Обеззараживающая обработка воды гипохлоритом натрия

Гипохлорит натрия — NaClO, получают хлорированием водного раствора едкого натра (NaOH) молекулярным хлором (Cl2) или же электролизом раствора поваренной соли (NaCl). Подробно о методах получения гипохлорита натрия (ГПХН) можно прочитать в статье. В РФ состав и свойства ГПХН, выпускаемого промышленностью должен соответствовать требованиям, предъявляемым в ГОСТе или ТУ.

Водные растворы Гипохлорита натрия весьма неустойчивы и со временем разлагаются даже при обычной температуре (со скоростью 0,08 до 0,1 % в сутки). На скорость распада ГПХН влияет воздействие солнечного света, наличие катионов тяжелых металлов и хлоридов щелочных металлов. При этом наличие в водном растворе сульфата магния или кальция, борной кислоты, силикатов и пр. замедляют процесс разложения ГПХН. Следует заметить, что наиболее устойчивы растворы с сильнощелочной средой (значение pH > 10).

Кислоты с содержанием хлора представлены разными типами. В общей сложности основных пять:

• бескислородная соляная;
• хлорноватистая;
• хлористая;
• хлорноватая;
• хлорная.

Каждая из них является сильным окислителем с широким спектром действия, повсеместно применятся в промышленности, процессах химического синтеза. Хлорноватистая – самая слабая и в то же время важная кислота. Ее составляющая натрий гипохлорит – активно применяемый в быту элемент.

Обеззараживание питьевой воды гипохлоритом натрия. Хлорноватистая кислота и ее соли

Хлорноватистая кислота – самая слабая из перечня в плане действия, зато она легко высвобождается из солей, демонстрирует отличные дезинфицирующие, окислительные, антибактериальные качества. Состав нестабильный, поэтому обычно используется не сама кислота, а ее соли. Основные:

• гипохлорит калия;
• натрий гипохлорит;
• гипохлорит кальция.

В обычных условиях среды эти соли представляют собой твердые кристаллы, разлагающиеся при значительном нагреве и выделяющие свободный хлор. При условии правильной транспортировки, хранения соли незаменимы в медицине, промышленности, хозяйстве.

Количественная оценка эффективности химических бактерицидов и их квалификация. Спектральная активность дезинфицирующих средств

Если разбираться в составе молекул солей, то количественное соотношение элементов будет выглядеть так:
<оl>

• 48% хлора;
• 31% натрия;
• 21% кислорода.

Заряженный положительно ион натрия связывается за счет ионных взаимодействий с хлорит-ионом. Внутри хлорит-иона связи образуются по ковалентному полярному механизму – неспаренный один ион хлора и шесть электронов соединяются с атомом кислорода. Ион имеет общий заряд CLO-. Химическая формула гипохлорита натрия указывает на строение его молекулы, степени диссоциации внутри водного раствора.

История открытия и использования вещества

Микроэлемент стал известен в 18 веке, когда известный химик К. Шееле открыл элемент хлор. Позже Бертолле обнаружил, что при растворении газа в воде образуется кислотная смесь, которая оказывает отбеливающее и дезинфицирующее действие. Смесь была названа белильной жидкостью, централизовано основали ее массовое производство. Со временем стало ясно, что в данной форме хранить и транспортировать вещество неудобно, так как оно начинает быстро разлагаться под влиянием света, температуры, просто на открытом воздухе. Способ получения компонента был доработан и усовершенствован – едкий хлор стали пропускать через поташ. В результате получался стабильный KCLO. Соединение было названо жавелевой водой, стало активно использоваться в бытовых целях.

Единственный недостаток поташа – высокая цена. В начале 19 века А. Лабаррак заменил поташ на дешевую каустическую соду. Натрий гипохлорит NaCLO до сих пор активно применяется в разных хозяйственных отраслях.

Дезинфекционные свойства хлора и гипохлорита натрия. Гипохлорит натрия для обработки питьевой воды

Физические параметры соединение имеет те же, что другие соли хлорноватистой кислоты. Визуально оно представлено кубическими кристаллами без цвета и запаха, аромат хлора едкий, но слабый. В воде соль растворяется хорошо в любых количествах, реакция среды получается щелочной. Плавятся кристаллы при 18-240С, замерзают в широком диапазоне температур – от -10С до -300С с учетом концентрации раствора. При нагревании на 300 С и более вещество разлагается с освобождением свободного хлора, при еще более высоких температурах разложение может сопровождаться взрывами.

Плотность гипохлорита натрия составляет 1250-1265 кг/м³. Кристаллы на открытом воздухе самопроизвольно плавятся и становятся жидкими. Цвет водного раствора бледно-зеленый, слабый характерный запах присутствует. Соединение начинает быстро разлагаться при внешних воздействиях, попадании в емкость посторонних предметов. Вероятно выделение токсичного хлора, опасного для органов зрения и кожи. Окисляющая реакция сильная.

Натрий гипохлорит из водного раствора выделяется выпариванием с образованием игольчатых кристаллов. С учетом условий среды при разложении могут образовываться различные вещества и продукты. В обычных условиях это соль с кислородом, при нагревании – соль поваренная и хлорат натрия. При действии кислот реакция сопровождается выделением свободного хлора. Окислительные свойства выражены со всеми восстановителями. Соли преобразуют сульфита с нитритами в сульфаты и нитраты, растворяют мышьяк и фосфор с образованием кислот, переводят аммиак в гидразин. Коррозионные свойства выраженные, поэтому вещество для обработки металлических изделий не используется. Главное действие – окисляющее.

