Nátrium-hipoklorit | |
---|---|
Tábornok | |
Szisztematikus név |
Nátrium-hipoklorit |
Hagyományos nevek |
Nátrium-hipoklorit, labarraque víz, szaftos víz [K 1] |
Chem. képlet | NaClO |
Patkány. képlet | NaOCl |
Fizikai tulajdonságok | |
Moláris tömeg | 74,443 g/ mol |
Sűrűség |
pentahidrát: 1,574 [1] g/ cm3 ; 1.1 [2] |
Termikus tulajdonságok | |
Hőfok | |
• olvadás |
NaOCl 5H 2O [K2] : 24,4 °C; NaOCl 2,5H 2O : 57,5 [3] |
• bomlás | 5%-os oldat [2] : 40 °C |
Entalpia | |
• oktatás | pentahidrát [K 3] : - 350,4 [3] kJ / mol |
Kémiai tulajdonságok | |
Oldhatóság | |
• vízben | NaOCl 5H 2O (20 °C): 53,4 [4] |
• vízben | NaOCl 2,5H 2O (50 °C): 129,9 [4] |
Osztályozás | |
Reg. CAS szám | 7681-52-9 |
PubChem | 23665760 |
Reg. EINECS szám | 231-668-3 |
MOSOLYOK | [O-]Cl.[Na+] |
InChI | InChI=1S/ClO.Na/cl-2;/q-1;+1SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N |
RTECS | NH3486300 |
CHEBI | 32146 |
ENSZ szám | 1791 |
ChemSpider | 22756 |
Biztonság | |
Toxicitás | Maró, oxidáló, mérgező (nagy dózisban), veszélyes a környezetre |
GHS piktogramok |
![]() ![]() ![]() ![]() |
NFPA 704 |
![]() |
Az adatok standard körülményeken (25 °C, 100 kPa) alapulnak, hacsak nincs másképp jelezve. | |
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon |
A nátrium -hipoklorit ( nátrium- hipoklórsav , kémiai képlet - NaOCl [K 4] ) a hipoklórsav szervetlen nátriumsója . A vizes sóoldat triviális (történelmi) neve „ Labarraque-víz ” vagy „ javel-víz ” [K 1] .
A szabad állapotú vegyület nagyon instabil, általában viszonylag stabil NaOCl · 5H 2 O pentahidrát vagy jellegzetes csípős szagú vizes oldat formájában használják.
Erős oxidálószer , 95,2% aktív klórt tartalmaz [K 5] . Antiszeptikus és fertőtlenítő hatású . Háztartási és ipari fehérítő- és fertőtlenítőszerként, víztisztító és fertőtlenítő szerként, egyes ipari vegyipari gyártási folyamatok oxidálószereként használják. A gyógyászatban baktériumölő és sterilizáló szerként , valamint az élelmiszeriparban és a mezőgazdaságban használják .
A The 100 Most Important Chemical Compounds (Greenwood Press, 2007) [2] szerint a nátrium-hipoklorit a 100 legfontosabb kémiai vegyület egyike.
A klórt Carl Wilhelm Scheele svéd kémikus fedezte fel 1774 -ben [5] . Tizenegy évvel később, 1785 -ben (más források szerint 1787 -ben [2] ) egy másik vegyész, a francia Claude Louis Berthollet felfedezte, hogy ennek a gáznak a vizes oldata (lásd az (1) egyenletet ) fehérítő tulajdonságokkal rendelkezik [6] [ K 6] .
A Szajna partján 1778 -ban megnyílt párizsi Societé Javel kisvállalkozás , amelyet Leonard Alban ( eng. Leonard Alban ) vezetett, Berthollet felfedezését az ipari körülményekhez igazította, és elkezdte a klórgázt vízben oldó fehérítőfolyadék gyártását. A kapott termék azonban nagyon instabil volt, ezért az eljárást 1787 -ben módosították. A klórt vizes kálium-karbonát -oldaton vezettük át (lásd a (2) egyenletet ), így egy stabil terméket kaptunk, amely jó fehérítő tulajdonságokkal rendelkezik. Alban "Eau de Javel"-nek (" gerelyvíz ") nevezte el. Az új termék a könnyű szállítás és tárolás miatt azonnal népszerűvé vált Franciaországban és Angliában [7] .
1820- ban Antoine Labarraque francia gyógyszerész ( fr. Antoine Germain Labarraque ) a hamuzsírt olcsóbb nátronlúdra (nátrium-hidroxid) cserélte (lásd a (3) egyenletet ). A kapott nátrium-hipoklorit oldatot " Labarraque-víznek " ( franciául Eau de Labarraque ) nevezték el. Széles körben alkalmazzák fehérítésre és fertőtlenítésre [7] . A reakció hideg híg oldatban megy végbe:
Annak ellenére, hogy a hipoklorit fertőtlenítő tulajdonságait a 19. század első felében fedezték fel, az ivóvíz fertőtlenítésére és a szennyvíztisztításra csak a század végén kezdték alkalmazni. Az első víztisztító rendszereket 1893 -ban nyitották meg Hamburgban [2] ; az Egyesült Államokban az első tisztított ivóvizet gyártó üzem 1908 -ban jelent meg Jersey Cityben [8] .
A vízmentes nátrium-hipoklorit instabil színtelen kristályos anyag. Elemi összetétel: Na (30,9%), Cl (47,6%), O (21,5%).
