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技術Q&A

藥劑-二氧化氯

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國內外有法規規範二氧化氯或亞氯酸鹽的許可濃度嗎?

美國環保署(U.S. EPA)已經訂定飲用水中亞氯酸鹽的濃度為1 mg/L,二氧化氯的濃度為0.8 mg/L。然而,這些化學化合物的濃度可能比飲用水中的濃度較高或是較低。

美國職業安全及健康管理局(Occupational Safety and Health Administration, OSHA)已經訂定空氣中二氧化氯或亞氯酸鹽每日八小時工作時間或每週40小時工作暴露量為0.1 ppm。

台灣勞工作業環境空氣中有害物容許濃度標準規定,二氧化氯在工作場所中八小時日時量平均容許濃度(PEL-TWA)為0.1 ppm,0.28 mg/m3

在家中如何減少暴露於二氧化氯和亞氯酸鹽的風險?

家裡的飲用水以未被加入任何化學物質的瓶裝水取代,可能可以減少暴露在以二氧化氯消毒的飲用水之可能性。

二氧化氯和亞氯酸鹽對孩童的健康有什麼影響?

孩童暴露在大量的二氧化氯及亞氯酸鹽可能會和成人有一樣的反應。大鼠研究顯示,懷孕的大鼠或是初生的老鼠暴露在二氧化氯下會造成腦部的發育遲緩。然 而,這些研究中的暴露濃度相較於人類平常在飲用水中所暴露的化合物濃度相當高。沒有任何關於二氧化氯及亞氯酸鹽對於人類發展影響的可靠研究。

二氧化氯和亞氯酸鹽致癌的可能性有多高?

沒有任何的研究指出人類暴露在二氧化氯或亞氯酸鹽會有癌症。根據目前少量的人類和動物研究資訊,國際癌症研究中心(IARC)以及美國環保署(U.S. EPA)並未將二氧化氯及亞氯酸鹽列為人類致癌物。

二氧化氯和亞氯酸鹽對我的健康有什麼影響?

二氧化氯及亞氯酸鹽兩者都會在水中或是潮濕的人體組織有快速的反應。吸入含有二氧化氯的空氣可能會造成鼻子、喉嚨及肺部的刺激。食入或是飲入大量亞氯酸鹽可能造成嘴巴、食道或是胃部的刺激。沒有任何的證據證明二氧化氯或亞氯酸鹽會影響人類的生殖。

我在什麼情況下會暴露於二氧化氯和亞氯酸鹽?

二氧化氯被加入飲用水中是為了保護人們不被細菌或是其它微生物傷害。大部份人們經由飲用水而暴露在少量的二氧化氯及亞氯酸鹽中。

在紙漿和造紙廠、城市污水處理設施以及其它使用二氧化氯及亞氯酸鹽做為消毒等地方工作的人們可能會有較高濃度二氧化氯及亞氯酸鹽的暴露(離子或是鹽類)。

二氧化氯和亞氯酸鹽進入環境中如何變化?

  • 二氧化氯是一種非常活躍的化合物,在自然環境中很快的分解
  • 在空氣中,日光馬上將二氧化氯分解為氯氣及氧氣
  • 在水中,二氧化氯很快形成亞氯酸鹽
  • 亞氯酸鹽在水中可能會進入地下水,雖然和沙土及沉積物反應後可能會減少亞氯酸鹽進入地下水
  • 二氧化氯或亞氯酸鹽都不會累積在食物鏈中

什麼是二氧化氯和亞氯酸鹽(Chlorine Dioxide and Chlorite)?

二氧化氯是一種黃色靠近紅黃色的人工製造出來的氣體,它並不存在於自然環境中。當加入水中,二氧化氯會形成亞氯酸根離子,一種非常活躍的化學物質。 二氧化氯常被用來當做漂白劑,尤其在造紙廠及公共水處理設施中,使飲用水可被安全飲用。2001年在美國炭疽孢子散佈爆發後,曾經接續使用二氧化氯及亞氯 酸鹽淨化數棟公共設施。

為何二氧化氯是抗SARS英雄?

