炎炎夏日,还有什么比一头扎进清凉的游泳池更惬意的事呢?不过,你有没有想过,泳池里的水为什么总是那么清澈干净,能让我们放心地嬉戏玩耍?这背后,化学可是立下了汗马功劳。今天,就来给大家揭秘游泳池消毒的化学原理,看看这些看不见的 “清洁卫士” 是如何工作的。
氯系消毒剂:泳池消毒的主力军
在游泳池消毒领域,氯系消毒剂绝对是当仁不让的主角。常见的氯系消毒剂有液氯、次氯酸钠、漂白粉(次氯酸钙)、二氯异氰尿酸钠、三氯异氰尿酸等 。它们的消毒原理基本一致,都是通过与水发生反应,产生具有强氧化性的次氯酸(HClO)来杀灭细菌、病毒和藻类等微生物。
当含氯消毒剂溶解于水后,会发生如下水解反应:以次氯酸钠(NaClO)为例,NaClO+H2O⇌NaOH+HClO。次氯酸是个非常厉害的角色,它是中性小分子,能够轻松穿过细菌表面带负电的细胞壁,进入细菌内部。在细菌体内,次氯酸会大展拳脚,它强大的氧化性可以破坏细菌的酶系统 ,让细菌无法进行正常的代谢活动,比如干扰细菌对营养物质的吸收,使细菌因缺乏养分而死亡;同时,次氯酸还能氧化细菌的遗传物质,阻止细菌的繁殖,从根源上杜绝微生物的滋生。
液氯含有 100% 的有效氯,杀菌力超强,还能长时间持续杀菌,除藻除臭效果也不错,而且成本相对较低,这也是它曾经被广泛使用的原因 。但它有个致命缺点,那就是毒性很强,在储存和运输过程中就像一颗定时炸弹,一旦泄漏,后果不堪设想 。此外,液氯使用时会产生刺鼻气味,对人的呼吸道和皮肤刺激很大,所以现在已经很少在游泳池中使用了。
次氯酸钠,也就是我们常说的漂水,它的有效氯含量一般在 10% - 12% 。相比液氯,次氯酸钠的危险性降低了不少,消毒效果也还不错 。不过,它稳定性欠佳,在光照和高温环境下,有效氯会快速衰减,储存时必须避光、低温,而且要尽快用完 。同时,次氯酸钠溶液呈碱性,会大幅提高池水的 pH 值,需要加入大量酸来调节,操作起来比较麻烦。
漂白粉(次氯酸钙)也是泳池消毒的 “老面孔” 了,它在不同水质条件下都能发挥良好的杀菌作用,酸性环境中杀菌速度更是迅速 。而且,对于软水地区,它在消毒的同时还能给水中补充钙,减少管道和池壁的腐蚀 。然而,漂白粉性质不太稳定,容易受光、热、潮湿以及二氧化碳的影响而分解,存放时必须密封保存在阴暗干燥处,存放时间过长还得重新检测有效氯含量来调整用量 。另外,漂白粉反应后会产生残渣,容易堵塞管道,影响水质,所以逐渐被其他消毒剂取代。
二氯异氰尿酸钠(优氯净)和三氯异氰尿酸(强氯精)属于有机氯消毒剂,它们的有效氯含量较高,杀菌能力强,药效持久,稳定性好,便于储存和运输 。三氯异氰尿酸的有效氯含量甚至高达 90% ,能快速杀灭各种细菌、真菌、芽孢、霉菌,对甲肝、乙肝病毒也有特效 。不过,它们也有缺点,比如溶解速度较慢,在泳池使用人数多、负荷高时,可能跟不上余氯消耗的速度,导致消毒能力下降 。而且它们的 pH 值较低,同样需要添加大量碱来调节池水 pH 值 。此外,这两种消毒剂都含有稳定剂氰尿酸,在室外泳池使用时,氰尿酸能在紫外线下稳定存在,保证消毒效果;但在室内泳池使用时,氰尿酸可能会导致池水过稳定,影响消毒的持续性和有效性。