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背景介紹：

在預防傳染病緊急防疫消毒、疫區和災區消毒、醫院醫療系統環境消毒、家居民用消毒等情況下，通常會使用含氯消毒片。

含氯消毒片中含有大量氯離子，可用于消除水中的細菌和有機物。含氯消毒片能起消毒作用主要是溶解在水中后起化學反應生成次氯酸，它的體積很小，呈電中性，再加上其極強的穿透能力，使其能迅速地擴散至細菌表面（多帶負電荷)，并進入微生物體內，次氯酸主要通過破壞微生物體內的多種酶系統（例如氧化磷酸葡萄糖去氫酶的疏基）達到使微生物死亡的效果。次氯酸很不穩定，易釋放出新生態氧與水中的銨鹽、亞硝酸鹽、H2S、FeO以及有機物腐敗后產生的物質相結合，氧化水中的有機物及部分有機物，從而抑制微生物的生長繁殖。

但大量消毒片投加至排水管道中會有許多危害：

1 對于鋼制管道：

首先消毒片中含有酸性物質，遇水之后發生溶解，使得溶液環境呈酸性環境，以取得一個滿意的消毒效果。但大量投放消毒片會使水的PH值降低，對金屬管道產生以下2個主要影響：

(1) pH直接影響電化學腐蝕中的陰極反應過程，當pH值降低時，陰極中氫離子和氧的反應將更易發生，從而促進電化學腐蝕反應的順利進行，加大金屬管腐蝕；

(2) pH值減小，沉積于金屬管內壁的腐蝕產物更易溶解，使金屬管內壁保護膜穩定性變差，間接加劇金屬管的腐蝕。另外，pH的改變還會對水的導電率及水中所含的影響腐蝕反應的離子濃度產生影響，最終影響金屬管道的腐蝕情況。

其次大量投放含氯消毒片會使水中氯離子濃度升高，氯離子對金屬腐蝕特點如下：

1）氯離子對金屬腐蝕的影響表現在兩個方面：一是降低材質表面鈍化膜形成的可能或加速鈍化膜的破壞，從而促進局部腐蝕；另一方面使得CO2在水溶液中的溶解度降低，從而緩解材質的腐蝕。

氯離子具有離子半徑小、穿透能力強，并且能夠被金屬表面較強吸附的特點。氯離子濃度越高，水溶液的導電性就越強，電解質的電阻就越低，氯離子就越容易到達金屬表面，加快局部腐蝕的進程；酸性環境中氯離子的存在會在金屬表面形成氯化物鹽層，并替代具有保護性能的FeCO3膜，從而導致高的點蝕率。腐蝕過程中，氯離子不僅在點蝕坑內富積，而且還會在未產生點蝕坑的區域處富積，這可能是點蝕坑形成的前期過程。它反映出基體鐵與腐蝕產物膜的界面處的雙電層結構容易優先吸附氯離子，使得界面處氯離子濃度升高。在部分區域，氯離子會積聚成核，導致該區域陽極溶解加速。這樣金屬基體會被向下深挖腐蝕，形成點蝕坑陽極金屬的溶解，會加速氯離子透過腐蝕產物膜擴散到點蝕坑內，使點蝕坑內的氯離子濃度進一步增加，這一過程是屬于氯離子的催化機制，當氯離子濃度超過一定的臨界值之后，陽極金屬將一直處在活化狀態而不會鈍化。因此，在氯離子的催化作用下，點蝕坑會不斷擴大、加深。盡管溶液中的鈉 含量較高，但是對腐蝕產物膜能譜分析卻未發現鈉元素的存在，說明腐蝕產物膜對陽離子向金屬方向的擴散具有一定的擬制作用；而陰離子則比較容易的穿過腐蝕產物膜到達基體與膜的界面。這說明腐蝕產物膜具有離子選擇性，導致界面處陰離子濃度升高。

2）氯離子對奧氏體不銹鋼的腐蝕主要使點蝕。

機理：氯離子容易吸附在鈍化膜上，把氧原子擠掉，然后和鈍化膜中的陽離子結合形成可溶性氯化物，結果在露出來的機體金屬上腐蝕了一個小坑。這些小坑被成為點蝕核。這些氯化物容易水解，使小坑能溶液PH值下降，使溶液成酸性，溶解了一部分氧化膜，造成多余的金屬離子，為了平很腐蝕坑內的電中性，外部的氯離子不斷向空內遷移，使空內金屬又進一步水解。如此循環，奧氏體不銹鋼不斷的腐蝕，越來越快，并且向孔的高層度方向發展，直至形成穿孔。