Vízben jól oldódik: 53,4 g/100 gramm víz (130 g/100 g víz 50 °C-on) [9] .
A vegyület három ismert kristályos hidráttal rendelkezik :
Nátrium-hipoklorit vizes oldatának sűrűsége 18 °C-on [11] :
egy % | 2% | négy % | 6% | nyolc % | tíz % | tizennégy % | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Sűrűség , g/l | 1005.3 | 1012.1 | 1025,8 | 1039,7 | 1053,8 | 1068.1 | 1097,7 |
tizennyolc % | 22% | 26% | harminc % | 34% | 38% | 40% | |
1128,8 | 1161,4 | 1195,3 | 1230,7 | 1268,0 | 1308,5 | 1328,5 |
Különféle koncentrációjú nátrium-hipoklorit vizes oldatainak fagyáspontja [12] : [p. 458] :
0,8% | 2% | négy % | 6% | nyolc % | tíz % | 12 % | 15,6% | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Fagyáspont , °C | −1,0 | −2.2 | −4.4 | −7.5 | −10,0 | −13.9 | −19.4 | −29.7 |
A nátrium-hipoklorit termodinamikai jellemzői végtelenül híg vizes oldatban [13] :
A nátrium-hipoklorit instabil vegyület, amely könnyen lebomlik oxigén felszabadulásával :
A spontán bomlás már szobahőmérsékleten is lassan megy végbe: 40 nap alatt a pentahidrát (NaOCl · 5H 2 O) az aktív klór 30%-át veszíti el [K 5] [13] . 70 °C hőmérsékleten a vízmentes hipoklorit bomlása robbanással megy végbe [14] .
Melegítéskor párhuzamosan megy végbe az aránytalanítási reakció [13] :
Vízben oldva a nátrium- hipoklorit ionokká disszociál :
Mivel a hipoklórsav (HOCl) nagyon gyenge ( pKa = 7,537 [13] ), a hipoklorit ion hidrolízisen megy keresztül a vízi környezetben :
Ez a hipoklórsav jelenléte a nátrium-hipoklorit vizes oldatában magyarázza erős fertőtlenítő és fehérítő tulajdonságait [13] (lásd az " Élettani és környezeti hatások " című részt).
A nátrium-hipoklorit vizes oldatai instabilak és idővel lebomlanak még normál hőmérsékleten is (0,085% naponta [3] ). A bomlás felgyorsítja a megvilágítást, a nehézfém-ionokat és az alkálifém- kloridokat ; ezzel szemben a magnézium-szulfát , az ortobórsav , a szilikát és a nátrium-hidroxid lassítja a folyamatot; ugyanakkor az erősen lúgos környezetű ( pH > 11) oldatok [3] a legstabilabbak .
Erősen lúgos környezetben ( pH > 10), ha a hipoklorit ion hidrolízise elnyomódik, a bomlás a következőképpen megy végbe [15] :
35 °C feletti hőmérsékleten a bomlás disproporcionálási reakcióval jár [15] :
5 és 10 közötti pH-tartományban, amikor a hipoklórsav koncentrációja az oldatban észrevehetővé válik, a bomlás a következő séma szerint megy végbe [15] :
Savas környezetben a HOCl bomlása felgyorsul, nagyon savas környezetben (pH < 3) szobahőmérsékleten pedig a következő séma szerint figyelhető meg a bomlás [13] :
Ha sósavat használnak a savanyításhoz, klór szabadul fel a következőképpen :
Ha a szén-dioxidot telített vizes nátrium-hipoklorit oldaton vezetjük át , hipoklórsav oldatot kapunk:
A nátrium-hipoklorit vizes oldata erős oxidálószer, amely számos reakcióba lép különféle redukálószerekkel , függetlenül a közeg sav-bázis jellegétől [16] .
A redox folyamat fejlesztésének főbb lehetőségei és a félreakciók standard elektródpotenciáljai vízi környezetben [17] [K 7] :
Néhány redox reakció nátrium-hipoklorittal:
A hipokloritionnal végzett kvalitatív analitikai reakciók közül megfigyelhető barna metahidroxid csapadék kiválása, amikor a vizsgálati mintát szobahőmérsékleten egy vegyértékű talliumsó lúgos oldatához adjuk (kimutatási határ 0,5 µg hipoklorit):
Egy másik lehetőség a keményítő-jód -reakció erősen savas közegben és a színreakció 4,4'-tetrametil-diamino-difenil-metánnal vagy n, n'-dioxi-trifenil-metánnal kálium-bromát jelenlétében [21] .
Az oldatban lévő nátrium-hipoklorit kvantitatív analízisének elterjedt módszere a potenciometriás analízis , amelynek során a vizsgált oldatot a standard oldathoz (MDA) adják [K 8] , vagy a vizsgált oldat koncentrációjának csökkentésének módszere a standard oldathoz való hozzáadásával (MBA). ) [K 9] bróm-ion-szelektív elektród (Br-ISE) segítségével [22] .
A kálium-jodidot használó titrimetriás módszert (indirekt jodometria ) is alkalmazzák [23] .
