次氯酸鈉廣泛運用于給水、排水工程及其它領域之中，可以進行消毒、漂白、助凝、抑制絲狀菌、洗膜等等，作為一篇科普+專業(yè)類文章，本文從次鈉的自身性質及作用機理談起，方方面面討論一下次鈉。
一、次氯酸鈉的性質
次氯酸鈉是一種無機物，分子式為NaClO，在沒有作為廣泛的水類消毒劑之前，廣泛用于漂白、消毒中，近幾年來，隨著氯氣及二氧化氯的弊端漸露，采用次鈉消毒大有取代了氯氣及二氧化氯消毒趨勢，成為水處理消毒的主流消毒工藝。
次氯酸鈉消毒液一般成微黃色液體，顏色和二氧化氯溶液差不多，溶液隨著次鈉濃度的增加，黃色漸深，一般含量在13%的濃度達到極限，再高會有不少結晶析出，次鈉屬于強堿弱酸鹽，見光、遇熱均容易分解，生成氯化鈉和氧氣，此外次鈉屬于?；罚?%以上溶液），但等級不高，在《危險化學品名錄（2015版）》中：次氯酸鈉溶液[含有效氯＞5%]的危險貨物編號是：83501；別名：漂白水；UN號：1791；CAS號：7681-52-9。
二、次氯酸鈉的作用
1、消毒作用
消毒作用是次鈉的最主要的作用之一，作為氯類消毒劑，其消毒機理和氯氣基本相同，主流認為有以下兩種：
其一是次氯酸鈉在水中水解成次氯酸：
NaC1O+H2O=NaOH+HC1O
HClO =HCl+{O}
而后次氯酸分解生成新生態(tài)氧，生態(tài)氧的極強氧化性使菌體和病毒的蛋白質變性，從而使病源微生物致死;
其二是認為次氯酸不僅可與細胞壁發(fā)生作用，且因分子小，不帶電荷所以可以侵入細胞內(nèi)與蛋白質發(fā)生氧化作用，破壞其磷酸脫氫酶，使得其糖代謝失調死亡：
R-NH-R+HC1O=RNC+H2O
個人認為，兩種反應應該都有作用。
在作為給水消毒劑的時候，一般后加氯投加量可以在2mg/l有效氯左右，而前加氯視原水特點而定，前后加氯量最好進行小試實驗，如果遇到水中有氨氮的時候，會發(fā)生折點加氯效應，更應該進行小試實驗進行投加。
次鈉的投加點可以有多個，一般設置在配水井、出水跌落井、消毒專用混合井等利于次鈉混合的地方，接觸時間不得小于30分鐘，但一些廠將次鈉投加點設置在濾池進水端，認為定量投加可以有利于濾砂的反洗，我個人是不推薦的，因為次鈉的投加將破壞濾砂的生物作用，削弱濾砂的過濾效果，且影響后續(xù)投加的計量計算。
在作為污水的消毒劑的時候，投加量一般是自來水消毒的3~7倍，實際投加量也應以小試實驗作為指導；投加點一般設置在總出水點，如深床濾池出水處，生物濾池出水處，也可以設置在二沉池的出水處，并設置專門的清水池容納消毒后的水體，現(xiàn)階段，次鈉消毒多用在有深度處理的水廠，而沒有深度處理的水廠由于執(zhí)行排放標準較低，較少使用。
由于次鈉也是屬于氯類消毒劑，其消毒機理也和氯氣一樣，所以副產(chǎn)物基本也和氯氣一樣，主要會產(chǎn)生一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三鹵甲烷、三溴甲烷等等，產(chǎn)生計量和投加量成正比例關系，但是值得注意的是，次鈉產(chǎn)生這些消毒副產(chǎn)物的量要比氯氣要少得多，所以相對氯氣來水，次鈉消毒又是較為安全的，需要主要的是，次鈉消毒還會產(chǎn)生二氧化氯消毒特有的消毒副產(chǎn)物，氯酸鹽及亞氯酸鹽，主要原因其實和次鈉本身沒有太大關系，主要還是由于久置后分解反應和歧化反應產(chǎn)生，其產(chǎn)生機理為：
分解反應：2NaC1O=2NaC1+O2
歧化反應：3NaC1O=2NaC1+NaC1O3
反應過程中實際上氯酸鹽是亞氯酸鹽進一步氧化得到，這里就不多論述了。
影響消毒效果的主要有PH、水溫、接觸時間、濁度、加氯量幾項，加氯量很好理解，投加量越大消毒效果越好，但給水中需要考慮出水的性狀及副產(chǎn)物，所以投加量不宜過大，而渾濁度也好理解，水中雜質越多，消耗的加氯量越大，所以投加點一般放在濾后的原因就在于此。而PH主要影響的是次鈉水解后生成次氯酸的多少，一般PH越高效果越差，一般不宜超過7.5，接觸時間前文已有論述，此處不再論述；水溫主要體現(xiàn)在影響余氯的損耗上，水溫越高余氯的損耗速度越快，但水溫越高殺毒效果也越好，此項一般不需特別調整，大部分地區(qū)的常溫即可。
