二氧化氯：环保材料的新星
二氧化氯：环保材料的新星
2023年11月，万芳医院通过采用二氧化氯处理冷却系统，比前一年同期节省了10万度电，相当于减少了42,400公斤的二氧化碳排放量。这一显著的节能效果，正是二氧化氯在环保领域应用的一个生动案例。
工业冷却系统的绿色革命
在工业冷却水系统中，二氧化氯被证明能有效控制退伍军人菌等病原体，同时减少生物泥和结垢的形成，从而提高系统的运行效率并降低维护成本。研究显示，使用二氧化氯于冷卻系統中，可以显著節省水資源與能源。2007年的研究證實，二氧化氯在冷卻系統中應用，可以減少30-50%的用水量，並降低5-12%的電力消耗，為企業帶來顯著的節能效益。
工业漂白的绿色替代方案
二氧化氯作为一种强氧化剂，在工业漂白中展现出独特的优势。它被美国农业部门、环境保护局等部门批准为安全消毒漂白剂，更被世界卫生组织（WHO）列为A1级高效安全消毒漂白剂。在工业漂白处理中使用二氧化氯发生器无论从漂白剂的成本方面还是纸浆的漂白强度和白度方面考虑，人们都尚未找出一种可以取代二氧化氯的漂白剂。因此在制浆造纸行业中，二氧化氯漂白法将很快替代以往经常使用的次氯酸盐、氯气、过氧化氢等进行漂白的方法。采用氯气漂白时，容易产生强致癌物二噁英。使用过氧化氢进行漂白时，过氧化氢易挥发分解，从而浪费资源，而采用二氧化氯作为漂白剂可以克服以上缺点。
饮用水消毒的革新选择
在饮用水消毒领域，二氧化氯展现出比传统氯气更优异的性能。它具有广谱高效的消毒效果，其杀菌效率与臭氧相当，远高于氯气。更重要的是，二氧化氯不与水中的有机物反应生成氯代产物，有效地控制了THMs的形成。此外，它还可以去除饮用水中的Fe2+、Mn2+、嗅和色等，改善了出水水质。欧洲许多水厂已广泛采用二氧化氯进行饮水消毒，我国一些水厂也开始逐步推广使用。
科研创新引领未来发展
在科研领域，二氧化氯的应用也在不断创新。山东大学环境学院李倩教授课题组在环境功能材料开发和新型水处理高级氧化技术应用方面取得系列新进展。相关成果先后发表于Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.、AdvancedMaterials、Environmental Science& Technology、Water Research、Journal of Hazardous Materials、ACS ES&T Engineering等国际知名期刊上。该课题组通过紫外诱导改性方法成功将光激发氧空位（OVs）引入Co3O4（OV-Co3O4）中，以促进亚氯酸盐（ClO2–）的活化过程。密度泛函理论计算表明，OVs导致低配位Co原子的产生，通过氧原子俘获作用可定向锚定ClO2–。首先，ClO2–经过O-Cl裂解，将解离的O原子转移到低配位的Co原子上，形成具有较高自旋态的≡Co(IV)=O；≡Co(IV)=O从ClO2–中提取一个电子生成二氧化氯（ClO2），并伴随着Co原子返回较低的自旋状态。本工作提出了一种通过构筑光激发OVs作为氧原子俘获位点，以此来强化非均相高级氧化过程，并为通过缺陷工程调控≡Co(IV)=O的形成提供了新的见解。该工作发表在国际知名期刊Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.（IF=11.1；一区）上，山东大学为第一完成单位和通讯单位，博士研究生苏瑞典为第一作者。
随着环保意识的提升和技术创新的推进，二氧化氯作为新型环保材料的应用前景日益广阔。它不仅在现有领域持续发挥重要作用，更在科研创新的推动下，不断拓展新的应用领域，为实现可持续发展贡献力量。