A nátrium-hipokloritnak meglehetősen erős korrozív hatása van különböző anyagokra, amint azt az alábbi adatok is bizonyítják [24] :
Anyag | NaOCl koncentráció, tömeg. % | Befolyásolási forma | Hőmérséklet, °C | A korrózió mértéke és jellege |
---|---|---|---|---|
Alumínium | — | kemény, nedves | 25 | > 10 mm/év |
tíz; pH>7 | vizes oldat | 25 | > 10 mm/év | |
Réz | 2 | vizes oldat | húsz | < 0,08 mm/év |
húsz | vizes oldat | húsz | > 10 mm/év | |
Rézötvözetek: BrA5, BrA7, L59, L63, L68, L80, LO68-1 |
tíz | vizes oldat | húsz | > 10 mm/év |
Nikkel | < 34 | vizes oldat | húsz | 0,1-3,0 mm/év |
Nikkelötvözet NMZhMts28-2,5-1,5 | < 34; aktív klór: 3 | vizes oldat | húsz | 0,007 mm/év |
Nikkelötvözet N70MF | < 34 | vizes oldat | 35-100 | < 0,004 mm/év |
Platina | < 34 | vizes oldat | < 100 | < 0,1 mm/év |
Vezet | < 34; aktív klór: 1 | vizes oldat | húsz | 0,54 mm/év |
40 | 1,4 mm/év | |||
Ezüst | < 34 | vizes oldat | húsz | < 0,1 mm/év |
Acél St3 | — | szilárd, vízmentes | 25-30 | < 0,05 mm/év |
0,1; pH > 10 | vizes oldat | húsz | < 0,1 mm/év | |
> 0,1 | vizes oldat | 25 | > 10,0 mm/év | |
Acél 12X17, 12X18H10T | 5 | vizes oldat | húsz | > 10,0 mm/év |
Acél 10X17H13M2T | < 34; aktív klór: 2 | vizes oldat | 40 | < 0,001 mm/év |
T forraljuk. | 1,0-3,0 mm/év | |||
Acél 06HN28MDT | < 34 | vizes oldat | 20—T kip. | < 0,1 mm/év |
Tantál | < 34 | vizes oldat | húsz | < 0,05 mm/év |
Titán | 10-20 | vizes oldat | 25-105 | < 0,05 mm/év |
40 | vizes oldat | 25 | < 0,05 mm/év | |
Cirkónium | tíz | vizes oldat | 30-110 | < 0,05 mm/év |
húsz | vizes oldat | harminc | < 0,05 mm/év | |
Öntöttvas szürke | < 0,1; pH > 7 | vizes oldat | 25 | < 0,05 mm/év |
> 0,1 | vizes oldat | 25 | > 10,0 mm/év | |
Öntöttvas SCH15, SCH17 | < 34 | vizes oldat | 25-105 | < 1,3 mm/év |
Azbeszt | tizennégy | vizes oldat | 20-100 | állványok |
Fenol-formaldehid oligomerrel impregnált grafit | 25 | vizes oldat | T bála | állványok |
Poliamidok | < 34 | vizes oldat | 20-60 | állványok |
PVC | < 34 | vizes oldat | húsz | állványok |
65 | állványokkal kapcsolatban | |||
Poliizobutilén | < 34 | vizes oldat | húsz | állványok |
60 | állványokkal kapcsolatban | |||
100 | instabil | |||
Polimetil-metakrilát | < 34 | vizes oldat | húsz | állványok |
polietilén | < 34 | vizes oldat | 20-60 | állványok |
Polipropilén | < 34 | vizes oldat | 20-60 | állványok |
Butilgumi alapú gumi | tíz | vizes oldat | 20-65 | állványok |
telített | vizes oldat | 65 | állványok | |
Természetes gumi alapú gumi | 10-30 | vizes oldat | 65 | állványok |
Szilikongumi alapú gumi | Bármi | vizes oldat | 20-100 | állványok |
Fluoroelasztomer alapú gumi | < 34 | vizes oldat | 20-93 | állványok |
Kloroprén gumi alapú gumi | húsz | vizes oldat | 24 | állványokkal kapcsolatban |
telített | vizes oldat | 65 | instabil | |
Klórszulfonált polietilén alapú gumi | < 34 | vizes oldat | 20-60 | állványok |
Üveg | < 34 | vizes oldat | 20-60 | állványok |
Fluoroplaszt | Bármi | vizes oldat | 20-100 | állványok |
Saválló zománc | Bármi | vizes oldat | < 100 | állványok |
T bála | állványokkal kapcsolatban |
A NaOCl az egyik legismertebb szer, amely a hipoklorit ionnak köszönhetően erős antibakteriális hatást fejt ki. Nagyon gyorsan és már nagyon alacsony koncentrációban elpusztítja a mikroorganizmusokat . Vizes oldatban jellegzetes keserű-sós-savanyú fanyar íze van.
A hipoklorit legmagasabb baktericid képessége semleges környezetben nyilvánul meg, amikor a HClO és a hipoklorit-anionok ClO - koncentrációja megközelítőleg egyenlő (lásd " Hidrolízis és bomlás vizes oldatokban " alfejezetet). A hipoklorit bomlását számos aktív részecske, és különösen a szingulett oxigén képződése kíséri , amelynek nagy biocid hatása van [25] . A keletkező részecskék részt vesznek a mikroorganizmusok elpusztításában, kölcsönhatásba lépnek szerkezetükben oxidálódni képes biopolimerekkel. A kutatások megállapították, hogy ez a folyamat hasonló ahhoz, ami minden magasabb rendű szervezetben természetesen előfordul. Egyes emberi sejtek ( neutrofilek , hepatociták stb.) hipoklórsavat és az ahhoz kapcsolódó rendkívül aktív gyököket szintetizálják a mikroorganizmusok és idegen anyagok elleni küzdelem érdekében [26] .