2、氧化助凝、除藻及除鐵錳的作用
氯類消毒劑由于強氧化性，幾乎都有助凝的作用，助凝作用在給水中用的較多，在污水中使用的較少。含藻類原水是我國常見的原水類型，藻類本身及其代謝產(chǎn)物帶負電荷不容易被混凝去除，同時也會于水中的金屬離子絡合穿透濾池影響出水水質，而且藻類吸附力極強，會粘附在濾池表面影響過濾效果，縮短濾池壽命，而加氯對藻類有抑制和滅除作用，從而改善后期混凝效果。從實際上來看，無論是氯氣還是次鈉，對藻類的去除效果還是比較有限的，比臭氧及高錳酸鉀要弱，而且由于投加量有限制，所以在高藻類的地區(qū)建議還是以高錳酸鉀或者臭氧結合氣浮去除藻類。次鈉還有一個作用就是氧化鐵錳類物質起到后去絮凝沉淀去除的作用，但是實際上和藻類一樣，次鈉氧化鐵錳的能力很弱，而且對PH的要求比較高，比他哥們二氧化氯要弱很多，所以在錳鐵超標的地方建議采用高錳酸鉀預氧化去除鐵錳。
3、脫色及漂白的作用
次鈉的脫色作用主要是由于其有氧化性的作用，一般需要和混凝沉淀合用，次鈉的脫色作用主要也是展現(xiàn)在對有色物質的氧化上，比如對將水中鐵從二價氧化為三價，然后通過混凝將三價鐵沉淀下來，完成水體脫色，或者將水體中一些帶顏色的有機物氧化后混凝沉淀下來，起到脫色的作用。
而次鈉的漂白作用還是比較強的，筆者有幸在安裝次鈉設備的時候黃色襯衣被碰到，結果一大塊變成了不倫不類的黃白色，其基本作用機理很簡單：
HClO =HCl+{O}
其中的新生態(tài)氧氣，具有很強的氧化性，能將不少有機染料發(fā)生作用，起到漂白的作用。
三、次鈉的制備
次氯酸鈉發(fā)生器的原理
次氯酸鈉發(fā)生器是一套由低濃度（2.5%-3.5%）食鹽水通過通電電極發(fā)生電化學反應以后生成次氯酸鈉溶液的裝置。其總反應表達如下：
NaCl+H2O→NaClO+H2↑
電極反應：
陽極： 2Cl - 2e → Cl2
陰極： 2H + 2e → H2
溶液反應： 2NaOH + Cl2 → NaCl+NaClO+H2O
次氯酸鈉發(fā)生器介紹
次氯酸鈉由電解稀鹽水制備。我司的次氯酸鈉發(fā)生器發(fā)生器由若干個系統(tǒng)組成，其中鹽水精制裝置、在線配比裝置、安全脫氫裝置、電解糟總成是我司發(fā)生器獨居特色的部分，也是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行一個重要前提。
軟水系統(tǒng):通內(nèi)置鈉型交換樹脂，可以與水中鈣鎂離子發(fā)生化學置換反應，從而將鈣鎂離子吸附到樹脂上，運行一段周期后通過濃鹽水進行再生，樹脂重新吸附鈉離子并將鈣鎂離子置換到水中并排放，從而實現(xiàn)樹脂再生，軟水后的水用在系統(tǒng)中可以延長電解槽的結垢周期，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，軟化后的水硬度要求低于25mg/L(以CaCO3計)。
鹽水精制裝置:我司的鹽水精制裝置采用獨特的設計工藝，軟水經(jīng)過鹽層后，再進行過濾，這樣可以確保制備出的鹽水潔凈度高，并且氯化鈉濃度不低于300g/L。對于用鹽量大的系統(tǒng)我司設計的噸袋加鹽方式可以降低用戶的操作強度，方便運行操作及維護。
稀鹽水配比裝置:電解過程中稀鹽水的濃度以及流態(tài)對于電解槽的效率有很大的影響，因此穩(wěn)定的稀鹽水配比及輸送裝置非常重要，我司稀鹽水配比裝置設置了鹽度計和流量計，可以通過鹽度計的信號反饋自動調節(jié)飽和鹽水流量，以確保進入電解槽的稀鹽水鹽度穩(wěn)定在25-30g/L,同時我司的稀鹽水采用多通道進水，這樣可以確保稀鹽水的均勻性，從而為發(fā)生器的穩(wěn)定運行提供了可靠的保障。
