水氯化 有歷史

文/泰瑞.布雷文頓  |2022.09.29
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書《發明簡史:驚奇不斷的科普大百科》
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文/泰瑞.布雷文頓

氯是大部分生命形式不可或缺的化學元素,最常見的化合物是一般食鹽(氯化鈉)。它的氧化物形態是強大的氧化劑,常用來漂白和消毒。

淨化水源 消毒殺菌

氯在1630年左右被認為是一種氣體,卡爾.威廉.席勒(Carl Wilhelm Scheele)在1774年首次製出氯氣加以研究。席勒觀察到它的幾項特性:對石蕊有漂白效果、對昆蟲會致命、黃綠色、有一種特殊氣味。威廉.康貝朗.克魯克申克(William Cumberland Cruikshank)是一位解剖學家和化學家,在1797年率先利用硝酸讓尿液沉澱出結晶,1800年辨識出一氧化碳是碳與氧的化合物。就在同年,他用氯來淨化水。一年後,法國的居頓.德莫沃(Guyton de Morveau)建議用氯消毒空氣。

飲水和烹飪用水不應該有致病(造成疾病的)微生物,例如導致傷寒、痢疾、霍亂和腸胃炎。人是否會從受汙染的水感染這些疾病,端看病原體種類、水中生物量(密度)、生物強度(毒性)、攝取水量和個人感病性而定。淨化含有致病微生物的飲水需要經過消毒這道手續。雖然有幾種方法都可排除水中致病微生物,氯化因為成本較低而最常使用。加氯消毒可以有效預防許多致病細菌,但在正常劑量下,並不會殺死所有病毒、胞囊或寄生蟲。若是結合過濾程序,氯化是飲水供應非常好的消毒方法。

氯氣攜帶 行之不易

然而,氯化大眾飲水起初遭到反對,因為人們顧慮健康上的潛在副作用。氯化也有助於消毒泳池中的水,還被當做汙水處理中的消毒階段。

使用液態氯來消毒水,最早由印度衛生部的路坦能.奈斯菲爾德(Lieutenant Nesfield)提出,他說:「我想到氯氣或許符合要求……如果找得到適合方法來使用它……下一個重要問題是如何讓氣體便於攜帶。有兩種方法能夠做到:將它液化,儲存在內襯鉛的鐵瓶裡,瓶上裝一個非常細的微管噴嘴,然後安裝閥門或龍頭。閥門打開後,將鐵瓶放到需要淨化的水裡。氯氣冒出氣泡,10到15分鐘後水就淨化了,只要加入做成錠劑的亞硫酸鈉就可以去除味道……當然,鐵瓶可以重新填充。這方法將會大規模使用在供水車上。」美國陸軍醫療部的卡爾.羅傑、達納爾(Carl Rogers Darnall)少校在1910年率先證實這方法可行。他發現提供液態氯淨化水給部隊在戰場上使用的價值。

這項1910年發明的機械式液態氯淨化器(被稱為氯化器)是現今世界各地市政供水採用的技術原型。美國財政部在1918年要求所有家庭要取用氯化水,以避免傳染疾病來的金錢損失。氯化系統在1930年代已經發展相當完善,美國在第二次世界大戰期間廣為設置,歐洲在戰後跟著仿效。

氯化對大腸桿菌的消毒效果,是使用同濃度溴的3倍,更是使用同濃度碘的6倍以上。氯和臭氧相較之下的優點是會殘留在水中很長一段時間,讓氯可以流貫整個供水系統,有效控制回流的致病污染。氯被奉為霍亂和其他水媒疾病的剋星,它的消毒品質提供安全的自來水給家庭與工業,讓社區和城市得以欣欣向榮。



內容節錄自《發明簡史:驚奇不斷的科普大百科》之水的氯化篇章

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