A candidiasist okozó élesztőszerű gombák ( Candida albicans ) 5,0-0,5%-os NaOCl-oldat hatására in vitro 30 másodpercen belül elpusztulnak ; 0,05% alatti hatóanyag-koncentrációnál az expozíció után 24 órával stabilitást mutatnak. Ellenállóbb a nátrium-hipoklorit enterococcusokkal szemben . Például a kórokozó Enterococcus faecalis [K 10] 5,25%-os oldattal végzett kezelés után 30 másodperccel és 0,5%-os oldattal végzett kezelés után 30 perccel elpusztul. A Gram-negatív anaerob baktériumok, mint a Porphyromonas gingivalis , Porphyromonas endodontalis és Prevotella intermedia [K 11] 5,0-0,5% NaOCl-kezelés után 15 másodpercen belül elpusztulnak [27] .
A nátrium-hipoklorit magas biocid aktivitása ellenére szem előtt kell tartani, hogy egyes potenciálisan veszélyes protozoonok , mint például a giardiasis vagy a cryptosporidiosis kórokozói [28] , ellenállnak a hatásának.
A nátrium-hipoklorit magas oxidációs tulajdonságai lehetővé teszik, hogy sikeresen alkalmazzák különféle méreganyagok semlegesítésére . Az alábbi táblázat a toxin inaktiválásának eredményeit mutatja 30 perces, különböző koncentrációjú NaOCl expozíció során ( "+" - a toxin inaktiválva van; "-" - a toxin aktív maradt) [29] :
Toxin | 2,5% NaOCl + 0,25 N NaOH |
2,5% NaOCl | 1,0% NaOCl | 0,1% NaOCl |
---|---|---|---|---|
T-2 toxin | + | − | − | − |
Brevetoxin | + | + | − | − |
Microcystin | + | + | + | − |
Tetrodotoxin | + | + | + | − |
Saxitoxin | + | + | + | + |
Palitoxin | + | + | + | + |
Ricin | + | + | + | + |
Botulinum toxin | + | + | + | + |
Nagy koncentrációban a nátrium-hipoklorit káros hatással lehet az emberi szervezetre. A NaOCl oldatok belélegezve veszélyesek lehetnek, mivel mérgező (irritáló és fullasztó) klórt bocsáthatnak ki. A hipoklorittal való közvetlen érintkezés a szemben, különösen nagy koncentrációban, vegyi égési sérüléseket okozhat , és akár részleges vagy teljes látásvesztéshez is vezethet . A NaOCl alapú háztartási fehérítők bőrirritációt okozhatnak, míg az ipari fehérítők súlyos fekélyekhez és szövetelhaláshoz vezethetnek. A nátrium-hipoklorit híg oldatának (3-6%-os) lenyelése általában csak a nyelőcső irritációjához, esetenként acidózishoz vezet , míg a tömény oldatok egészen komoly károsodást okozhatnak, akár a gyomor-bél traktus perforációjáig [30] .
Magas kémiai aktivitása ellenére a nátrium-hipoklorit biztonságosságát az emberek számára észak-amerikai és európai mérgezési központok tanulmányai dokumentálták, amelyek azt mutatják, hogy az anyag munkakoncentrációban nem jár súlyos egészségügyi hatással, ha véletlenül lenyelték vagy érintkeznek a bőr. A nátrium-hipokloritról szintén bebizonyosodott, hogy nem mutagén , rákkeltő és teratogén , valamint bőr allergén . A Nemzetközi Rákkutató Ügynökség arra a következtetésre jutott, hogy a NaOCl-mal kezelt ivóvíz nem tartalmaz emberi rákkeltő anyagokat [31] .
A vegyület orális toxicitása [32] :
A vegyület intravénás toxicitása [32] :
Normál háztartási használat során a nátrium-hipoklorit a környezetben konyhasóra , vízre és oxigénre bomlik . Kis mennyiségben más anyagok is képződhetnek. A Svéd Környezetkutató Intézet szerint a nátrium-hipoklorit valószínűleg nem okoz környezeti problémákat, ha az ajánlott sorrendben és mennyiségben használják [31] .
A nátrium-hipoklorit nem jelent tűzveszélyt.
NFPA 704 besorolás koncentrált oldatokra (10-20%) [33] : [K 12]
A nátrium-hipoklorit előállításának fő laboratóriumi módszere a klór gáz halmazállapotú átengedése hűtött, telített nátrium-hidroxid oldaton [34] :
A nátrium-klorid (NaCl) elválasztására a reakcióelegyből 0 °C-hoz közeli hőmérsékletre történő hűtést alkalmaznak - ilyen körülmények között a só kicsapódik. Az elegy további lefagyasztása (-40 °C), majd -5 °C-on történő kristályosítása nátrium-hipoklorit-pentahidrátot eredményez NaOCl · 5H 2 O. A vízmentes sót tömény kénsav feletti vákuum -dehidratálással állíthatjuk elő [34] .
