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二氧化氯的氧化電位為何?

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在殺菌的過程中為何需要監測水中的氧化還原電位(ORP),系乃其微生物的新陳代謝以及爾後生存與繁殖的能力,皆會受到其存在介質的氧化還原電位(Oxidation Reduction Potential,ORP)所影響。

二氧化氯(ClO2)係為氯的中性化合物,其氧化態為帶5價電荷(+IV)。它透過氧化進行消毒,然而,它本身並不會氯化。它是一個較小、具有揮發性且擁有大量熱量的分子,縱使在稀水溶液也呈自由基型態。在高濃度下,它會與還原劑產生激烈反應。然而,它的稀溶液在沒有光線的密閉容器內頗為安定(AWWA,1990)。由於其獨特的、一個電子的移轉機構因此被還原為亞氯酸鹽(ClO2-),二氧化氯可做為高選擇性的氧化劑(Hoehn ,1996)。在pH 1.8時,亞氯酸鹽的pKa--亞氯酸平衡常數---非常低。這與次氯酸/次氯酸鹽鹼性離子對在趨近中性所發現的平衡常數有很大的差異,顯示亞氯酸鹽離子將是飲用水之中的主要成份。某些主要反應的氧化還原情況如下(CRC,1990):
ClO2(水溶液) + e- = ClO2- , Eo = 0.954V < br />其他重要的半反應為:
ClO2- + 2H2O + 4e- = Cl- + 4 OH- , Eo = 0.76V
ClO3- + H2O + 2e- = ClO2- + 2 OH- , Eo = 0.33V
ClO3- + 2H+ + e- = ClO2 + H2O , Eo = 1.152V

在飲用水中,亞氯酸鹽(ClO2-)係為主要的反應最終產品,約有50-70%的二氧化氯轉變為亞氯酸鹽,30%轉變為氯酸鹽(ClO3-)與氯(Cl-)(Werdehoff and Singer,1987)。