Водный дезинфектант хлора

Что такое хлор?

Хлор является одним из наиболее часто используемых дезинфицирующих средств для обеззараживания воды. Хлор может применяться для дезактивации большинства микроорганизмов и относительно дешев.

Характеристики

При стандартной температуре и давлении два атома хлора образуют двухатомную молекулу Cl2. Это бледно-желто-зеленый газ с характерным резким запахом, похожим на запах отбеливателя. Связь между двумя атомами относительно слабая (всего 242,580 ±0,004 кДж/моль), что делает молекулу Cl2 высокореактивной.

Наряду с фтором, бромом, йодом и астатом, хлор является членом галогенного ряда, который образует 17-ю группу периодической таблицы — наиболее реакционноспособную группу элементов. Он легко соединяется почти со всеми элементами.

Известны соединения с кислородом, азотом, ксеноном и криптоном, но они не образуются путем прямой реакции элементов. Хлор, хотя и очень реакционноспособен, не так чрезвычайно реактивен, как фтор. Однако чистый газообразный хлор поддерживает горение органических соединений, таких как углеводороды, хотя углеродный компонент имеет тенденцию гореть не полностью, большая часть его остается в виде сажи. При 10 °C и атмосферном давлении один литр воды растворяет 3,10 л газообразного хлора, а при 30 °C (86 °F) 1 л воды растворяет только 1,77 литра хлора.

Хлор является членом солеобразующего галогенного ряда и извлекается из хлоридов путем окисления, часто с помощью электролиза. С металлами он образует соли, называемые хлоридами. В виде хлорид-иона Cl⁻ он также является наиболее распространенным растворенным ионом в морской воде.

Как производится хлор?

Хлор производится из хлорных связей с помощью электролитического или химического окисления. Это часто достигается путем электролиза морской воды или каменной соли. Соли растворяются в воде, образуя рассол. Рассол может проводить мощный постоянный ток в электролитической ячейке. Благодаря этому току хлорид-ионы (которые происходят из растворенной в воде соли) превращаются в атомы хлора. Соль и вода разделяются на гидроксид натрия (NaOH) и газообразный водород (H2) на катоде и газообразный хлор на аноде. Эти катодные и анодные продукты должны быть разделены, потому что водород очень агрессивно реагирует с хлором.

Как можно хранить хлор?

Водный хлор следует защищать от солнечного света. Хлор разрушается под воздействием солнечного света. УФ-излучение в солнечном свете обеспечивает энергию, которая способствует разрушению молекул хлорноватистой кислоты (HOCl). Сначала разрушается молекула воды (H2O), что приводит к высвобождению электронов, которые восстанавливают атом хлора в хлорноватистой кислоте до хлорида (Cl⁻). Во время этой реакции высвобождается атом кислорода, который превращается в молекулу кислорода: 2HOCl -> 2H+ + 2Cl- + O2

Как транспортируется хлор?

Хлор является очень реактивным и коррозионным газом. При его транспортировке, хранении или использовании необходимо соблюдать меры безопасности. Например, в Голландии хлор перевозится в отдельных хлорных поездах.

Применение хлора## Применение и использование хлора

Хлор применяется в огромных масштабах. Хлор является очень реактивным элементом, что заставляет его быстро образовывать соединения с другими веществами. Хлор также обладает способностью создавать связь между двумя веществами, которые обычно не реагируют друг с другом. Когда хлор связывается с веществом, содержащим атомы углерода, образуются органические вещества. Примерами являются пластик, растворители и масла, а также некоторые жидкости человеческого организма. Когда хлор химически связывается с другими элементами, он часто замещает атом водорода в ходе так называемой реакции замещения. Несколько атомов водорода в одной молекуле могут быть замещены атомами хлора, что приводит к последовательному образованию новых веществ.