Hidroxid helyett nátrium-karbonát használható a szintézishez [35] :
A nátrium-hipoklorit vizes oldata nátrium -karbonát és kalcium-hipoklorit cseréjével állítható elő [36] :
A nátrium-hipoklorit fogyasztása a világban folyamatosan növekszik, de a világ termelési volumenének becslése némi nehézséget jelent, mivel jelentős részét elektrokémiai eljárással állítják elő az "in situ" elv szerint. közvetlen fogyasztása helyén van. Ennek oka a nátrium-hipoklorit oldatok elégtelen stabilitása a hosszú távú tároláshoz, különösen magas hőmérsékleten (lásd alább). A nátrium-hipoklorit globális piaca 2020-ban 261,7 millió USD volt, és az előrejelzések szerint 2028-ra eléri a 385,6 millió USD-t, átlagosan évi 5%-os növekedéssel.
2017 - től az Egyesült Államokban és Oroszországban az ipari felhasználásra szánt nátrium-hipoklorit mennyisége évi 1700 ezer tonna, illetve évi 87 ezer tonna. Háztartási felhasználás két országban: 2500 ezer t/év az USA-ban és csak 32 ezer t/év Oroszországban fogyaszt [37] .
A nátrium-hipoklorit kiemelkedő fehérítő és fertőtlenítő tulajdonságai a fogyasztás intenzív növekedését eredményezték, ami viszont lendületet adott a nagyipari termelés megteremtésének.
A modern iparban két fő módszer létezik a nátrium-hipoklorit előállítására:
A kémiai klórozás módszere viszont két gyártási sémát kínál:
A NaOCl kinyerésére szolgáló kémiai módszer lényege nem változott a Labarrac általi felfedezés óta (lásd a "Felfedezés története " alfejezetet), és a gáz halmazállapotú klór és a nátronlúg kölcsönhatásából áll :
A modern vegyipari óriás , a Dow Chemical Company volt az egyik első vállalat, amely a nátrium-hipoklorit gyártását nagyipari alapokra helyezte. 1898 - ban megnyílt a cég első vegyi NaOCl üzeme. A Clorox , az Egyesült Államok legnagyobb háztartási fehérítőgyártója , egy másik cég, amely ma olyan népszerűvé tette ezt az anyagot . 1913 -as alapításától 1957 - ig , amikor a céget a Procter & Gamble felvásárolta , a Clorox Bleach® nátrium-hipoklorit fehérítő volt az egyetlen termék a kínálatában [2] .
A nátrium-hipoklorit folyamatos előállításának modern technológiai sémája a [39] :[p. 442] :
Az alacsony sótartalmú gyártási folyamat a fent bemutatott fő technológiai sémával ellentétben két klórozási lépésből áll, és az első reaktorból [39] híg NaOCl-oldatot juttatnak a kristályosítóba (lásd az ábrát), ahol a késztermék koncentrált, az első reaktorból [39] : . 450] :
Oroszországban a kereskedelmi nátrium - hipokloritot a következő vállalkozások állítják elő[ a tény jelentősége? ] :
A nátrium-hipoklorit előállításának elektrokémiai módszere nátrium-klorid vagy tengervíz vizes oldatának elektrolíziséből áll egy teljesen nyitott elektródzónákkal rendelkező elektrolizátorban (membrán nélküli módszer), azaz az elektrolízis termékei szabadon keverednek az elektrokémiai folyamatban [43] .
Folyamat az anódon :
Folyamat a katódon :
A folyamat az elektrolizátorban a keletkező termékek kémiai kölcsönhatása miatt:
A folyamat általános sémája:
Az elektrokémiai módszert főként vízkezelő rendszerek fertőtlenítő oldatának előállítására használják. A módszer kényelme abban rejlik, hogy a hipoklorit előállításához nincs szükség klór utánpótlásra, azonnal előállítható a vízkezelés helyén, elkerülve ezzel a szállítási költségeket; emellett a módszer lehetővé teszi a hipoklorit előállítását meglehetősen széles termelési mennyiségben: a nagyon kicsitől a nagyüzemig [43] .
A világon sokféle elektrolizáló gyártó létezik nátrium-hipoklorit oldatok előállítására, ezek közül a Severn Trent De Nora rendszerei a legelterjedtebbek : Seaclor és Sanilec [44] .
A Seaclor ® rendszer a tengervízből elektrokémiai eljárással történő nátrium-hipoklorit előállításának domináns technológiája, amely a világ teljes kapacitásának több mint 70%-át teszi ki. Több mint 400 Seaclor ® létesítmény működik 60 országban; össztermelékenységük mintegy 450 ezer tonna NaOCl évente, az egységkapacitás 227-22680 kg/nap tartományban ingadozik [45] . A berendezések lehetővé teszik az aktív klór koncentrációjának elérését az oldatban 0,1-0,25% tartományban [46] .
A Sanilec ® üzemek 1,2 (hordozható generátorok) és 21 600 kg/nap közötti kapacitásban állnak rendelkezésre [47] , az aktív klór koncentrációja 0,05-0,25% [48] .
Az Orosz Föderációban a nátrium-hipokloritot a GOST 11086-76 „Nátrium-hipoklorit” szerint állítják elő. Műszaki adatok". Ennek a dokumentumnak megfelelően a NaOCl a célnak megfelelően két fokozatra oszlik, amelyek jellemzőit az alábbiakban mutatjuk be [49] :
Az indikátor neve | A fokozat | Mark B |
---|---|---|
Megjelenés | Zöldes sárga folyadék | |
Fényáteresztő képesség | legalább 20% | |
Az aktív klór tömegkoncentrációja, g/dm³, nem kevesebb, mint | 190 | 170 |
A lúg tömegkoncentrációja NaOH-ban, g/dm³ | 10-20 | 40-60 |
A vas tömegkoncentrációja, g/dm³, nem több | 0,02 | 0,06 |
Alkalmazási terület | A vegyiparban vízfertőtlenítésre, fertőtlenítésre és fehérítésre | A vitaminiparban (oxidálószerként) és textilfehérítéshez |
A nátrium-hipokloritot speciális polietilén, gumival bélelt acél vagy más korrózióálló anyagokkal borított tartályokban kell tárolni, a térfogat 90%-áig megtöltve és légtelenítővel ellátva a bomlás során keletkező oxigén kibocsátására, fénytől védve . A termékek szállítása a veszélyes áruk szállítására vonatkozó szabályok szerint [49] történik .
