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背景介绍：

在预防传染病紧急防疫消毒、疫区和灾区消毒、医院医疗系统环境消毒、家居民用消毒等情况下，通常会使用含氯消毒片。

含氯消毒片中含有大量氯离子，可用于消除水中的细菌和有机物。含氯消毒片能起消毒作用主要是溶解在水中后起化学反应生成次氯酸，它的体积很小，呈电中性，再加上其极强的穿透能力，使其能迅速地扩散至细菌表面（多带负电荷)，并进入微生物体内，次氯酸主要通过破坏微生物体内的多种酶系统（例如氧化磷酸葡萄糖去氢酶的疏基）达到使微生物死亡的效果。次氯酸很不稳定，易释放出新生态氧与水中的铵盐、亚硝酸盐、H2S、FeO以及有机物腐败后产生的物质相结合，氧化水中的有机物及部分有机物，从而抑制微生物的生长繁殖。

但大量消毒片投加至排水管道中会有许多危害：

1 对于钢制管道：

首先消毒片中含有酸性物质，遇水之后发生溶解，使得溶液环境呈酸性环境，以取得一个满意的消毒效果。但大量投放消毒片会使水的PH值降低，对金属管道产生以下2个主要影响：

(1) pH直接影响电化学腐蚀中的阴极反应过程，当pH值降低时，阴极中氢离子和氧的反应将更易发生，从而促进电化学腐蚀反应的顺利进行，加大金属管腐蚀；

(2) pH值减小，沉积于金属管内壁的腐蚀产物更易溶解，使金属管内壁保护膜稳定性变差，间接加剧金属管的腐蚀。另外，pH的改变还会对水的导电率及水中所含的影响腐蚀反应的离子浓度产生影响，最终影响金属管道的腐蚀情况。

其次大量投放含氯消毒片会使水中氯离子浓度升高，氯离子对金属腐蚀特点如下：

1）氯离子对金属腐蚀的影响表现在两个方面：一是降低材质表面钝化膜形成的可能或加速钝化膜的破坏，从而促进局部腐蚀；另一方面使得CO2在水溶液中的溶解度降低，从而缓解材质的腐蚀。

氯离子具有离子半径小、穿透能力强，并且能够被金属表面较强吸附的特点。氯离子浓度越高，水溶液的导电性就越强，电解质的电阻就越低，氯离子就越容易到达金属表面，加快局部腐蚀的进程；酸性环境中氯离子的存在会在金属表面形成氯化物盐层，并替代具有保护性能的FeCO3膜，从而导致高的点蚀率。腐蚀过程中，氯离子不仅在点蚀坑内富积，而且还会在未产生点蚀坑的区域处富积，这可能是点蚀坑形成的前期过程。它反映出基体铁与腐蚀产物膜的界面处的双电层结构容易优先吸附氯离子，使得界面处氯离子浓度升高。在部分区域，氯离子会积聚成核，导致该区域阳极溶解加速。这样金属基体会被向下深挖腐蚀，形成点蚀坑阳极金属的溶解，会加速氯离子透过腐蚀产物膜扩散到点蚀坑内，使点蚀坑内的氯离子浓度进一步增加，这一过程是属于氯离子的催化机制，当氯离子浓度超过一定的临界值之后，阳极金属将一直处在活化状态而不会钝化。因此，在氯离子的催化作用下，点蚀坑会不断扩大、加深。尽管溶液中的钠 含量较高，但是对腐蚀产物膜能谱分析却未发现钠元素的存在，说明腐蚀产物膜对阳离子向金属方向的扩散具有一定的拟制作用；而阴离子则比较容易的穿过腐蚀产物膜到达基体与膜的界面。这说明腐蚀产物膜具有离子选择性，导致界面处阴离子浓度升高。

2）氯离子对奥氏体不锈钢的腐蚀主要使点蚀。

机理：氯离子容易吸附在钝化膜上，把氧原子挤掉，然后和钝化膜中的阳离子结合形成可溶性氯化物，结果在露出来的机体金属上腐蚀了一个小坑。这些小坑被成为点蚀核。这些氯化物容易水解，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，造成多余的金属离子，为了平很腐蚀坑内的电中性，外部的氯离子不断向空内迁移，使空内金属又进一步水解。如此循环，奥氏体不锈钢不断的腐蚀，越来越快，并且向孔的高层度方向发展，直至形成穿孔。