安全脫氧裝置:次氯酸鈉發(fā)生器電解會產(chǎn)生氫氣，因此脫氫工藝尤為重要，我司采用獨特的氣液分離系統(tǒng)以及兩級排氫工藝，大量的氫氣通過風機直接稀釋進行排放，少量的氫氣通過儲罐的正壓鼓風進行去除，同時設備間和儲罐設置了氫氣傳感器，脫氫管道設置風壓傳感器，儲罐設置了防氫氣逸散裝置，通過多種工藝的結合控制，我司的脫氫裝置可以確保儲罐內(nèi)氫氣體積濃度低于0.4%，排放至室外的氫氣體積濃度低于1%，保證了系統(tǒng)的絕對安全性。
電解槽裝置:我司的電解槽常規(guī)采用透明聚乙烯制作而成，對氯氣和次氯酸鈉溶液耐腐蝕性優(yōu)于亞力克材質，長期運行也能保持電解槽的透光性優(yōu)良。電解槽的陽極表面采用MMO涂層技術，該涂層有優(yōu)良的耐電化學性，正常運行條件下使用壽命可達8年以上，極板設置充足的間距確保氫氣不會在極間距累計，保證運行過程中電解液的溫度處在適宜的范圍內(nèi)
四、次鈉的存儲與投加
近幾年來，隨著給水、排水工程的蓬勃發(fā)展，一些地區(qū)為生產(chǎn)次鈉自建化工城，制造有涉水許可證的成品次鈉，大部分地區(qū)依然還是遵循采用國標(GB 19106-2013)要求的次鈉，使用成品次鈉好處很多，最大的優(yōu)點就是不用擔心“在自己廠里又建一個迷你化工廠的問題”，而且成品次鈉一次性投資省，后期維護成本低，在擁有穩(wěn)定的貨源的和較低的運費的基礎上是首選。
值得注意的是，成品次鈉需要注意2個問題：
1、衰減及存儲
一般來說次鈉濃度越高衰減越快，根據(jù)作者自身的一些研究，成品次鈉衰減的罪魁禍首有2個，一個是紫外線，一個是溫度，一般來說在遮光的室溫條件下10%成品次鈉衰減到5%在120天左右，再往下衰減速度陡然變慢，所以不少文章認為稀釋成5%存放是可以的，實際上由于10%次鈉的稀釋需要軟水，而不少地區(qū)的自來水的硬度均在100以上，稀釋的時候會大量結垢，而水軟化需要上設備，所以一般建議10%成品次鈉在保存在7日左右用完，在短期用完還有一個好處就是可以減少氯酸鹽個亞氯酸鹽的產(chǎn)生。次鈉有腐蝕性和易分解性，所以在存儲中盡量采用遮光及耐腐蝕的材料保存，PE桶是個不錯的選擇，在采用PE桶的時候，可以留有一個出氣的通道，預防積氣。
2、成品次鈉宜采用單獨投加
成品次鈉宜采用單獨投加而不要想二氧化氯那樣利用廠用水帶至投加點，因為這樣會使管道迅速結垢，反應機理為：
NaClO有見光或遇熱分解的特性，在NaClO生產(chǎn)、運輸、儲存、投加的過程中，NaClO溶液分解 ，生成 NaOH 、NaC1和Na2CO3 等雜質；反應方程式如式(1)、(2)、(3)所示 ：
(1) NaClO+H2O=HClO+NaOH
(2) 2NaClO=2NaCl+O2
(3) 2NaOH+CO2=Na2CO3+H20
其中的CO32-及OH-隨著NaClO溶液的投加進入加藥管道，CO32-及OH-與壓力水中的Mg2+及Ca2+發(fā)生化學反應，產(chǎn)生CaCO3沉淀。反應方程式如式(4)、(5)、(6)所示 ：
（4）OH-+HCO3- —H2O+CO32-
（5）Ca2++CO32-—CaCO3
（6）Mg2++CO32-—MgCO3
所以投加的時候盡量采用原液投加，管道可以盡量采用CPVC或者UPVC管道，這些管道抗腐蝕能力均不錯。
五、對采用次鈉來去除氨氮的看法
次鈉用來降低氨氮的化學反應式為：
2NH3+3NaClO→N2↑+3H2O+3NaCl
實際上在常溫及中性的PH中，投加適量的次鈉溶液反應基本上會進行至三步，第三步也是自來水上常用的氯氨消毒法的一般原理，而要進行到第五步反應需要較為合適的PH、溫度的支持及大量投加次鈉來支持，根據(jù)相關研究，有效氯投加量（以Cl2計）與氨氮的量的比值在1.5:1的情況下能達到去除氨氮的最大效率，實際上，由于污水中的雜質較多，渾濁度較高，大量的雜質嚴重耗費了次氯，所以一般次鈉投加量遠遠不止1.5:1。在氨氮超標不高的情況下，采用次鈉投加去除氨氮，是可行的，但是一旦遇到超標嚴重，采用次鈉來去除，成本太高，還帶來大量副產(chǎn)物，并不實用。
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