三氯异氰尿酸应用特性的研究

王洪英 魏 新 郦和生 王 岽

(中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，北京 102500)

三氯异氰尿酸应用特性的研究

王洪英 魏 新 郦和生 王 岽

(中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，北京 102500)

三氯异氰尿酸在水中水解生成次氯酸和异氰尿酸，由于异氰尿酸的存在，使次氯酸在水中的状态更加稳定，因此表现出与其它氯类杀菌剂不同的一些特性，本文对三氯异氰尿酸的应用特性进行了研究。实验室静态实验研究结果表明:三氯异氰尿酸溶解时水中的余氯质量浓度先增加而后减少，大致在完全溶解时余氯质量浓度达到最大值。加入三氯异氰尿酸的初始质量浓度越大，水中余氯的衰减也就越快。污水中有机物对次氯酸的消耗造成余氯减少。在不同水质条件下，相同投加质量浓度可能会有不同的余氯初始质量浓度，表现出不同的杀菌效果。三氯异氰尿酸对不锈钢几乎无腐蚀作用，对黄铜的腐蚀比对碳钢的腐蚀强烈。该研究能够为三氯异氰尿酸在循环冷却水系统中的应用提供技术支持。

三氯异氰尿酸 杀菌剂 应用特性 余氯 循环冷却水

三氯异氰尿酸(TCCA)属于氯代异氰尿酸类化合物，是较重要的漂白剂、氯化剂和消毒剂［1］。它与传统氯化剂(如液氯、漂白粉、漂粉精)相比，具有有效氯含量高，贮运稳定，成型和使用方便，杀菌和漂白力高，在水中释放有效氯时间长，安全无毒等特点，因此它的开发与研究受到各国的重视。三氯异氰尿酸应用广泛，可以用作工业用水、游泳池水、医院、餐具等的杀菌剂，开发利用前景十分广阔。目前，三氯异氰尿酸已广泛应用于工业循环水，但对其应用时所表现出来的特性还未进行过深入系统的研究。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

试验用三氯异氰尿酸为工业级，固体状，有效含量大于90%。其它试验和分析试剂均为分析纯级。

试验用主要仪器包括:722型分光光度计，上海精密仪器公司;RCC-I型旋转腐蚀挂片仪，高邮市秦邮仪器化工有限公司;FN2104电子天平，上海精密仪器公司。

1.2 试验条件与方法

1.2.1 试验水质

试验用水分别为去离子水、自来水和污水，其中自来水和污水的水质分析［2］结果见表1。

表1 试验水质Table 1 Test water qualit mg/L

1.2.2 水中余氯衰减的研究方法

取2000 mL试验用水于2000 mL烧杯中，加入一定质量浓度的三氯异氰尿酸溶液，使水中的有效氯质量浓度达到预设值;静置烧杯，定时取样分析水中余氯质量浓度。

1.2.3 缓蚀试验方法

取2000 mL试验用水于2000 mL烧杯中，加入一定质量浓度的缓蚀阻垢剂和三氯异氰尿酸，置于旋转腐蚀挂片仪中;将已恒重的金属挂片安装固定，在(45±1)℃下以75 r/min的转速恒温搅拌72 h;以试验前后挂片的失重计算平均腐蚀速率。

1.3 分析项目与方法

试验采用邻联甲苯胺目视比色法测定水中的余氯质量浓度。

2 结果与讨论

2.1 三氯异氰尿酸在水中的溶解规律

三氯异氰尿酸在常态下为固体形状，它在水中的溶解规律对其所表现出的杀菌特性有较大影响。因此，试验观察了三氯异氰尿酸在水中的溶解过程，并对过程中余氯质量浓度的变化进行了跟踪测定，结果见图1。

图1 三氯异氰尿酸在水中的溶解规律Fig.1 The dissolved rule in water of TCCA

由图1可知，在去离子水和自来水中，三氯异氰尿酸溶解时水中的余氯质量浓度先增加而后减少，大致在完全溶解时余氯质量浓度达到最大值。随着三氯异氰尿酸溶解，它不断水解生成次氯酸，次氯酸的电离、分解等反应与三氯异氰尿酸的水解反应共同形成复杂的动态平衡，并伴随有Cl2溢出系统。三氯异氰尿酸的溶解速度大于Cl2溢出系统的速度，因此在三氯异氰尿酸溶解时，水中的余氯质量浓度呈现出不断增加的趋势。当三氯异氰尿酸完全溶解后，随着Cl2继续挥发，水中的次氯酸含量随之减少，因而余氯质量浓度也下降。在污水中，由于水中含有较多的有机物，它们与溶解的次氯酸迅速反应，次氯酸被大量消耗。因此，在试验中几乎观察不到水中余氯质量浓度的上升或下降。

2.2 三氯异氰尿酸溶液中余氯的衰减规律

2.2.1 静态下三氯异氰尿酸溶液中余氯的衰减特征

三氯异氰尿酸在水中水解生成次氯酸和异氰尿酸，它们之间的动态平衡和异氰尿酸对光照次氯酸分解的抑制作用，可以在一定程度上使次氯酸在水中保持更加稳定的状态，这与其它氯类杀菌剂的水溶液中余氯的衰减规律不同。试验考察了静态下三氯异氰尿酸溶于去离子水时的余氯衰减特征，结果见图2。图2显示，静态下三氯异氰尿酸的去离子水溶液中余氯衰减呈线性下降趋势。比较图2中三条直线的斜率可知，加入三氯异氰尿酸的初始质量浓度(以三氯异氰尿酸的商品浓度计)越大，水中余氯的衰减也就越快。