3）氯離子對縫隙腐蝕具有催化作用。腐蝕開始時，鐵在陽極失去電子。隨著反應的不斷進行，鐵不斷的失去電子，縫隙內Fe2大量的聚積，縫隙外的氧不易進入，遷移性強的Cl-即進入縫隙內與Fe2形成高濃度、高導電的FeCl2，FeCl2水解產生H，使縫隙內的pH值下降到3～4，從而加劇腐蝕。

同時還會使水中電導率升高，從而促進離子與電子的遷移，導致管道腐蝕的加劇。以及未消耗氯離子會促進鐵離子釋放的的同時，導致自養型鐵細菌的繁殖，導致生物性的金屬管道腐蝕。

鑄鐵材料表面腐蝕原理

根據研究表明，大量的次氯酸鈉還會對腐蝕起促進作用，會增大腐蝕速率，此促進作用主要體現在腐蝕穩定器5天后，腐蝕初期腐蝕主要由溶解氧濃度控制，加入次氯酸鈉對其影響微弱，5天后次氯酸鈉對管道的腐蝕起決定作用。

由于加入次氯酸鈉導致氯離子的增加，小半徑的氯離子可穿透腐蝕層，破壞了其穩定性，使垢層結構變得疏松多孔，無法緊密的附著在鑄鐵表面，同時增加了點蝕的幾率。剝落的腐蝕產物對水質產生影響，同時減弱了腐使垢對內部金屬的保護作用，促進了進一步腐蝕的發生。

同時次氯酸鈉作為強氧化劑在氧氣不足的情況下可以作為去極化劑直接參與電化學陰極反應，從而加劇了腐蝕；同時次氯酸鈉可將二價鐵氧化為三價鐵，使陽極反應生成的二價鐵減少，從而間接促進了陽極反應的進行。且在該環境下，隨著時間推進形成致密的腐蝕層，不利于溶解氧的擴散，由于氯酸根還原產生的氯離子破壞了腐蝕層的完整性，使其變得稀松甚至導致脫落，增加了氯離子于金屬界面接觸機會增大了點蝕機率。

另外消毒片分解過程中，會釋放出活性氧，使得水中氧濃度升高，在腐蝕反應中，水中活性氧作為主要電子受體參與其中，被還原成氫氧根離子，對金屬管道進行氧化，活性氧的增加還有助于加速鐵的原電池腐蝕反應。

2 對于高分子管道：

大量投加消毒片會導致管道中產生大量二氧化氯，短時間內噴出過量的強氧化性氣體。大量消毒片遇水分解會導致快速放熱，使得高分子管道內溫度升高，導致管道受熱變形，管材發生膨脹導致破裂，發生泄漏。當出現大量二氧化氯氣體，也會致使管道受壓力突然增大，導致高分子管道局部表面應力超過其屈服強度，使得材料表面氧化層出現裂隙，內部大分子鍵可能發生斷裂，分子鏈間出現相互滑移，材料內部自由體積增加，導致氧的進入和擴散，加速材料的應力老化。且高分子材料吸收熱能到一定程度后超過共價鍵鍵能，引起高分子材料的分子鏈斷裂，使其張力，強度減低，且因為有活性氧的存在，高分子材料的老化一旦開始便會自動加速。同時大量二氧化氯氣體不溶于水中，其稍受激發還可能引起爆炸事故。

同時有研究表明，大量添加消毒片還會促進PE管的腐蝕，隨著氯的投加量增加，對應PE管道上的碳元素占比增加，氧元素比重減小，可推測在腐蝕初期管材中鈣元素和碳元素流失，在水中形成碳酸鈣，而隨著腐蝕的推進，該沉淀附著在管材表面堵塞管道。以及對于UPVC管來說，氯元素因其具有較強的擴散能力，大量參與UPVC管的腐蝕過程，管道出現裂縫腐蝕，UPVC管材性能大幅下降。

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專家介紹：胡 釗

就職于上海金屬腐蝕與防護技術有限公司，浙江中科未來科技研究院，高級工程師，長期從事金屬管道腐蝕控制技術研究，發表論文20余篇，發表專利30余項。