Аналоги гипохлорита натрия

Среди аналогов гипохлорита натрия выделяют:
<оl>

• Гипохлорит кальция – в гранулах, таблетках или порошке. Препараты отличает значительное включение активного хлора, высокая растворимость в воде, низкая гигроскопичность, стабильность.
• Хлорную известь – популярное ранее средство дезинфекции. На данный момент известь применяется, но намного реже в силу популяризации электролитических методов по получению хлора с гипохлоритом.
• Диоксид хлора – нормально растворяется в воде, не вступая с ней в различные реакции. Дезинфицирующее действие более выраженное, чем у хлора, компонент высоко ценят за его бактерицидные, спорицидные, вирицидные свойства. Уничтожает лишние привкусы, запахи. Остаточное содержание в воде значительное, специальные хранилища не нужны.
• Перманганат калия – главное средство дезинфекции трубопроводов, применение специального сложного оборудования не требует.
• Йод – с аммиаком, прочими аналогичными веществами не взаимодействует. В продаже йод найти непросто, стоимость он имеет высокую, что усложняет его использование.
• Хлорид брома – по дезинфицирующим свойствам во многом схож с хлором, может образовывать бромированные соединения.
• Серебро – уничтожает большинство вредных микроорганизмов, не токсично для человека. Минус средства – дороговизна.

Перечисленные средства не всегда дают требуемые результаты, поскольку ряд организмов к воздействию данных веществ просто не чувствителен. По этой причине широко применяются органические дезинфектанты. К ним относят:

• альдегиды, кислоты, спирты;
• фенольные соединения;
• хлоризоцианураты;
• кислоты хлорциануровые.

Фенолы применяются преимущественно в медицинско й отрасли в роли дезинфектантов. Среди популярных фенольных соединений – алкилфенолы, галоидфенолы, бифенолы, пр.

Натрий гипохлорит: формула, применение. Обеззараживание воды гипохлоритом натрия

Жавелевую воду получают в промышленных и лабораторных условиях, способы для этого могут использоваться разные.

Первый – хлор пропускается через гидроксид натрия раствор с получением конечного продукта. Это химический способ.

Второй вариант – электрохимический. Он предполагает подвергание электролизу раствора NaCL либо морской воды. Оба решения находят свое повсеместное применение на производствах. Лабораторный синтез предполагает получение малых порций продукта. Он предполагает пропускание хлора через раствор каустика/карбоната натрия.

Дезинфекция питьевой воды

Обеззараживание жидким хлором имеет более широкое применение, чем ГПХН. Жидкий хлор вводится в обрабатываемую воду или используется в хлораторе. Удобнее всего применять в целях дезинфекции хлоратор непрерывного действия. Вакуумные устройства идут с газовыми или жидкостными измерителями расхода хлора.

При прямом хлорировании нужно создавать условия для быстрого распределения хлора в обрабатываемых жидкостях. Хлор вводится с применением диффузора, могут использоваться также смесители – их крепят непосредственно перед контактными резервуарами. Самая простая модель смесителя – ершовая. Она имеет вид лотка с пятью вертикально расположенными перегородками. Эти перегородки сужают сечение, приводят к образованию вихревых потоков, смешиванию хлорной воды с обрабатываемой. Дно лотка обязательно должно иметь уклон.

Расчет расхода гипохлорита натрия для очистки питьевой воды. Выбор концентрации рабочего раствора

За расчетную принимается доза хлора, обеспечивающая указанное количество остаточного элемента. Для осветленной речной воды она составляет 1.5-3 мг/л, для подземной 1 -1,5 мг/л. Увеличение дозы хлора возможно при наличии в воде закисного железа.

Когда будет введен хлорагент, нужно обеспечить его тщательное смешивание с водой. Контакт происходит с водой до момента ее подачи потребителю. Он осуществляется в резервуаре либо трубопроводе, если длины последнего хватает для решения текущих задач. Если один резервуар останавливается для ремонта или промывки, доза хлора повышается в 2 раза.

В ряде случаев целесообразным является проведение предварительного хлорирования. Оно способствует активизации процессов коагуляции, окисляет органические соединения, снижает объемное содержание коагулянта, поддерживает очистные сооружения в отличном санитарном состоянии. Для проведения предварительного хлорирования может потребоваться повышение доз хлора. За счет введения хлора до и после сооружений очистки снижается общий расход вещества в сравнении с его расходом в ходе предварительного хлорирования. Методика называется двойной.

Очистка воды гипохлоритом натрия безопаснее хлора – эксперты

Степень опасности такого токсичного вещества хлора минимизируется за счет принятия ряда мер по организации хранения и использования элемента, в том числе благодаря организации санитарно-защитных зон и складов реагента с радиусом до 1000 м. Поначалу это помогало, но потом начался активный рост городов, жилая застройка стала приближаться к границам территорий, а иногда размещалась на них. Возросла опасности транспортировок реагентов – именно во время перевозок происходит более половины всех химических аварий. В то же время токсичность хлора, которая усиливается высокими концентрациями реагента, негативно влияет на промышленную безопасность, антитеррористическую стойкость систем водообеспечения.

За последние годы нормативная законодательная база в сфере промышленной безопасности при обращении с хлористыми соединениями ужесточается. У эксплуатирующих организаций возникает потребность перехода к безопасному способу обеззараживания водных сред, который был бы не поднадзорен Федеральной службе экологического, технологического и атомного надзора, но обеспечивал выполнение требований СанПиНа. Главной альтернативой хлора является гипохлорит натрия (ГПХН).