A kereskedelmi forgalomban lévő nátrium-hipoklorit oldatai a NaOCl bomlása miatt végül elvesztik aktivitásukat. A következő táblázat jól mutatja, hogy idővel az oldatokban a hatóanyag koncentrációja csökken. A kapott diagramból azonban látható, hogy a hipoklorit koncentrációjának csökkenésével bomlási sebessége is csökken, és az ipari oldatok stabilizálódnak [12] :[p. 469] :
NaOCl koncentráció, % | Felezési idő, napok | |
---|---|---|
25°C | 35°C | |
tizenöt | 144 | 39 |
12 | 180 | 48 |
9 | 240 | 65 |
6 | 360 | 97 |
3 | 720 | 194 |
egy | 2160 | 580 |
A tárolás szempontjából legstabilabbak a hipoklorit vizes oldatai, amelyek pH-ja 11,86-13 között van [12] :[p. 470] .
A nátrium-hipoklorit vitathatatlanul vezető szerepet tölt be az egyéb ipari jelentőségű fémek hipokloritjai között, a világpiac 91%-át elfoglalva. Csaknem 9% marad a kalcium -hipoklorittal , a kálium- és lítium -hipokloritoknak jelentéktelen mennyiségű felhasználása van [50] .
A nátrium-hipoklorit teljes felhasználási köre három feltételes csoportra osztható:
A háztartási felhasználás magában foglalja:
Az ipari felhasználások közé tartozik:
Az IHS szakértői , 2014. december 17-én, a Wayback Machine -n archiválva , az összes nátrium-hipoklorit körülbelül 67%-át fehérítőként, 33%-át pedig fertőtlenítésre és tisztításra használják, ez utóbbi tendencia szerint. A hipoklorit ipari felhasználásának leggyakoribb területe (60%) az ipari és háztartási szennyvíz fertőtlenítése. A NaOCl ipari felhasználásának globális növekedését 2012-2017-ben évi 2,5%-ra becsülik. A belföldi felhasználásra szánt nátrium-hipoklorit iránti globális kereslet növekedését 2012-2017-ben évente körülbelül 2%-ra becsülik [50] .
A nátrium-hipokloritot széles körben használják a háztartási vegyi anyagokban , és számos, különféle felületek és anyagok fehérítésére, tisztítására és fertőtlenítésére szolgáló termék hatóanyagaként szerepel . Az Egyesült Államokban a háztartásokban használt hipoklorit körülbelül 80%-a háztartási fehérítésre szolgál [51] . Általában 3-6% hipoklorit koncentrációjú oldatokat használnak a mindennapi életben [52] .
A hatóanyag kereskedelmi elérhetősége és nagy hatékonysága meghatározza annak széles körű alkalmazását a különböző gyártó cégeknél, ahol a nátrium-hipokloritot vagy az azon alapuló termékeket különböző védjegyekkel állítják elő, amelyek közül néhányat a táblázatban mutatunk be:
Védjegy | Gyártó | Célja | NaOCl koncentráció |
---|---|---|---|
fehér [53] | JSC "Sayanskkhimplast" | Háztartási fehérítő, folteltávolító és fertőtlenítő | 70-85 g / dm 3 aktív klór |
Clorox Regular-Bleach [54] | A Clorox cég | Háztartási fehérítő, folteltávolító és fertőtlenítő | 6% |
Clorox mosógép tisztító [55] | A Clorox cég | Mosógép tisztítószer | 5-10% |
Cascade Complete® fehérítővel (gél) [56] | Procter & Gamble Company | Mosogatószer automata mosogatógépekhez | 1-5% |
Aquachem Chlorinizor [57] | Sunbelt Chemical Corp. | Medencefertőtlenítő | tíz % |
Brite Bleach [57] | Sunbelt Chemical Corp. | Háztartási fehérítő és fertőtlenítőszer | 5,25% |
Lysol Bleach WC-táltisztító [58] | Reckitt Benckiser | WC pucoló | 2% |
Tiret [K 13] | Reckitt Benckiser | Csődugulás eltávolító | nincs adat |
Domestos gél [K 13] | Unilever | Tisztítási és fertőtlenítési eszközök | 5 % |
A nátrium-hipoklorit használatát sebfertőtlenítésre először 1915-ben javasolták [59] . A modern orvosi gyakorlatban a nátrium-hipoklorit antiszeptikus oldatait elsősorban külső és helyi használatra használják vírus- , gomba- és baktériumölő szerként a bőr, a nyálkahártyák és a sebek kezelésére [60] . A hipoklorit számos Gram-pozitív és Gram-negatív baktérium , valamint a legtöbb patogén gomba , vírus és protozoa ellen hatásos, bár hatékonysága csökken vér vagy összetevői jelenlétében [61] .