環境消毒劑-二氧化氯藥效試驗

  2001年11月28日美國環保署在國會山莊的Hart參議院辦公室建築中,使用了二氧化氯氣體進行炭疽桿菌消毒,2002年6月17日再度使用二氧化氯燻蒸法消毒一個位於在華盛頓特區的Brentwood 郵件分發中心的存物櫃。除此,美國環保署測試二氧化氯溶液的消毒效能後發現,以每升500毫克 (500 ppm),接觸時間30分鐘以上能有效殺滅炭疽桿菌,這也使得二氧化氯的滅菌性能廣獲各國重視。
  事實上,在 1977 年時歐美就有超過 490 座自來水廠使用二氧化氯取代氯氣進行淨水消毒工作,並根據 1996 年Hoehn在AWWA水質技術研討會的報導,1992 年時全世界已有超過 700 個使用二氧化氯的自來水廠。顯示使用技術已日益成熟,筆者參與和平醫院、陽明醫院SARS消毒時,亦使用為二氧化氯溶液作為除污通道 (1000 ppm)、消毒人員除污 (500 ppm) 與人員消除站 2000 公升水囊 (5 ppm) 的消毒劑,成功地完成任務(參見圖1.、圖2.)。多數的氧化劑與藥物,均能成為制菌劑,但因其物性、化性及作用機制不同,而出現效能與使用環境的差異性,若欲成功的使用消毒劑完成危機解除,必須嚴謹地考量消毒對象、基質、環境、氣候、消毒劑特性與噴灑器的使用等諸般因素,方能有效施行消毒作為。本文將以簡單的實驗設計,嘗試驗證二氧化氯執行氣、液消毒作為時的確效濃度與條件,提供諸位先進參考指教。

(一)儀器藥品
1.微生物培養室(高溫高壓滅菌釜、無菌工作台、恆溫培養箱、菌落計數器)

2.碘間接滴定設備及藥品

3.電子微量天平(小數點下三位)

4.手持噴霧器(容量為一公升)

5.自動噴霧機(每分鐘噴出一次,每次0.7毫升)

6.超音波氣霧機(17000次/秒高頻超音波分子霧化器)

7.空氣菌落採集機(100 L/min,每次採樣5分鐘)

8.  二氧化氯雙試劑型粉末。

(二)實驗設計
1.溶液中的二氧化氯含量測定(參考NIEA W422.51C,碘定量滴定法)
二氧化氯含量=〈Vml-V0ml〉*C*0.01349*稀釋倍數〉*100%〈w〉
V〈ml〉:滴定所使用之硫代硫酸鈉毫升數
V0:空白實驗所消耗之硫代硫酸鈉毫升數
W〈g〉:樣品取量數
C:硫代硫酸鈉之當量濃度

二氧化氯滅菌測試 

各種濃度的二氧化氯溶液滅菌測試: 

  1. 分別秤取EP 606R A劑、B劑0.55克,加入500毫升水中,配製成黃綠色的二氧化氯儲備水溶液。
  2. 分別稀釋上述儲備液5倍、50倍、100倍、500倍、1000倍後配製成所須濃度100 ppm、10 ppm、5 ppm、1 ppm、0.5 ppm各50毫升備用,另外,準備50毫升無菌水為對照組。
  3. 量取1毫升廢水原液,分別加入上述各種二氧化氯濃度組中,予以充分混合搖勻,分別靜置10分鐘、30分鐘後,再取出0.2毫升混合液塗抹於培養基上,進行48小時、35℃的生菌菌落培養。

手持噴霧器(容量為一公升)噴灑滅菌效能測試: 

  1. 於會議室中選擇桌面、水泥粉刷牆壁、磨石子地板三種不同吸附材質作為測試基質。
  2. 三種基質表面先以酒精擦拭滅菌,分別畫上直徑27.3公分的圓形測試區,每種基質各畫出兩區(A區、B區),分別編號為桌面:DA、DB,水泥粉刷牆壁:WA、WB,磨石子地板:FA、FB。
  3. 在測試區中分別先均勻噴灑一次廢水原液,進行表面佈菌程序,靜置10分鐘後,以無菌棉棒沾無菌水,輕輕地就圓形四分測試區中的1區擦拭取樣(編號為DA1、DB1、WA1、WB1、FA1、FB1),再將取樣完成之無菌棒,均勻塗抹於培養基上,進行48小時、35℃的菌落培養。
  4. 配製250 ppm的二氧化氯溶液,裝填於手持噴霧器中,分別進行不同物體表面的噴灑滅菌測試,A區噴灑兩次(0.75毫升/次),B區噴灑四次,噴灑距離約為30公分,要求噴灑出的氣霧能均勻分布於圓形測試區中,靜置十分鐘後,依上述擦拭取樣法,分別拭取各種基質中的2區部分(編號為DA2、DB2、WA2、WB2、FA2、FB2),將取樣完成之無菌棒,塗抹於培養基,進行48小時、35℃的菌落培養。

自動噴霧機及超音波氣霧機氣霧滅菌效能測試 

  1. 選定一密閉室空間作為測試區(空間氣積為22.5立方公尺),先測量空間中的溫、溼度,再以廢水原液進行空間噴灑佈菌,靜置30 分鐘待其沉降平衡後,開始進行實驗。
  2. 開啟空氣菌落採集機,以100公升/分鐘收集量,取樣5分鐘衝擊於10毫升的無菌水中,進行原始空間的生菌菌落培養。
  3. 配製1000毫升的250 ppm二氧化氯水溶液裝入自動噴霧機中,設定條件為以每分鐘噴出一次,每次0.7毫升的運作狀態,開啟自動噴霧機噴霧運作,分別於10分鐘與30分鐘後,開啟空氣菌落採集機進行空氣取樣,再進行上述步驟操作培養。
  4. 量取50毫升500 ppm二氧化氯水溶液,置於超音波氣霧機中作為測試液,開啟氣霧機製造二氧化氯氣霧(圖3.),分別於10分鐘與30分鐘後,精秤所剩重量與二氧化氯濃度,並開啟空氣菌落採集機進行空氣取樣,再進行上述步驟操作培養(圖4.)。