Хлор играет важную роль в медицине. Он не только используется в качестве дезинфицирующего средства, но также является компонентом различных лекарств. Большинство наших лекарств содержат хлор или разрабатываются с использованием хлорсодержащих побочных продуктов. Лекарственные травы также содержат хлор. Первым анестетиком, использовавшимся во время операций, был хлороформ (CHCl3).

Химическая промышленность создает десятки тысяч хлорпродуктов, используя небольшое количество хлорсодержащих химикатов. Примерами продуктов, содержащих хлор, являются клей, краски, растворители, пенорезины, автомобильные бамперы, пищевые добавки, пестициды и антифриз. Одним из наиболее часто используемых хлорсодержащих веществ является ПВХ (поливинилхлорид). ПВХ широко применяется, например, в водосточных трубах, изоляционных проводах, полах, окнах, бутылках и водонепроницаемой одежде.

Хлорный отбеливатель используется в качестве дезинфицирующего средства в больших масштабах. Эти вещества также применяются для отбеливания бумаги. Отбеливание происходит в результате окисления хлором или гипохлоритом.

Около 65% промышленного хлора используется для производства органических химикатов, таких как пластмассы. Около 20% идет на производство отбеливателей и дезинфицирующих средств. Оставшийся хлор используется для производства неорганических соединений из хлора и нескольких различных элементов, таких как цинк (Zn), железо (Fe) и титан (Ti).

Хлор как дезинфицирующее средство

Хлор является одним из наиболее широко используемых дезинфицирующих средств. Он очень удобен в применении и чрезвычайно эффективен для дезактивации патогенных микроорганизмов. Хлор легко применять, измерять и контролировать. Он достаточно устойчив и относительно дешев.

Хлор использовался для таких целей, как дезактивация патогенов в питьевой воде, воде бассейнов и сточных водах, для дезинфекции бытовых помещений и отбеливания текстиля, более двухсот лет. Когда хлор был открыт, мы еще не знали, что болезни вызываются микроорганизмами. В девятнадцатом веке врачи и ученые обнаружили, что многие болезни заразны и что распространение болезней можно предотвратить дезинфекцией больничных помещений. Очень скоро после этого мы начали экспериментировать с хлором как дезинфицирующим средством. В 1835 году врач и писатель Оливер Вендел Холмс посоветовал акушеркам мыть руки в гипохлорите кальция (Ca(ClO)2-4H2O), чтобы предотвратитьраспространение родильной горячки.

Однако широкомасштабное использование дезинфицирующих средств началось только в XIX веке, после того как Луи Пастер обнаружил, что микроорганизмы распространяют определенные болезни. Хлор сыграл важную роль в увеличении продолжительности жизни человека.

Хлор как отбеливатель

Поверхности можно дезинфицировать путем отбеливания. Отбеливатель состоит из газообразного хлора, растворенного в щелочном растворе, таком как гидроксид натрия (NaOH). При растворении хлора в щелочном растворе в ходе автокаталитической реакции образуются гипохлорит-ионы (OCl-). Хлор реагирует с гидроксидом натрия с образованием гипохлорита натрия (NaOCl). Это очень хорошее дезинфицирующее средство со стабильным эффектом.

Отбеливатель нельзя сочетать с кислотами. При контакте отбеливателя с кислотами гипохлорит становится нестабильным, что приводит к выделению ядовитого хлорного газа. Сопутствующая хлорноватистая кислота также не очень стабильна.

Можно также использовать отбеливающий порошок (CaOCl2). Его получают, пропуская хлор через гидроксид кальция (Ca(OH)2). Преимущество отбеливающего порошка в том, что он твердый. Это облегчает его применение в качестве дезинфицирующего средства в медицинских учреждениях, помимо использования в качестве отбеливателя. При растворении отбеливающего порошка он реагирует с водой с образованием хлорноватистой кислоты (HOCl) и гипохлорит-ионов (OCl-).

Что такое свободный и связанный активный хлор?

