（一）理化特性
二氧化氯常温下是一种黄绿色到橙色的气体，颜色变化取决于其浓度;有类似于氯气和臭氧的刺激性气味；沸点为11℃，溶点为-59℃，0℃时的蒸气压为6.53×104Pa，它在水中的溶解度为8.3g/L，pH中性条件下的离解常数为1.2×10-7，即基本保持在不离解的状态。二氧化氯的挥发性较强，稍一曝气即从溶液中逸出。
二氧化氯是一种易于爆炸的气体。当空气中的二氧化氯含量大于10%或水溶液含量大于30%时都易于发生爆炸;受热和受光照或遇有机物等能促进氧化作用的物质时，也能加速分解并易引起爆炸。
二氧化氯易溶于水，溶于碱溶液、硫酸。溶于水时易挥发，遇热则分解成次氯酸、氯气、氧气，受光也易分解。
二氧化氯属强氧化剂， 其有效氯是氯气的2.6倍，与很多物质都能发生剧烈反应，腐蚀性很强。
（二）氧化特性
二氧化氯具有较强的氧化能力，其氧化还原电位E0=-1.50V。它的理论氧化能力是氯的2.63倍，但比臭氧弱。基于其强氧化作用，它能够迅速氧化分解细菌、病毒、蛋白质中的氨基酸以及许多还原性物质。二氧化氯可以与多种无机离子和有机物发生作用，因此，二氧化氯在消毒的同时，还可以去除水中的多种有害物质。
（三）消毒特性
二氧化氯对微生物的灭活范围广、灭活能力强，除对一般的细菌有杀灭作用外，对大肠杆菌等异养菌，铁细菌、硫酸盐还原菌等自养菌，脊髓灰质炎病毒、肝炎病毒、贾第虫孢囊等也有很好的杀灭作用，并且消毒效果基本不受pH值的影响，不产生抗药性，持续杀菌能力较氯长2倍。另外还有基本不与水中的有机物作用而产生有害的卤代有机物的显著优点，其消毒中的有机副产物主要是低分子量的乙酫、羧酸等，并且含量远低于臭氧氧化产物。对还原性阴、阳离子的作用，以从有害状态转化为无害状态为主。二氧化氯的消毒成本低于臭氧。对于微污染的自来水来说使用其作为消毒剂是最值得考虑的。由于细菌、病毒、真菌等都是单细胞的低级微生物，其酶系分布于细胞膜表面， 易于受到二氧化氯攻击而失活。而人和动物细胞中酶系分布于细胞质中，受外部系统的保护，二氧化氯难以与基酶接触，故对人和动物的危害较小。同氯相比，其在水中的扩散速度更快，因而在较低浓度时即可更快速、有效地灭活微生物。
（四）其它特性
二氧化氯还具有除臭、脱色， 去除铁、锰等特性。
三、二氧化氯的制备技术
二氧化氯的制备方法有几十种， 可分为化学法、电解法和稳定性二氧化氯活化法三大类。
（一）化学法
化学法是目前饮用水净化中应用最多的方法，包括氯酸盐法、氯酸法和亚氯酸盐法。
氯酸盐法就是在高酸性介质中，用还原剂还原氯酸钠而制取二氧化氯，其效率随还原剂不同而异，主要还原剂目前有盐酸、甲醇、氧化钠等。盐酸氯酸盐法的二氧化氯纯度在70%以下，其生产成本和初期投资较低，国产发生器一般采用此法。
亚氯酸盐法制备的二氧化氯纯度高，它分为酸化法和氧化法。氧化法是用亚氯酸盐与氯或者次氯酸进行反应产生二氧化氯。国外大水厂多采用此法。酸化法是使亚氯酸盐与酸(主要是盐酸)反应产生二氧化氯，但反应速度慢，盐酸用量大，只适合小规模生产。该法中由于采用的亚氯酸盐价格较氯酸盐高，因此亚氯酸盐法成本较高。另外，亚氯酸盐为强氧化剂，易受外界条件影响而发生爆炸。