A nátrium-hipoklorit alacsony költsége és elérhetősége miatt fontos összetevője a magas higiéniai szabványok fenntartásának világszerte. Ez különösen igaz a fejlődő országokra , ahol a NaOCl használata kritikus tényezővé vált a kolera , a vérhas , a tífusz és más vízi biotikus betegségek megállításában. Így a 20. század végén Latin-Amerikában és a Karib -térségben kitört kolera során a nátrium-hipokloritnak köszönhetően sikerült minimalizálni a morbiditást és a mortalitást, amelyről a trópusi betegségekről tartott szimpóziumon is beszámoltak . Pasteur Intézet [31] .
Orvosi célokra Oroszországban a nátrium-hipokloritot 0,06% -os oldatként használják intracavitális és külső használatra, valamint injekciós oldatként. A sebészeti gyakorlatban műtéti sebek kezelésére, mosására vagy vízelvezetésére, valamint gennyes elváltozásokkal járó pleurális üreg intraoperatív higiéniájára használják; szülészetben és nőgyógyászatban - a hüvely perioperatív kezelésére, bartholinitis , colpitis , trichomoniasis , chlamydia , endometritis , adnexitis stb. kezelésére; fül-orr - gégészetben - az orr és a torok öblítésére, a hallójáratba történő csepegtetésre ; bőrgyógyászatban - nedves kötszerekhez , testápolókhoz, borogatásokhoz különféle fertőzések esetén [61] .
A fogorvosi gyakorlatban a nátrium-hipokloritot antiszeptikus öntözőoldatként használják legszélesebb körben (NaOCl koncentráció 0,5-5,25%) az endodontiában [K 14] [62] . A NaOCl népszerűségét az oldat általános elérhetősége és olcsósága, valamint az olyan veszélyes vírusok elleni baktericid és vírusölő hatása határozza meg, mint a HIV , rotavírus , herpeszvírus , hepatitis A és B vírusok [59] . Bizonyítékok vannak a nátrium-hipoklorit vírusos hepatitis kezelésére való alkalmazásáról : számos vírusellenes, méregtelenítő és antioxidáns hatása van [63] . A NaOCl oldatok használhatók egyes orvosi eszközök, betegápolási cikkek, edények, ágyneműk, játékok, szobák, kemény bútorok, szaniterek sterilizálására . Magas korrozivitása miatt a hipokloritot nem használják fém készülékekhez és szerszámokhoz. Megjegyezzük továbbá a nátrium-hipoklorit oldatok alkalmazását az állatgyógyászatban : állattartó épületek fertőtlenítésére használják [64] .
A nátrium-hipoklorit fehérítőként való alkalmazása az ipari felhasználás egyik kiemelt területe, az ivóvíz fertőtlenítésével és tisztításával együtt. Csak ebben a szegmensben a világpiac meghaladja a 4 millió tonnát [K 15] [31] .
Ipari igényekre általában 10-12% hatóanyagot tartalmazó vizes NaOCl oldatokat használnak fehérítőként [31] .
A nátrium-hipokloritot széles körben használják fehérítőként és folteltávolítóként a textiliparban, valamint az ipari mosodákban és vegytisztítókban. Biztonságosan használható számos szövethez, beleértve a pamutot , poliésztert , nejlont , acetátot , lenvászont , viszkózt stb. Nagyon hatékonyan eltávolítja a szennyeződéseket és sokféle foltot, beleértve a vért, kávét, füvet, mustárt, vörösbort stb. [31]
A nátrium-hipokloritot a cellulóz- és papíriparban is használják fapép fehérítésére [65] . A NaOCl-os fehérítés általában klórozási lépést követ, és az egyik olyan fakémiai feldolgozási lépés, amelyet a pép magas fehérségének elérésére használnak . A rostos félkész termékek feldolgozását speciális tornyokban végzik hipokloritos fehérítéshez lúgos környezetben (pH 8-9), 35-40 ° C hőmérsékleten, 2-3 órán keresztül. Ennek során a lignin oxidációja és klórozása , valamint a szerves molekulák kromoforcsoportjainak pusztulása következik be [66] .
Ipari fertőtlenítőszerként használhatóA nátrium-hipoklorit ipari fertőtlenítőszerként való elterjedése elsősorban a következő területekhez kapcsolódik [52] :
A hipoklorit fertőtlenítőszerként megtalálható néhány automata mosogatószerben és néhány más folyékony szintetikus mosogatószerben [67] .
