二氧化氯

研究历史

1811年，英国科学家Humphrey Davy将盐酸加入氯酸钾中发现了二氧化氯，但因其不易制备且性质不稳定，并未被深入研究和推广应用。直到20世纪40年代，人们才认识到二氧化氯具有强力杀菌、消毒、漂白等作用，随着更加稳定的二氧化氯开发，美国、加拿大、德国、日本等工业发达国家对其进行了广泛的研究和推广应用，应用领域已涉及水处理、造纸、食品、医疗卫生等多个领域。中国也于2006年开始出现相关研究报告，并将其先后用于水果、蔬菜等食品的消毒保鲜以及消毒、去除甲醛污染等领域4。

物质结构

二氧化氯分子以游离单体存在，是对称性的非线性三原子分子。O-Cl-O所形成的键角为117.7º±1.7º，2个氧与中间的氯的距离相等，其中氯氧键表现出明显的双键特征。二氧化氯具有共轭结构，因为氯的3d轨道与氧的P轨道共轭，形成离域π键。虽然二氧化氯的电子结构呈不饱和状态，但其溶于水时却不以二聚体或多聚体状态存在，这对于其在水中的扩散是极其有利的，其溶解于水中时会形成ClO₂•6H₂O和ClO₂•8H₂O这样的水合物。

理化性质

物理性质

红黄色有强烈刺激性臭味气体；11℃时液化成红棕色液体，-59℃时凝固成橙红色晶体。有类似氯气和硝酸的特殊刺激臭味。液体为红褐色，固体为橙红色。沸点11℃。相对蒸气密度2.3g/L5。

可溶性：极易溶于水而不与水反应，几乎不发生水解（水溶液中的亚氯酸和氯酸只占溶质的2%）；在水中的溶解度是氯的5～8倍。溶于碱溶液而生成亚氯酸盐和氯酸盐。二氧化氯还可溶于冰醋酸、四氯化碳中，易被硫酸吸收，但不与硫酸反应6。

水中溶解度：20℃时0.8g/100mL。

化学性质

二氧化氯遇热水则分解成次氯酸、氯气、氧气，受光也易分解，其溶液于冷暗处相对稳定。二氧化氯能与许多化学物质发生爆炸性反应。对热、震动、撞击和摩擦相当敏感，极易分解发生爆炸。受热和受光照或遇有机物等能促进氧化作用的物质时，能促进分解并易引起爆炸。若用空气、二氧化碳、氮气等惰性气体稀释时，爆炸性则降低。属强氧化剂，其有效氯是氯的2.6倍。与很多物质都能发生剧烈反应。腐蚀性很强7。

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计算化学数据

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毒理学数据

急性毒性：94mg/kg（大鼠口服）；LCLo：260 ppm（大鼠，2小时）。

作用机理

二氧化氯具有杀菌、漂白、除臭、消毒、保鲜的功能。主要是因为二氧化氯具有氧化作用，二氧化氯分子的电子结构呈不饱和状态，外层共有19个电子，具有强烈的氧化性，主要是对富有电子（或供电子）的原子基团（如含巯基的酶和硫化物，氯化物）进行攻击，强行掠夺电子，使之成为失去活性和改变性质的物质。

1、杀菌机理

二氧化氯对细胞壁有较强的吸附和穿透能力，放出原子氧将细胞内的含巯基的酶氧化起到杀菌作用。

2、漂白作用

二氧化氯的漂白是通过放出原子氧和产生次氯酸盐而达到分解色素的目的。用它做漂白剂代替氯气、氯酸盐等，可阻止并避免与纤维发生氧化而降低纤维强度，因而效果更全面。

3、除臭作用

二氧化氯的除臭是因为它能与异味物质（如H2S、-SOH、-NH2等）发生脱水反应并使异味物质迅速氧化转化为其他物质。而且它能阻止蛋氨酸分解成乙烯，也能破坏已形成的乙烯，从而延缓腐烂，同时杀死微生物而不与脂肪酸反应并不破坏食品结构10。

用途

杀菌、消毒

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杀菌

二氧化氯是一种广谱、高效的灭菌剂。国外许多的研究结果表明，二氧化氯在极低的浓度（0.1ppm）下，即可杀灭许多诸如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病菌。即使在有机物的干扰下，在使用浓度为几十ppm时，也可完全杀灭细菌繁殖体、肝炎病毒、噬菌体和细菌芽孢等所有微生物。

保鲜

1、食品的保鲜

二氧化氯一般使用浓度较小，可直接用于水果、蔬菜、肉类的杀菌、保鲜。将水果、蔬菜在二氧化氯溶液中浸泡片刻，既能杀死微生物又不与脂肪酸反应，不破坏蔬菜的纤维组织并对果蔬的味道、营养无任何损害，且无需再用清水清洗。在流通领域中，有些不宜水洗的果蔬，可用固体的二氧化氯与果蔬一起装入包装箱，可长时间缓慢放出二氧化氯，既灭菌，又可达到保鲜作用。经二氧化氯溶液浸泡的鱼、鸡、禽类，不仅可消除腥臭味，还可有效控制微生物生长，延长储藏期，并能保持鲜美的口味。用二氧化氯处理禽蛋，保鲜效果亦良好，且不影响蛋的孵化。

2、除臭、除异味

二氧化氯能和空气中的硫化合物及水中铁和锰化合物相作用，但是不与氨反应2，因此可消除空气和水中的臭味。用二氧化氯溶液对冰箱进行擦洗，可达到消除异味的作用。在卫生间中可用二氧化氯溶液进行喷雾，可迅速去除臭味。

发达国家已将二氧化氯应用到几乎所有需要杀菌消毒领域。在中国，二氧化氯的应用虽然刚刚起步，但有理由相信，在不久的将来，二氧化氯一定会成为生产和生活中必不可少的日常用品，其发展前景无限广阔。

漂白

1、纺织：用于棉纱、麻等天然纤维的漂白。

2、造纸：纸浆漂白，提高白度。

3、食用菌：竹笋等食品的漂白

|| || 各国对二氧化氯使用范围的法律规定

危害

二氧化氯具有强氧化性，空气中的体积浓度超过10%便有爆炸性，但其水溶液却是十分安全的（水中含量超过30%易爆炸）。它能与许多化学物质发生爆炸性反应，对受热、震动、撞击、摩擦等相当敏感，极易分解发生爆炸。

国家标准

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安全信息

• 危险品运输编码：UN 9191
• 危险类别码：R6
• 安全说明：S23-S26-S28-S36/37/39-S38-S45-S61
• 危险品标志：O: Oxidizing agent;T+: Very toxic;N: Dangerous for the environment