图2 静态下三氯异氰尿酸的去离子水溶液中的余氯衰减特征Fig.2 The attenuation of residual chlorine in the deionized water solution of TCCA under static

2.3 不同水质对三氯异氰尿酸溶液中余氯衰减的影响

试验考察了静态下三氯异氰尿酸溶于自来水和污水中余氯的衰减特征，结果见图3和图4。

图3 静态下三氯异氰尿酸在自来水溶液中的余氯衰减特征Fig.3 The attenuation of residual chlorine in the tap water solution of TCCA under static

图3显示，静态下三氯异氰尿酸在自来水溶液中余氯衰减趋势与去离子水中的结果基本相同。但是，在加入相同初始质量浓度的三氯异氰尿酸时，水中余氯的初始浓度却有所不同，可能是自来水中的微量还原性物质导致了余氯质量浓度下降，而不是水中余氯自然衰减的结果。

图4 静态下三氯异氰尿酸在污水中的余氯衰减特征Fig.4 The attenuation of residual chlorine in the sewage solution of TCCA under static

图4显示，在污水中加入三氯异氰尿酸后，水中的余氯迅速衰减。大量有机物质与次氯酸反应将余氯在短时间内消耗殆尽，说明在含有高COD浓度的系统中，采用三氯异氰尿酸进行杀菌时，需要对其投加浓度进行调整。

2.4 三氯异氰尿酸对金属的腐蚀作用

三氯异氰尿酸在水中水解后，生成的次氯酸和异氰尿酸使水中的pH降低，对金属有一定的腐蚀作用。试验考察了三氯异氰尿酸溶液对碳钢、不锈钢和黄铜的腐蚀作用，结果见图5。

由图5可以看出，随着三氯异氰尿酸质量浓度(以有效氯计)的增加，碳钢和黄铜的腐蚀速率增加，而不锈钢的腐蚀速率却几乎没有变化。三氯异氰尿酸浓度由4 mg/L增加至20 mg/L时，碳钢的腐蚀速率增加了一倍多，但黄铜的腐蚀速率却增加了两倍多。以上结果说明，从腐蚀的程度上来讲，三氯异氰尿酸对黄铜的腐蚀甚至比对碳钢的腐蚀还要强烈。

图5 三氯异氰尿酸对金属的腐蚀作用Fig.5 The corrosive effect on metal of TCCA

3 结论

(1)污水中有机物的存在大量消耗次氯酸，污水中余氯量很少，甚至检测不到余氯。因此在三氯异氰尿酸使用过程中，一旦监测到余氯出现大幅下降的异常情况，很可能是由于有机物料的泄漏。

(2)由于有机物对次氯酸的消耗，若将三氯异氰尿酸应用于高COD的系统，应当调整投加浓度。

(3)水中投加三氯异氰尿酸的初始质量浓度越大，余氯的衰减也就越快。由此可见，并不是三氯异氰尿酸投加质量浓度越大越好，应选择出适宜的投加浓度，既能保证杀菌效果，又能避免浪费。

(4)三氯异氰尿酸对不锈钢几乎无腐蚀作用，对黄铜的腐蚀比对碳钢的腐蚀强烈。建议在使用黄铜作为金属材料的系统中使用三氯异氰尿酸时要考虑铜的缓蚀问题。

［1］许静，倪传根，宜勇刚.氰尿酸及三氯异氰尿酸的研究进展及现状［J］.山东化工，2003(32):17-19.

［2］化学工业标准汇编.水处理剂与工业用水水质分析方法［M］.北京:中国标准出版社，2003:65-70.

Study on Application Features of Trichloro－isocyanuric Acid

Wang Hongying，Wei Xin，Li Hesheng，Wang Dong
(Yanshan Branch of Beijing Research Institute of Chemical Industry，SINOPEC，Beijing102500)

Trichloro － isocyanuric acid(TCCA)can generate hypochlorous acid and cyanuric acid when it is hydrolyzed in water.Hypochlorous acid is more static due to the existence of cyanuric acid.Therefore，TCCA exerts some features which are different from other chlorine category bactericides.In this paper，the application features of TCCA are investigated.The laboratory static tests show that the mass concentration of residual chlorine increases firstly and then decreases when TCCA is dissolved in water and approximately reaches the maximum when it is completely dissolved.The attenuation of residual chlorine is more rapid with the higher initial concentration of TCCA.The organic substances in sewerage consume the hypochlorous which results in the decrease of residual chlorine.In different water quality conditions，the same concentration of TCCA may result in different initial concentrations，representing different effect of sterilization.TCCA has little corrosion on stainless steel，and is more corrosive for brass than carbon steel.The study can provide a technical support for the application of TCCA in cooling water system.

TCCA，bactericide，application features，residual chlorine，circulating cooling water

TQ085+412

A

1007－015X(2012)03－0005－03

2012－02－ 14;修改稿收到日期:2012－04－28。

王洪英(1972－)，女，助理工程师，2008年毕业于北京化工大学化工工艺专业，现在该公司北京北化院燕山分院从事水处理研究工作。E-mail:wanghy03.bjhy@sinopec.com

(编辑 王菁辉)