3）氯离子对缝隙腐蚀具有催化作用。腐蚀开始时，铁在阳极失去电子。随着反应的不断进行，铁不断的失去电子，缝隙内Fe2大量的聚积，缝隙外的氧不易进入，迁移性强的Cl-即进入缝隙内与Fe2形成高浓度、高导电的FeCl2，FeCl2水解产生H，使缝隙内的pH值下降到3～4，从而加剧腐蚀。

同时还会使水中电导率升高，从而促进离子与电子的迁移，导致管道腐蚀的加剧。以及未消耗氯离子会促进铁离子释放的的同时，导致自养型铁细菌的繁殖，导致生物性的金属管道腐蚀。

铸铁材料表面腐蚀原理

根据研究表明，大量的次氯酸钠还会对腐蚀起促进作用，会增大腐蚀速率，此促进作用主要体现在腐蚀稳定器5天后，腐蚀初期腐蚀主要由溶解氧浓度控制，加入次氯酸钠对其影响微弱，5天后次氯酸钠对管道的腐蚀起决定作用。

由于加入次氯酸钠导致氯离子的增加，小半径的氯离子可穿透腐蚀层，破坏了其稳定性，使垢层结构变得疏松多孔，无法紧密的附着在铸铁表面，同时增加了点蚀的几率。剥落的腐蚀产物对水质产生影响，同时减弱了腐使垢对内部金属的保护作用，促进了进一步腐蚀的发生。

同时次氯酸钠作为强氧化剂在氧气不足的情况下可以作为去极化剂直接参与电化学阴极反应，从而加剧了腐蚀；同时次氯酸钠可将二价铁氧化为三价铁，使阳极反应生成的二价铁减少，从而间接促进了阳极反应的进行。且在该环境下，随着时间推进形成致密的腐蚀层，不利于溶解氧的扩散，由于氯酸根还原产生的氯离子破坏了腐蚀层的完整性，使其变得稀松甚至导致脱落，增加了氯离子于金属界面接触机会增大了点蚀机率。

另外消毒片分解过程中，会释放出活性氧，使得水中氧浓度升高，在腐蚀反应中，水中活性氧作为主要电子受体参与其中，被还原成氢氧根离子，对金属管道进行氧化，活性氧的增加还有助于加速铁的原电池腐蚀反应。

2 对于高分子管道：

大量投加消毒片会导致管道中产生大量二氧化氯，短时间内喷出过量的强氧化性气体。大量消毒片遇水分解会导致快速放热，使得高分子管道内温度升高，导致管道受热变形，管材发生膨胀导致破裂，发生泄漏。当出现大量二氧化氯气体，也会致使管道受压力突然增大，导致高分子管道局部表面应力超过其屈服强度，使得材料表面氧化层出现裂隙，内部大分子键可能发生断裂，分子链间出现相互滑移，材料内部自由体积增加，导致氧的进入和扩散，加速材料的应力老化。且高分子材料吸收热能到一定程度后超过共价键键能，引起高分子材料的分子链断裂，使其张力，强度减低，且因为有活性氧的存在，高分子材料的老化一旦开始便会自动加速。同时大量二氧化氯气体不溶于水中，其稍受激发还可能引起爆炸事故。

同时有研究表明，大量添加消毒片还会促进PE管的腐蚀，随着氯的投加量增加，对应PE管道上的碳元素占比增加，氧元素比重减小，可推测在腐蚀初期管材中钙元素和碳元素流失，在水中形成碳酸钙，而随着腐蚀的推进，该沉淀附着在管材表面堵塞管道。以及对于UPVC管来说，氯元素因其具有较强的扩散能力，大量参与UPVC管的腐蚀过程，管道出现裂缝腐蚀，UPVC管材性能大幅下降。

参考文献：

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专家介绍：胡 钊

就职于上海金属腐蚀与防护技术有限公司，浙江中科未来科技研究院，高级工程师，长期从事金属管道腐蚀控制技术研究，发表论文20余篇，发表专利30余项。