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折點加氯

折點加氯（chlorination breakpoint）是對飲用水進行加氯消毒的一種有效方法。當水中有機物主要為氨和氮化物，其實際需氯量滿足後，加氯量、餘氯量增加，但是後者增長緩慢，一段時間後，加氯量增加，餘氯量反而下降，此後加氯量增加，餘氯量又上升，此折點後繼續加氯消毒效果更好，稱為折點加氯^[1] 。

中文名: 折點加氯
外文名: Chlorination breakpoint

定義: 一種飲用水消毒方法
影響因素: pH值，温度，接觸時間等
學科: 環境科學

折點加氯簡介

圖1 折點加氯圖

折點加氯為飲用水消毒處理的一種有效方法。當氯投入水中後，先與水中所含的還原性物質(如NO₂、Fe、H₂S等)反應而被還原為不起消毒作用的氯離子，餘氯為零，此時消毒效果不可靠。繼續提高加氯量，氯與氨開始化合，產生氯胺，由於化合性餘氯存在而具有一定消毒效果，如再提高加氯量則使氯胺氧化成為不起消毒作用的HCl，水中餘氯反而減少直至最低某一折點B(見圖1)。折點B後起所增加的投氯量完全以遊離態餘氯存在，消毒效果更好。當按大於需氯曲線上所出現的折點的量，加氯消毒處理時稱折點加氯 (見圖1中點M)^[2] 。當水中氨氮等耗氯物質較多時，通常採用該方法。

折點加氯基本原理

水中加氯有三個作用^[3] ：

（1）當原水中只含細菌不含氨氮時，向水中投氯能夠生成次氯酸（HOCl）及次氯酸根（OCI^-），次氯酸及次氯酸根均有消毒作用，但前者消毒效果較好。反應式如下：

Cl₂+H₂O⇌HClO+H⁺+Cl^-

HClO⇌H⁺+ClO^-

（2）當水中含有氨氮時，加氯後能生成次氯酸和氯胺，它們都有消毒怍用，反應式如下：

反應方程式

次氯酸，氯胺，二氯胺和三氯胺都有可能在水中存在。它們在平衡狀態下的含量比例決定於氨氯的相對濃度，pH值和温度。當pH=7～8，反應生成物不斷消耗時，1 mol的氯與1 mol的氨作用能生成1 mol的一氯胺，此時氯與氨氮（以N計，下同）的重量比為約為5:1；當pH=7～8，2 mol的氯與1 mol的氨作用能生成1 mol的二氯胺，此時氯與氨氮的重量比約為10:1；當pH=7～8，氯與氨氮重量比大於10:1時，將生成三氯胺(三氯胺很不穩定)和出現遊離氯。隨着投氯量的不斷增加，水中游離性氯將越來越多。

（3）氯還能與含碳物質，鐵、錳、硫化氫以及藻類等起氧化作用。

折點加氯折點加氯實驗

折點加氯實驗目的

（1）掌握折點加氯消毒的實驗技術。

（2）通過實驗，探討某含氨氮水樣與不同氯量接觸一定時間(2 h)的情況下，水中游離性餘氯，化合性餘氯及總餘氯與投氯量的關係^[4] 。

折點加氯實驗步驟

（1）水樣製備：取自來水20 L加入1%濃度氨氮溶液2 mL，混勻，即得實驗用水，其氨氮濃度約1 mg/L或略高於1 mg/L。

（2）測原水水温及氨氮含量，並記錄數據，測氨氮用直接比色法。

（3）進行折點加氯實驗：

① 在12個1000 mL燒杯中各加入水樣1000 mL，並進行編號。

② 當加氯量為l mg、2 mg、4 mg、6 mg、8 mg、10 mg、12 mg、14 mg、16 mg、18 mg、20 mg時，計算1%濃度的漂白粉溶液的投加量(mL)。

③ 在12個盛有1000 mL水樣的燒杯中依次投加1%濃度的漂白粉溶液，其投氯量分別為0 mg/L、1 mg/L、2 mg/L、4 mg/L、6 mg/L、8 mg/L、10 mg/L、12 mg/L、14 mg/L、16 mg/L、18 mg/L及20 mg/L，快速混勻2 h後，立即測各燒杯水樣的遊離性餘氯、化合性餘氯及總餘氯的量，並記錄數據。各燒杯水樣餘氯測定方法，均採用鄰聯甲苯胺亞砷酸鹽比色法。