(三)結果與討論

  依照雙試劑型二氧化氯的用藥指引,將兩種前置體混合於500毫升水中,可配製成濃度約為500 ppm的二氧化氯溶液,但經由表1.可得知,溶液中二氧化氯及其副產物亞氯酸鹽、氯酸鹽濃度共為656.17 ppm,超過其估算濃度;但是在配製之後72小時二氧化氯自然衰減為391.69 ppm(衰減率為40.3 %),144小時後衰減為198.0 ppm(衰減率為69.8 %),因此可知,二氧化氯溶液配製完成後,其有效期限約為三日,若超過此其期限,最好能再分析定量確認濃度,或重新配製使用。表1二氧化氯容易有效含量與濃度衰減分析表

各種二氧化氯水溶液濃度滅菌效能

  表2.中的測試條件所列舉的100 ppm濃度實為估算濃度,實際分析結果,0627第一次實驗所用的濃度為131.2 ppm,0701第二次實驗所用的濃度為128.67 ppm;綜合表1.與表2.的結果可得知,二氧化氯在水溶液狀態,只要擁有0.66 ppm與0.64 ppm的濃度,即能將兩次菌落濃度分別為6890 CFU/ml與2400的CFU/ml的測試原液,在接觸時間十分鐘以上就全數殺滅,發揮強力的微生物消毒能力,本研究結果與目前美國所規範的飲用水二氧化氯的殘餘濃度上限為0.8 ppm的數值,十分契合,證明飲用水中含有0.5 ppm的二氧化氯,可有效滅菌!

表2.各種二氧化率溶液濃度滅菌效能比較

游泳池ClO2的應用及使用方式?

二氧化氯在游泳池消毒中的應用:

A. 游泳池水質現狀

  • 游客衛生意識差,脚部消毒池不符合要求,没有特别淋浴措施。游客不冲洗身體、頭髮、和浸脚便直接下水,來自人體的分泌物(如尿蛋白、皮屑)粉塵污垢和少量毛髮等帶入泳池,使水中懸浮物質不斷增加,游泳池水質逐漸渾濁,甚至變灰、變黑。
  • 游泳池超負荷開放,只考慮經濟效益,而忽視用水品質。游泳池水宜循環處理使用,池水循環一周期應根據游泳池類型、池水容積、使用對象、使用人數和使用頻繁程度等情况而定。公用游泳宜採用8-10小時為循環一周期。而實際情况是大多數公共游泳池未在經濟上虧損,對游泳池缺乏嚴格管理,大部分游泳池採用池水循環處理的方式。有的根本不循環。氯化消毒時採用漂白水。這種漂白粉制劑操作既複雜又費時,投、加不計量,更增加了池水渾濁度。因此,幾個場次下來如同幾千人在浴池內洗澡,池水變髒、變渾,並帶有細菌、病毒。
  • 遊泳後總感到皮膚發癢,頭發也變硬變黃了。這都是遊泳池中含氯惹的禍,目前國內泳池大多使用含氯的漂白粉、漂白精、次氯酸鈉進行消毒。長期在這樣的遊泳池中遊泳,必然會有皮膚發癢、頭髮枯黃等症狀。

B. 游泳池的消毒

  • 據世界衛生组織统計,目前世界上有10億人飲用不到潔淨水,每年有2.5億人因飲用不潔淨的水而染上疾病,有1000萬人死於飲用不潔淨的水。而游泳者本身直接與池水接觸,池水會進入嘴内,如果池水不衛生,會引起眼、耳、鼻、喉、皮膚和消化器管等疾病,嚴重者還會引起傷寒、霍亂、梅毒等病的傳染,同時池水還會受到游泳者自身所帶细菌的污染,故必須設置池水消毒殺菌裝置。
  • 氯化消毒是最常用的消毒方法,但鑒於水質分析技術的不斷發展和完善,本世紀70年代已有科學家對給水消毒的傳统氯化消毒,提出疑議,並提出當水中含有一定量的溶解性有機物時,用液氯消毒還會產生某些具有潛在致癌作用的消毒劑。通過長期的實驗證明,放射消毒受池水濁度和裝置影響很大,且無持續消毒功能,臭氧殺滅細菌和病毒的作用極佳,尤其是與活性碳聯合作用時,消毒效果極佳。

C. 二氧化氯消毒

二氧化氯消毒劑用於游泳池,具有以下特點:

  • 具有高效殺菌能力
  • 具有較強的殺滅病毒能力 通過衛生部門的檢測已經證實,二氧化氯的殺滅能力比臭氧和氯更強,對水中的腸道疾病和脊髓灰質炎等多種病毒也有良好的殺滅作用。
  • 能消除水中的有機微生污染物 二氧化氯可將水中残留的有機物氧化成為以含氧基因(羧酸)為主的其他物質,不產生氧化有機物。

游泳池循環水處理系统以過濾為主要淨化方法,濾材多採用石英砂等,無煙 煤和聚苯乙烯發泡珠,濾材層中易滋生藻類和微生物在生長過程中分泌粘液,造成濾材板結,增加了濾材的反冲洗難度,致使水質變壞。當採用二氧化氯消毒劑時,由於其殺菌能力強,又有滅藻效果,具有其他消毒劑無可比擬的優點,對循環水的淨化十分有利。

游泳池ClO2的使用方式

  1. 將A劑加入18倍水稀釋,再加入B劑活化並封蓋調製為2500ppm標準劑
    <例>在槽內倒入25L(A劑)加入450L水後,再將B劑25L加入封蓋約活化30分鐘後即可加壓入泳池內使用(A、B劑量為1:1)
  2. 初次因原管道內青苔與管泥,因ClO2使用會產生褐色等現象,此為原管道因久用淤積,為正常現象,此時並加強逆洗時間與次數,約數小時候可恢復正常
  3. 標準劑入水池後,因原ClO2500 ppm較黃,但ClO2於水中擴散極快經混合為1ppm後應於數分鐘後恢復正常,<例>一噸標準液可稀釋2500噸水。
  4. 檢查餘氯量應於0.5~1ppm之間,若不足可再添加
  5. 檢查生菌數應在0~3 個/ml
  6. 檢查大腸桿菌應為0 個/ml
  7. 檢查濁度應比原水降低80%左右
  8. 當水清時,於光線反射下會有反青現象,此為池水已達超標準時自然之物理現象,淡青光反射現象,代表水質極為優良。

為何二氧化氯可以除臭?

二氧化氯具有中和空氣中的氨和硫、水中鐵和錳的作用,因此可消除空氣和水中的臭味。用二氧化氯溶液對冰箱進行擦洗,可達到消除異味的作用。在衛生間中可用二氧化氯溶液進行噴霧,可迅速去除臭味。

二氧化氯與各種殺菌產品差異性?

二氧化氯消毒作用如何應用?

  與目前常用的消毒劑如漂白粉、漂白水(次氯酸鈉)和氯氣相比較,它在殺菌消毒後,不會造成三鹵甲烷、氯胺等致癌物質,不會造成二次污染,而且在使用過程中對人體及其皮膚較無害。

環境消毒
  美國參議院哈特辦公大樓以及華盛頓市布倫塢分信大樓進行的消滅炭疽菌試驗,在試驗區採集10個氣體和194個液體樣品,送到亞特蘭大疾病控制暨預防中心檢驗,結果全部呈現陰性反應,代表試驗區的炭疽菌芽苞全被二氧化氯殺滅且安全不殘留。

水處理
  目前美國、英國、日本、法國和瑞士等發達國家已有幾千家水廠使用二氧化氯消毒處理飲用水和各種污水,到2010年將停止使用氯氣消毒方法。

車廂清潔消毒
  北京、上海、成都、南京等大都市公共汽車,每月固定三次使用綠色環保的穩定型二氧化氯進行車廂消毒。

食物消毒
  美國普頓大學Richard Linton研究二氧化氯(4ppm)可使蘋果上的李斯特氏單核桿菌降低1000倍,比目前任何一種消毒方法更為安全有效。 
  官兵個人及環境消毒、除臭、除璊、中山室、官兵大寢室、餐廳、廚房、個人餐具、廁所等群聚場所環境消毒殺菌,鋼盔、被服等清理裝備防霉除味;稀釋10~20倍噴灑、擦拭、浸泡可有效預防香港腳、疥瘡等皮膚病。

保鮮類
  蔬菜水果殘餘農藥分解、花卉保鮮、魚蝦類腥味去除;請稀釋水50~100倍噴灑、浸泡。

醫院消毒
  手術室及病區環境、床單被褥、免洗尿布使用前後、牆壁、地板、病房、洗手間空氣、冷氣機濾網、生活污水殺菌消毒;請稀釋水50~80倍噴灑、浸泡。

設備消毒及殺菌法

(1)管道消毒沖洗法:先將管道內的污垢清洗乾淨,然後用200ppm的二氧化氯產品進行沖洗,沖洗時間為20~30 分鐘,特別注意死角的沖洗消毒(如取樣管、罐裝口等)消毒後,再用0.5ppm的二氧化氯產品沖洗一次即可投入生產。