Az ipari fertőtlenítő- és fehérítőoldatokat számos gyártó gyártja különböző márkanevek alatt, amelyek közül néhányat a táblázatban mutatunk be:
Védjegy | Gyártó | Célja | NaOCl koncentráció |
---|---|---|---|
Hipodézis [68] |
LLC "DonDez" | fertőtlenítő és fertőtlenítőszer | 4% (aktív klór tekintetében) |
Forex klór [69] |
DNPK Alpha | fertőtlenítő és fertőtlenítőszer | 4% (aktív klór tekintetében) |
STEC [70] |
Kemira oyj | úszómedencék vízkezelésére, fertőtlenítésére, vízkezelésére szolgáló eszközök | legalább 180 g/l (aktív klórra vonatkoztatva) |
Aqua Chemical [71] |
Kemira oyj, OOO Skoropuskovsky Synthesis | vízkezelő és fertőtlenítőszer | legalább 180 g/l (aktív klórra vonatkoztatva) |
Felderítés [72] |
Kemira oyj | úszómedencék vízkezelésére, vízkezelésére és fertőtlenítésére szolgáló eszközök | legalább 180 g/l (aktív klórra vonatkoztatva) |
Emovex [73] |
Macropool Chemicals LLC | medencefertőtlenítő | legalább 130 g/l (aktív klórra vonatkoztatva) |
Fehérítő koncentrátum [74] |
Harvard Chemical Company | ipari fehérítő | 12,5-15% (aktív klór tekintetében) |
Folyékony fehérítő [75] |
Hill Brothers Chemical Co. | ipari fehérítő és fertőtlenítő | tíz %; 12,5% |
Clorox fehérítő [76] |
A Clorox cég | fehérítő a mosáshoz | 6,5-7,35% |
Poolchlor 1 [77] |
Hasa Inc. | medence és gyógyfürdő fertőtlenítő | tíz % |
A klórral és származékaival végzett oxidatív fertőtlenítés a vízfertőtlenítés talán legelterjedtebb gyakorlati módja , amelynek tömeges használatának kezdete Nyugat-Európa , az USA és Oroszország számos országában a XX. század első negyedére nyúlik vissza [78]. : [p. 17] .
A nátrium-hipoklorit fertőtlenítőszerként való alkalmazása klór helyett ígéretes, és számos jelentős előnnyel jár:
A nátrium-hipoklorit híg oldatait a háztartási víz tisztítására használják: az aktív klór jellemző koncentrációja bennük 0,2-2 mg/l, szemben a gázhalmazállapotú klór 1-16 mg/l-rel [79] . Az ipari oldatok munkakoncentrációra hígítása közvetlenül a helyszínen történik.
Technikai szempontból is, figyelembe véve az Orosz Föderációban fennálló használati feltételeket, a szakértők megjegyzik:
A nátrium-hipoklorit alkalmazása a víz fertőtlenítésére Oroszországban egyre népszerűbb, és az ország vezető ipari központjai aktívan bevezetik a gyakorlatba. Így 2009 végén Lyubertsyben megkezdődött egy NaOCl-előállító üzem építése, amelynek kapacitása 50 ezer tonna / év a moszkvai önkormányzati gazdaság igényeire . A moszkvai kormány úgy döntött, hogy a moszkvai víztisztító telepek vízfertőtlenítő rendszereit folyékony klórról nátrium-hipokloritra helyezi át (2012 óta). A Moszkva Kormánya által a Mosvodokanal Részvénytársasághoz átadott nátrium-hipoklorit-gyártó üzemet 2015 márciusában helyezték üzembe: a moszkvai víztisztító telepeken megkezdte a vízfertőtlenítéshez szükséges reagens gyártását, amely teljes mértékben lefedi. igényeiket.
Az Orosz Föderáció más városai és államai közül , ahol már alkalmazzák vagy tervezik a nátrium-hipokloritra való átállást vízfertőtlenítésre, megjegyezzük Szentpétervárt [81] [82] , Leningrádi területet , Kemerovot [83] , Rosztovot -on-Don [84] , Ivanovo [85] , Sziktivkar [86] , Szevasztopol [87] , Novgorod [88] .
A nátrium-hipokloritot az úgynevezett Raschig-eljárásban használják ( Eng. Raschig Process , az ammónia oxidációja hipoklorittal) - a hidrazin előállításának fő ipari módszere, amelyet Friedrich Raschig német kémikus fedezett fel 1907- ben . Az eljárás kémiája a következő: az első lépésben az ammóniát klóraminná oxidálják , amely az ammóniával reakcióba lép, és a tulajdonképpeni hidrazin keletkezik [89] :
Általános séma:
Mellékreakcióként a hidrazin és a klóramin kölcsönhatása figyelhető meg [89] :
A Raschig-folyamat lúgos közegben ( pH 8-10), ammóniafeleslegben, megemelt nyomáson (2,5-3,0 MPa) és 120-160 °C hőmérsékleten megy végbe [90] . A hidrazin hozama (hipoklorit alapján) végül elérheti a 80%-ot [91] .
Egyes nehézfémek, különösen a kétértékű réz kationjainak kis mennyisége is jelentősen megnövelheti a mellékreakció arányát, ezért kis mennyiségű zselatint vagy speciális ragasztót adnak a reakcióelegyhez , hogy az ionokat nem reaktív komplexmé kössék. [91] .
A Raschig-eljárás egyik módosítása a Hoffmann-eljárás ( angol Hoffmann Process vagy angol Urea Process ), ahol ammónia helyett karbamidot használnak [92] :
Az eljárás során 43%-os karbamidoldatot használnak speciális reagens adalékaival (kb. 0,5 g/l), hogy meggátolják a mellékreakciót és növeljék a végtermék hozamát. A nátrium-hipoklorit oldatot a karbamid oldathoz viszonyítva 4:1 arányban alkalmazzuk; a reaktor hőmérséklete nem haladja meg a 100 °C-ot [92] .
A nátrium-hipoklorit erős oxidáló tulajdonságait az ipari szerves szintézisekben használják különféle vegyületek előállítására, beleértve:
A nátrium-hipokloritot elsősorban erős oxidáló tulajdonságai és reagensként való hozzáférhetősége miatt széles körben használják a laboratóriumi szerves gyakorlatban.
A NaOCl oxidatív potenciálját a következő átalakításokban használják fel:
Egyéb felhasználási esetek:
A nátrium-hipoklorit egyéb felhasználási területei között megjegyezzük: