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二氧化氯

Wikipedia · 2026-07-08 维基百科 👁 1 阅读

二氧化氯（）是一种无机化合物 ，化学式 ClO2 。它在 11 °C 以上是一种黄绿色气体，在 −59 °C 到 11 °C 之间是一种红棕色液体，更低温下是橙色的固体。 它是一种氧化剂，能够将氧转移到各种基质上，同时通过氧化还原反应获得一个或多个电子。 它进入水时不水解，通常作为水溶液中的溶解气体处理。 二氧化氯的潜在危害包括健康问题，爆炸性和可燃性。 它常用于漂白剂。二氧化氯是氯的最稳定的氧化物，也是唯一大量生产的卤素氧化物。

二氧化氯是在1811年首次製備，廣泛的用在造紙業以及飲用水處理中。近期也將二氧化氯應用在食品處理、住所和車輛消毒、除黴、空氣消毒及去異味、游泳池水處理、牙醫消毒以及傷口清潔上。

二氧化氯被廣泛用于消毒及殺毒。但近來有人利用二氧化氯進行詐騙，將二氧化氯宣传为可治療多種疾病（包括兒童自閉症）的食用藥物。有兒童為治療自閉症而接受二氧化氯的灌肠，以致危及性命。

製備方法
二氧化氯是一种与稀释物质分离时会剧烈分解的化合物。因此，通常优选涉及不经过气相而制备溶液的制备方法。二氧化氯必须以安全的方式安排处理。

亚氯酸盐的氧化
在实验室， ClO2 可以由亚氯酸钠和氯气化合而成：
: 2 NaClO2 + Cl2 → 2 ClO2 + 2 NaCl

传统上，消毒剂应用中的二氧化氯是由亚氯酸钠或亚氯酸钠-次氯酸钠方法制成的：
:2 NaClO2 + 2 HCl + NaOCl → 2 ClO2 + 3 NaCl + H2O
或是亚氯酸钠–盐酸法：
:5 NaClO2 + 4 HCl → 5 NaCl + 4 ClO2 + 2 H2O
或是亚氯酸盐–硫酸法：
:4  + 2 H2SO4 → 2 ClO2 + HClO3 + 2  + H2O + HCl

这三种方法均可以产生具有高亚氯酸盐转化率的二氧化氯。与其他方法不同，亚氯酸盐-硫酸法可生产完全不含氯的二氧化氯，要生产等量的二氧化氯，其亚氯酸盐的含量要多25％。此外，过氧化氢可有效地用于小规模的应用。

: 氯酸盐 + 酸 + 还原剂→ 二氧化氯 + 副产物

作为一个典型示例，人们认为氯酸钠与盐酸在单个反应器中的反应通过以下途径进行：

: + + → + HOCl
: + + 2  → 2  +
: + + → +

总反应为：
:2  + 2  + 4  → 2  + + 2 .

商业上更重要的生产路线使用甲醇作为还原剂，并使用硫酸进行酸度调节。 不使用基于氯化物的工艺的两个优点是它不会形成有害的氯气，而副产物硫酸钠对制浆厂而言是一种有价值的化学品。 这些基于甲醇的方法可提供很高的效率，并且非常安全。 化学家莱纳斯·鲍林进一步发展了这个想法，并得出了两个共振结构，它们的一面是双键，另一面是单键加三电子键。 在鲍林的观点中，后一种组合应该是比双键稍微弱的键。 在分子轨道理论中，如果将第三个电子置于反键轨道上，这种想法是常见的。 后来的工作证实了HOMO确实是一个不完全填充的反键轨道。

二氧化氯化學分子式為ClO2，分子質量為67.452。在常溫下為一種黃綠色到橙色的氣體，沸點為11°C，熔點為-59°C 。當二氧化氯含量達到 14~17 ppm時，一般人就會察覺到它的存在，而濃度達到 45 ppm時，對於嗅覺感官會產生刺激性傷害。二氧化氯具有強氧化的特性，若以其他氧化劑相比，其標準電位值約在1.50伏特之間。而二氧化氯在水中的四個主要氧化還原反應為電中性化合物。在飲用水消毒中，亚氯酸盐 (ClO2−) 是主要反應的產物，有70％是由二氧化氯轉換，其餘則為氯酸盐 (ClO3−) 及氯化物 (Cl−) 。而二氧化氯對於微生物的殺菌效用，不受高pH、氨水、含氮化合物及有機化合物的影響，不會引起溴化物 (次溴酸) 及提供有機溴化合物的組成。

存放性质
在压力超过 10 kPa

  • 二氧化氯的主要用途在自來水的消毒，和麵粉與木質紙漿的漂白。
  • 作为消毒剂，由于其独特的品质，二氧化氯即使在低浓度下也有效。。
  • 2005年8月，在襲擊紐奧良的-{zh-tw:颶風卡崔娜; zh-cn:飓风卡特里娜}-過後，二氧化氯就被用來清除被洪水淹沒後房屋上的危險霉菌。而中華民國政府也於2006年3月6日預告二氧化氯為自來水消毒劑。[http://gazette.nat.gov.tw/EG_FileManager/eguploadpub/eg012041/ch07/type3/gov60/num1/Eg.htm]
  • 近年也有應用於空調系統及空氣清新機的濾網，以為較多人使用的空間進行空氣消毒殺菌。
  • 香港科技大學研究團隊研發出以有機微膠囊包裹二氧化氯的技術（Germagic），透過微膠囊慢慢釋放二氧化氯分子，可長效殺滅及抑制細菌病毒生長。

漂白
有时将二氧化氯与氯结合用于，但在ECF（无氯元素）漂白过程中单独使用。它在中等酸性（pH3.5至6）下使用。二氧化氯的使用使所产生的有机氯化合物的量最小化。目前，二氧化氯（ECF技术）是全球最重要的漂白方法。 所有漂白的牛皮纸中约有95％是使用二氧化氯按ECF漂白顺序生产的。

二氧化氯被用于漂白谷粉。

水处理
尼亚加拉瀑布城水处理厂于1944年首次使用二氧化氯进行饮用水处理，以销毁产生味道和气味的酚。 三卤甲烷是致癌的消毒副产物 ，它的产生与水中自然含有的有机物的氯化反应有关。

在公共危机中的用处
二氧化氯作为氧化剂或消毒剂时有许多用途。 并且是2001年美国炭疽攻击事件后用于美国建筑物净化的主要试剂。在新奥尔良，路易斯安那和周围的墨西哥湾沿岸发生2005年飓风卡特里娜灾难之后，都会使用二氧化氯清除被淹没的房屋中危险的霉菌。

在COVID-19大流行时，美国国家环境保护局已发布了许多符合其针对病原体COVID-19的环境措施标准的消毒剂清单。 尽管每种产品使用不同的配方，但有些是基于可被转化为二氧化氯的亚氯酸钠。 EPA清单上的许多其他产品均包含次氯酸钠（），其名称相似，但不应与亚氯酸钠（）混淆，因为它们具有非常不同的化学作用方式。

其他消毒用途
二氧化氯可以用作熏蒸剂处理，以消毒诸如发霉和发酵的蓝莓，树莓和草莓等水果。

二氧化氯可用于在屠宰家禽后通过喷雾或浸泡将其消毒。

二氧化氯可以用于内视镜的消毒，例如商品名为Tristel的产品。 它也可以三者组合使用，其中包括预先用表面活性剂进行预清洗，然后用去离子水和低浓度的抗氧化剂冲洗。

二氧化氯可用于控制进水口中的斑马贻贝和。

其它用处
二氧化氯被用作氧化剂，以破坏废水流中的酚，并用于控制动物副产品（提炼）工厂的空气洗涤器中的气味。 美国劳工部的机构（OSHA）已将空气中二氧化氯的8小时允许暴露极限设置为（0.3 mg/m3）

2010年7月30日以及2010年10月1日，美国食品药品监督管理局都警告不要使用产品神奇矿物溶液（MMS）。该产品必须按照说明进行配制产生二氧化氯。MMS已被推销为多种疾病的治疗方法，包括HIV，癌症，自闭症和痤疮。FDA警告告知消费者MMS可能对健康造成严重伤害，并表示已收到大量关于因脱水引起的恶心、腹泻、严重呕吐和危及生命的低血压的报道。此警告于2019年8月12日第三次重复，于2020年4月8日第四次重复，指出摄入MMS与喝漂白剂相同，并敦促消费者不要出于任何原因使用它们或将这些产品送给孩子。。一些人也聲稱可飲用二氧化氯溶液以預防及治療COVID-19。但需在水溶液下才能殺滅，也不能服用及接觸皮膚。一些人聲稱能殺滅COVID-19的配戴式產品含有二氧化氯，但其效能存疑。 被认为是治疗儿童自闭症的方法之一：用二氧化氯对儿童进行灌肠已经发现可以危及生命。 甚至死亡。二氧化氯被标记为多种品牌名称，包括但不限于MMS、Miracle Mineral Solution、CD protocol。二氧化氯的医学特性没有科学依据，且FDA已警告不要使用二氧化氯。

参考资料
扩展阅读

  • USEPA (1999) EPA guidance manual-alternative disinfectants and oxdants. Chlorine Dioxide (4): 2.
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  • Symons, J. M. (1979) Ozone, chlorine dioxide and chloramines as alternatives to chlorine for disinfection of drinking water. In Water Chlorination: Environmental Impact and Health Effects. Vol. 2 (R. L. Jolley et al., eds) Ann Arbor Science. Publ., Ann Arbor, Mich.
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  • 張金松 (2003) 飲用水二氧化氯淨化技術。化學工業出版社，第11-14頁。
  • 蔡裡新 (2004) 二氧化氯使用於食品之消毒。食品工業 36(6): 69-76。
  • 曾國輝 (1989) 化學(第二冊)。藝軒圖書出版社，632頁。
  • 號稱殺滅1米內99%病毒！神奇的「消毒卡」真有效嗎？
  • 行政院衛福部食品藥物管理署

外部链接

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