氯酸法是先制取氯酸，再催化、还原制取二氧化氯，主要用于工业专业制取。
（二）电解法
同电解食盐水制取次氯酸钠一样，电解法制取可用食盐水和氯酸钠溶液电解产生二氧化氯。但该法隔膜和电极寿命有限，产生的二氧化氯浓度低，设备复杂，运行维护困难。
（三）二氧化氯活化法
二氧化氯不稳定，一般需要现场发生，为此人们先生产出高纯度的二氧化氯，再用碳酸盐等稳定剂使其稳定，以便于贮运，在使用时再用盐酸等活化剂使其活化产生二氧化氯。稳定性二氧化氯使用方便，但价格较高，只适用于经济条件好的地区小规模水消毒。
四、二氧化氯消毒的经济性分析
（一）二氧化氯的投加量
二氧化氯的投加量与所处理的水质有关。据资料介绍， 当细菌浓度在105～106个/mL 时，0.5mg/L的二氧化氯作用5min后即可杀灭99%以上的异氧菌，并且作用比较持久，0.5mg/L 的二氧化氯在12h内对异氧菌的杀灭能力保持在99%以上，作用时间长达24h后杀菌能力仍为86.3%。为了保证饮用水的微生物安全性，二氧化氯的投加量C必须满足三项要求:出厂水的残余量RF、杀灭微生物及还原性物质的消耗量C1以及与水直接接触的给水设施的消耗量C2:
C=RF+C1+C2
其中出厂水的残余量RF在0.05～0.1mg/L范围内，杀灭微生物及还原性物质的消耗量C1 以及与水直接接触的给水设施的消耗量C2的总和，与实际应用情况有关，一般需要经过试验确定，对于微污染水，在0.1～0.6mg/L之间均可。另外，当二氧化氯投加量超过0.5mg/L时，会引起亚氯酸盐超标的可能。因此，二氧化氯的投加量要针对不同的应用情况确定。
（二）经济分析
在目前常用给水消毒方式中，据成本分析液氯消毒成本最低，其次是氯胺，二氧化氯居中，而臭氧最高。
二氧化氯消毒的成本费用中主要包括土建费用、设备购置费用、运行成本三部分。运行成本主要包括折旧费、维护费、药剂费、水电费、人工费等。
在二氧化氯消毒常用的几种方式中，按二氧化氯投加量0.5mg/L，处理水量按10000m3/d计算，其他消毒方法按投加量低限计算，按目前国内市场人工及原材料价格(见表1)计算后的各种消毒方法成本统计情况见表2。
应当说明的是， 经济分析仅仅反映了在应用某一条件的成本，由于所用设备不同、处理水量多少不同以及应用环境条件不同， 其中出入是很大的， 并且有些设备和处理方法在应用到各不同规模、条件的水厂时投资和运行成本是不同的，甚至有些设备在某些单位应用有时是很困难的。
亚氯酸盐以及二氧化氯均为强氧化剂，使用、贮运中的安全问题要考虑周全，在设计、运行方案中应严格按《危险化学品安全管理条例》的有关规定执行。
针对铁路给水点多、线长、水量小的应用条件和特点，应考虑选用那些设备安全性好、自动化程度高、易操作、维修、保养、使用又不复杂的方案及设备。
五、存在的一些问题
（一）二氧化氯处理水过程中，由于与水中所含物质作用，会产生亚氯酸盐和氯酸盐等副产物。在二氧化氯发生器运行不佳时容易导致盐酸、亚氯酸盐、氯酸盐等进入水体，并由此引起更多的副产物，造成二次污染。
（二）二氧化氯必须现场制备，使用不便。
（三）一些系统中会产生一些有害气体。
（四）无论采用何种方式、方法进行水消毒，均应加强水质化验、监测工作。