Когда хлор добавляют в воду для дезинфекции, он обычно начинает реагировать с растворенными органическими и неорганическими соединениями в воде. После этого хлор уже нельзя использовать для дезинфекции, так как он образует другие продукты. Количество хлора, используемого в этом процессе, называют "хлорпотребностью" воды.

Хлор может реагировать с аммиаком (NH3) с образованием хлораминов - химических соединений, содержащих хлор, азот (N) и водород (H). Эти соединения называют "активными хлорсодержащими соединениями" (в отличие от хлорноватистой кислоты и гипохлорита, которые называют "свободным активным хлором"), и они отвечают за дезинфекцию воды. Однако эти соединения реагируют гораздо медленнее, чем свободный активный хлор.

Какие дозы хлора применяют?

При дозировании хлора необходимо учитывать, что хлор реагирует с соединениями в воде. Доза должна быть достаточно высокой, чтобы значительное количество хлора оставалось в воде для дезинфекции. Хлорпотребность определяется количеством органических веществ в воде, pH воды, временем контакта и температурой. Хлор реагирует с органическими веществами, образуя побочные продукты дезинфекции, такие как тригалометаны (THM) и галогенированные уксусные кислоты (HAA). Хлор можно добавлять для дезинфекции несколькими различными способами. При обычном хлорировании хлор просто добавляют в воду, и предварительная обработка не требуется. Предварительное и последующее хлорирование означает добавление хлора в воду до и после других этапов обработки. Повторное хлорирование означает добавление хлора в очищенную воду в одной или нескольких точках распределительной системы для## Что такое хлорирование до точки разрыва?

Хлорирование до точки разрыва заключается в непрерывном добавлении хлора в воду до момента, когда удовлетворяется хлорпотребность и весь присутствующий аммиак окисляется, так что остается только свободный хлор. Обычно это применяется для дезинфекции, но также имеет дополнительные преимущества, такие как контроль запаха и вкуса. Для достижения точки разрыва применяется суперхлорирование. Для этого используют концентрации хлора, значительно превышающие требуемую для дезинфекции концентрацию 1 мг/л.

Какие концентрации хлора применяются?

Газообразный хлор можно получить в виде сжиженного газа в баллонах под давлением 10 бар. Он обладает высокой растворимостью в воде (3 л хлора/1 л воды). Для уничтожения бактерий требуется немного хлора - около 0,2-0,4 мг/л. Однако концентрации хлора, добавляемого в воду, обычно выше из-за хлорпотребности воды. В настоящее время газообразный хлор используется только на крупных муниципальных и промышленных установках очистки воды. Для небольших применений обычно используют гипохлорит кальция или натрия.

Какое влияние хлор оказывает на здоровье?

Реакция человеческого организма на хлор зависит от концентрации хлора в воздухе, а также от продолжительности и частоты воздействия. Эффекты также зависят от состояния здоровья человека и условий окружающей среды во время воздействия.

При вдыхании небольших количеств хлора в течение коротких промежутков времени может пострадать дыхательная система. Эффекты варьируются от кашля и болей в груди до скопления жидкости в легких. Хлор также может вызывать раздражение кожи и глаз. Эти эффекты не происходят в естественных условиях. Когда хлор попадает в организм, он не сохраняется долго из-за своей реакционной способности.

Чистый хлор очень токсичен, даже небольшие количества могут быть смертельными. Во время Первой мировой войны хлорный газ использовался в больших масштабах для поражения или убийства вражеских солдат. Немцы первыми применили хлорный газ против своих врагов.

Хлор значительно тяжелее воздуха, что приводит к образованию токсичного облака над поверхностью земли. Хлорный газ воздействует на слизистые оболочки (нос, горло, глаза). Хлор токсичен для слизистых оболочек, потому что растворяет их, позволяя хлорному газу проникать в кровеносные сосуды. При вдыхании хлорного газа легкие заполняются жидкостью, что приводит к своего рода утоплению.