(2)自然散逸消毒法:對儲水罐(塔桶)、混料罐等大容器,採用此法較佳。將容器清洗後,用500ppm的二氧化氯產品按毎立方米(1M3)用10~100cc置於寬口塑膠容器內,懸掛在罐口上部,然後將罐體密封,依罐體大小約4~12小時即可。消毒後取出塑膠容器,不需清洗即可投入生產。

(3)浸泡消毒法:對小器皿、小容器、小設備採用此法較佳,將左列小物品清洗後用50~100ppm的浸泡10~20分鐘,或過一夜。浸泡時應確定消毒品能充分被浸泡,但對於金屬器材不可浸泡過久,以免腐蝕。

包裝容器消毒及殺菌法

(1)轉盤式噴射消毒法:此法最常用,效果也好,用200ppm的二氧化氯產品噴灑4~15秒,壓力控制在1~1.5kg之間,最好水柱觸及瓶底後能均勻地向四面散射。

(2)滾筒式消毒法:用200ppm二氧化氯產品噴30秒以上,可達到殺菌消毒的目的,注意消毒後必須以人工上下搖動幾下,以求消毒徹底,此缺點是有可能造成二次污染,消毒後用0.2ppm的無菌水沖洗,以免影響風味。

(3)浸泡消毒法:用500ppm浸泡10~20分鐘即可,使用過的原液可做環境消毒之用。

工廠、廠房、庫房消毒殺菌法

(1)自然逸散法:原理二氧化氯(原液)在常温上會成為氣體揮發於空間,當空氣中的二氧化氯達到4ppm/1M3即可殺滅99%以上的病菌,同時可消除臭味,對人體無害。同時可時500ppm的二氧化氯100cc置於玻璃杯或塑膠杯,毎一坪放置一杯,也可用廣口瓶懸掛於距地面1米處或置於地面角落不易碰撞到處。如此30分鐘後,即可到達殺菌消毒的目的,毎4~7天換藥劑即可。

(2)噴灑消毒法:用500ppm的二氧化氯噴灑於空氣中,毎一立方米噴1cc即可。因噴灑法之料子小分散度較高,因此效果較好,毎4~7天噴一次。

地面及物體表面之消毒殺菌法
  用100ppm~500ppm的二氧化氯噴灑或擦洗消毒即可。

工作人員衣物消毒殺菌法
  100ppm的二氧化氯浸泡1~5分鐘或250ppm外表噴灑即可。

二氧化氯的殺菌原理?

二氧化氯有強烈的氧化作用(與臭氧殺菌原理相同,卻不會有臭氧會導致肺部纖維化的副作用),並能透過微生物的外表膜,使微生物蛋白質中的氨基酸氧化斷鏈分解,使其迅速失活,導致代謝機能發生障礙而死亡,從而達到殺菌目的。

二氧化氯在釋放殺菌分子時,不會分裂成氯和氧,甚至在不同溫度,水質環境中,都會保持不變,而繼續通過氧化而不是氯化來瓦解細菌和其他微生物。其生成物是水、氯化鈉、有機醣和微量的二氧化碳等無毒物質,因此,它具有無臭、無殘留的特色。

二氧化氯是由一個氯原子和二個氧原子組成,內在鏈且結合許多電子,而在外層的鏈域中存在一個未成對的活性自由電子,因此具有很強的氧化作用。正因如此,所以不會水解,並且不會受PH值的影響而降低效率; 不僅如此,二氧化氯的滅菌特性是以氧化斷鏈方式進行,而並非以一般傳統變性的原理,所以透過氧化的方式來交換本質中的電子,就不會與有機化合物反應而產生溴二氯甲烷(CHCL2Br)、二溴一氯甲(CHCLBr2)及三氯甲烷(CHCL3)等形態的有毒致癌物質。

二氧化氯產業發展之緣起?

  二氧化氯是由英國化學家Humphry Davy於1811年首先發現的。他在實驗室以鹽酸與氯酸鉀反應獲得了一種黃綠色氣體,經鑑定得知這是二氧化氯和氯氣的混合氣體。

  二氧化氯的英文名稱為Chlorine Dioxide,化學分子式為ClO2,相對分子質量67.452。二氧化氯常溫下是一種黃綠色到金黃色的氣體,顏色變化取決於其濃度,具有類似於氯氣和臭氧的刺激性氣味,沸點為11°C,熔點為–59°C,0°C時的蒸汽壓為6.53×104Pa;生成熱104.6KJ/mol,汽化熱27.28 KJ/mol,溶解熱27.61 KJ/mol,其液體密度在–56°C時,為1.758g/L,在11°C時為1.62g/L,在此之間密度變化為一直線;在20°C1.01×105Pa1.2×107,即基本保持在不離解的狀態。二氧化氯的選擇性較強,稍一曝氣即從溶液中溢出。二氧化氯具有明顯的雙鍵特徵,幾乎全部以單體自由基的形式存在,其晶體的紅外光譜和拉曼光譜均表明,即使在固態形式下也不會形成二聚物。

  二氧化氯是一種易於爆炸的氣體。當空氣中的二氧化氯含量大於10%或水溶液含量大於30%時都易於發生爆炸;受熱和受光照或欲有機物等能促進氧化作用的物質時,也能加速分解並易引起爆炸。工業上經常使用於空氣和惰性氣體沖淡二氧化氯,使其含量小於8%-10%。二氧化氯易溶於水、溶於鹼溶液、硫酸。溶於水時易選擇,遇熱則分解成次氯酸、氯氣、氧氣,受光也易分解,二氧化氯在微酸化條件下可抑制它的歧化,從而加強其穩定性。二氧化氯溶液需置於陰涼處、嚴格密封和避光的條件下才能穩定。二氧化氯屬強氧化劑,是氯氣的2.63倍,與很多物質都能發生劇烈反應,腐蝕性很強。二氧化氯的不穩定性與一定的腐蝕性,使得商業上不便製成壓縮氣體或濃縮液,必須現場備製、就地使用。

  二氧化氯在台灣為新興的環境用藥與水質處理劑,且經過國際相關單位如WHO、FDA、EPA、USDA……等認可推薦。二氧化氯消毒劑目前已被世界衛生組織列為第四代安全消毒劑,該消毒劑能有效殺死枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌以及真菌和藻類,對於病毒具有良好的殺菌效果。更優秀的是它完全沒有致癌性、致畸性和突變性,具有高效、廣泛、安全、無殘留等特點,因此又被稱為「綠色消毒劑」。

  二氧化氯在殺菌消毒作用中不會影響高等動物的細胞,不會使蛋白質變性,消毒過程不產生致癌物質,可以被廣泛應用於衛生單位的耐腐蝕醫療器械、環境、空氣消毒以及衛生防疫和疫源地消毒;食品飲料的加工管道、容器、環境;家庭食具、蔬菜、衣物等方面的殺菌消毒、淨化、除臭、防黴、保鮮;工業迴圈水、污水處理;飲用水、生活污水消毒;木材、紙漿漂白;水產品、飼養場、養殖場的消毒滅菌等。

最新型強氧化性殺菌劑是二氧化氯ClO2?

殺菌、消毒、除臭及降解BOD、COD的理想氧化殺菌劑,具備藥效長、無毒性、不破壞環境等特點。

a.環保的產品
它能消滅水體及空氣中病源微生物、細菌、病毒、芽孢、真菌等。 國內衛生署食品相關法規歸類為第二類殺菌劑,公告日期:民國82年11月15日,編號:004,本產品可使用於飲用水及食品用水;用量以殘留有效氯符合飲用水標準為度。環保署於民國87年2月11日公告,字號:環署毒字第0007862號,屬環保用藥,不列管。其使用上對人體無害。它有優異的氧化效果,能使細菌、病毒的蛋白質單體胺機酸產生氧化而分解,故殺菌、消毒效果一流,是最新型強氧化性殺菌劑。

b.常見致病菌的殺滅能力

項目

常見致病菌

濃度ppm

時間

殺菌率

1

大腸桿菌

10

5分鐘

100%

2

金黃色葡萄球菌

10

5分鐘

100%

3

枯草桿菌黑色變種芽胞

50

10分鐘

100%

4

HBsAg肝炎病毒

50

15分鐘

100%有效破壞

5

淋病雙球菌

1.6

2分鐘

99.999%

6

白色念珠菌

6.25

2分鐘

99.999%

7

梅毒螺旋體

25

15分鐘

99.999%

8

陰道毛滴蟲

25

1分鐘

99.999%

9

肺炎菌

25

1分鐘

99.999%

10

糞鏈球菌

100

1分鐘

99.999%

11

軍團嗜肺桿菌

25

10秒

99.999%

12

綠膿桿菌

500

10秒

99.999%

13

豬霍亂沙門氏菌

500

5分鐘

100%

14

鬚髮癬菌

125

5分鐘

100%

15

紅色毛癬菌

125

5分鐘

100%

16

F2 嗜菌體

0.15

10分鐘

100%

17

水中脊髓灰質炎病毒

0.5

2分鐘

99.999%

18

柯隡奇病毒

0.5

3秒

99.999%

 

 

二氧化氯使用濃度建議?

  除了視溫度而定外,用於使水消毒之任何化學品,其殺菌速率係與濃度及接觸時間呈指數關係。這表示低劑量-長接觸時間與高劑量-短接觸時間兩者可得到相同的結果。考慮到安全、操作成本以及非所欲的副反應(它可能會影響水質),吾人應儘可能地使用低劑量。在低溫下,雖然實驗室測試結果顯示通常會於幾十秒內完成

  倘若含有二氧化氯的水係於常壓下儲存,其中所溶解的氣體會變為氣相,直到達成平衡為止。特別是在較高濃度下,短時間內即可達到0.1 ppm(= 0.3毫克/立方米)之曝露界限(極限值)。倘若水在去壓之前藉其他氣體使它呈過飽和(例如,去鐵之後加入空氣或二氧化碳),這些氣體於揮發時會挾帶二氧化氯。因此,二氧化氯之注入點宜位於第一座與第二座儲槽之間。在任何情況下,皆應有適當的通風。若有必要,應在儲槽通風孔裝置活性碳過濾器。

1.飲用水
  經驗顯示除非在特殊情況,否則無需使用上述所示之最大劑量。通常,只要容許適當的接觸時間,非立即用水只需使用不超過0.1至0.2 ppm的劑量,即可符合衛生安全要求。在最初階段,可能需要使用較高劑量,特別是陳舊且水從未經過消毒的管線。此一情況下,初期會增加沉積物之分裂。在關閉期間,宜藉著週期性注入二氧化氯以簡化此一分裂程序,確保這些未使用或很少使用的分支管線不致於被忽視。
  在任何情況下,最初階段必需經常予以分析查核,直到呈穩定狀態為止。以劑量為基準計算得到的二氧化氯濃度以及在接觸時間終了所測得之濃度,兩者的差異會隨著二氧化氯需求下降而減少,當劑量必需減少時,最後會達到穩定狀態。

2.產品水
  由於產品水係由飲用水得之或完全與飲用水相同,其使用劑量同為0.1至0.2 ppm之間。必需注意的是,倘若原來的水業經二氧化氯處理,而在若干水處理程序(例如,軟化,去離子化)中未再使用二氧化氯,這種水難免會有再度受到感染的危險。當然,它可藉第二次二氧化氯處理予以補救,然而,必需指出的是,兩次劑量所累積的亞氯酸鹽,會超過上述之亞氯酸鹽標準。因此,可能較佳的做法係將軟化劑隨同未經消毒的水一齊注入,其後再將水加以消毒。本文一開始所提到的濃度與接觸時間之互為依賴情況,在此同樣適用。
  由經驗判斷,在0.1至0.2 ppm的使用劑量下,幾乎不致於使產品味道受到任何不良的影響。就檸檬水而言,一般皆知它係一項非常敏感的產品,在加入0.25 ppm後,會具有霉味、土味,而在另一種情況,香精廠商則表示縱使提高至0.3 ppm的劑量,亦不會覺得產生可憑器官鑒別的變化(organoleptic change)。由這些互相矛盾的發現,吾人可以得到一項結論,那就是產品配方扮演某些作用。
  倘若可用的滯留時間太短,可能被迫使用較高的濃度,但在啟用前瞬間,必需降至容許水準。以氯而言,可選用活性碳過濾器達到此一目的,但受制於吸收亞氯酸鹽的能力有限,它必需能夠如同一般在食品加工及飲料工業的情況,藉蒸汽予以消毒。而沒有味道(例如,食用水)的酸性飲料,被過度操作之過濾器破壞的亞氯酸鹽,會在瓶子的空氣空間造成氯一般的味覺,這可能在幾天內就會形成。

3.冷卻水
  在冷卻水系統,消毒劑係用於防止由生物成長產生而可能妨礙熱傳送之沉積物。本公司的經驗顯示,微生物之良好控制效果可由固定殘留量控制於0.2 ppm或每日添加處理量1 ppm即可得之。
  加之,在食品加工業中,若冷卻水係用於使經過加熱消毒之包裝食品或飲料例如罐頭食品或飲料盒予以冷卻,則它必需加以殺菌。在此製程中,係於包裝內產生高度真空。縱使其中有最輕微的漏氣,真空也會使冷卻水流入,導致內容物在幾天內變壞。
  當然,二氧化氯使用劑量視水的污染程度而定,因此,很難推荐一般通用的任何值。迄今吾人累積的經驗為,對罐頭食品而言,採用開放式冷卻水塔的冷卻水系統,使用量2 ppm即已足夠。雖然二氧化氯溶液擁有的酸性,不利於pH的自然提高,應於冷卻水系統裝設一般的附屬設備,例如二氧化氯與ORP自動測定、pH控制及自動加料裝置等。
為使二氧化氯在冷卻水塔的漏失降到最低,其注入處宜儘可能接近冷卻器(例如,隧道式冷卻器)之上游。

!注意!
  在冷卻水系統中一般隨同殺菌劑使用之某些腐蝕-及結垢抑制劑,可能會與氧化劑(例如,某些瞵酸類,如ATMP)並不相容。二氧化氯與這些化學品之反應,會使這兩者受到破壞,且不能預料會產生安全的消毒或有效的結垢抑制作用。原則上,對氯具有耐性的化學品,也會對二氧化氯具有耐性。若有必要,吾人可要求製造廠商提供替代產品。

4.沖洗水 (CIP)
  產品儲槽在清洗後,例如週末期間,為加以保護,習知之使用劑量可達到4 ppm。然而,這似乎為可容許之上限。在CIP申請時,使用再循環水處理之強制偵測器與監測設備(ClO2,pH,ORP),發現回饋控制劑量約為1.5 ppm。

在洗瓶機可能有兩個使用點:

(1).冷水注入
  在此係使用飲用水,因此,就劑量與反應時間而言,可適用第B.1章節所述者。結果發現它可使過濾器獲得足夠的安全性。
(2).冷水與熱水區
  經驗顯示在大約1 ppm的劑量下,吾人可於系統中使殘留物維持於0.4至0.6 ppm的衛生安全水準。

  由於不同的機械設計,對於連鎖系統、取樣點以及注入點等,可能會有不同的要求。

5.洗滌水
  某些食物例如水果、蔬菜、海產等,於加工之前必需予以洗滌。由於洗滌水係為微生物的載體,它通常需要經過消毒。
  消毒劑的需用量視產品污染度以及由產品引進之有機物質的消毒劑需求而定。再者,水可能被冷卻因而降低殺菌速率,或為了提高洗滌效果,將它與空氣相混合,因而清除任何溶解氣體例如二氧化氯。考慮到這些干擾因素,二氧化氯需用量可由試驗決定之。
  在這些情況下,如同在新的應用場合,本公司推薦於實驗室製備二氧化氯,並進行小型試驗以決定二氧化氯之效力以及需用量。本公司將樂於提供這方面的詳細說明以及需用之化學品。

6.廢水消毒
  若干國家已針對下水道污物處理廠之放流水微生物品質頒佈法規,且已規定必需採取的後消毒步驟(post-disinfection-step),以維繫此項標準。至於氯----與飲用水情況相似----會生成氯化物(AOX),此為水接受體之沉重負荷,而二氧化氯再度成為替代化學品之一。國外測試發現其使用量在2至4 ppm之間即可獲得良好的效果。

7.腐蝕問題
  客戶往往需要獲得利用二氧化氯處理過的水之腐蝕性資訊。雖然妥善裝置之單程飲用水分送系統,基本上不會有問題,於再循環系統(冷卻水系統、洗瓶機等)中漫無控制地添加消毒劑,則不可避免地會使pH或氯化物濃度達到對金屬材料造成危害的程度。以下說明旨在協助評估是否,或倘若確定時在何種情況下,會達到此一程度。

二氧化氯運用範圍?

共分為以下幾種範圍:
--半導體廠空調冷卻循環水處理
-- 醫院用水退伍軍人菌的控制
-- 取代漂白水應用於自來水的高級氧化處理
-- 啤酒與飲料的瓶身殺菌
-- 乳製品的PE/PP容器瓶蓋消毒
-- 衛生冰塊的製程水與器皿消毒
-- 生菜/蔬果的清洗殺菌
-- 肉品加工的製程水與現場清洗消毒 (CIP: Clean in-Place)
-- 魚肉分切/魚丸製品的殺菌
-- 水洗雞蛋的消毒清洗(沙門氏菌)
-- 麵食加工廠的冷/冰水漂洗殺菌
-- 素食(豆類蛋白質)工廠製程水殺菌
-- 生醫美容製程水的殺菌
-- 面板廠的stripper去光阻劑:二甲基亞砜(DMSO)的除臭
-- 紙廠廢水濃縮池硫化氫(H2S)的反應降解除臭
-- 紙漿的漂白與脫色

什麼是二氧化氯ClO2?

二氧化氯Chlorine Dioxide(ClOB2B)是一種水溶性的強氧化劑,其氧化能力是氯氣的2.6倍。它不僅是具有高效性廣泛的殺菌能力,還具有滅藻、剝泥、防腐、抗黴、保鮮、除臭、氧化和漂白、脫色等多方面的功能。 同時, 使用二氧化氯處理的水中不會産生有毒的副產品,如用氯氣消毒時易形成的致癌物--三鹵甲烷(THMs),其安全性被世界衛生組織列爲Al級,二氧化氯已成爲國際上公認的氯系消毒劑最理想的更新換代産品,被歐美國家推崇爲第四代消毒劑。二氧化氯殺滅病毒的作用比臭氧(OB3B)和氯有效。在洪水期間,二氧化氯對水中柯薩奇(腸道)病菌、人類腸道病毒、皰疹病毒、新城病毒、噬菌體、牛痘病毒、脊髓灰質炎病毒等衆多病毒,均有很好的殺滅效果。

物理性質

在室溫下,二氧化氯(ClO2)係為一種較空氣重之氣體,呈黃綠色且很容易溶於水。其主要的物理性質如表1:

表1:二氧化氯之物理性質

分子量

 

67.457

熔點

-59

沸點

+11

密度(液態), 0℃

公斤/公升

1.64

密度(蒸汽)

公克/公升

2.4

臨界溫度

153

蒸汽壓力,0℃

Torr

490

在水中之解離熱, 0℃

仟卡/莫耳

6.6

蒸發熱

仟卡/莫耳

6.52