Гипохлорит натрия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Гипохлоритнатрия (натрий хлорноватистокислый) - NaOCl, неорганическое соединение, натриевая соль хлорноватистой кислоты. Тривиальное (историческое) название водного раствора соли - «лабарракова вода » или «жавелевая вода». Соединение в свободном состоянии очень неустойчиво, обычно используется в виде относительно стабильного пентагидрата NaOCl · 5H2O или водного раствора, имеющего характерный резкий запах хлора и обладающего высокими коррозионными свойствами. Соединение - сильный окислитель, содержит 95,2 % активного хлора. Обладает антисептическим и дезинфицирующим действием. Используется в качестве бытового и промышленного отбеливателя и дезинфектанта.

NaClO- неустойчивое соединение, легко разлагающейся с выделением кислорода.

гипохлорит натрий промышленность здравоохранение

NaClO=2NaCl+O 2

Самопроизвольное разложение медленно происходит даже при комнатной температуре: за 40 суток пентагидрат (NaClO*5H2O)теряет 30% активного хлора. При нагревание параллельно происходит реакция диспропорционирования

3NaClO=NaClO3+2NaCl

Открытие гипохлорита натрия

Гипохлорит натрия имеет долгую историю. Около 1785 года француз Клод Луи Бертолле открыл отбеливающие агенты, основанные на гипохлорите натрия. Парижская компания SocietйJavel представила продукт под названием «жавелевый ликёр». Первое время он использовался для отбеливания хлопка. Благодаря своим специфическим характеристикам «жавелевый ликёр» стал популярным составом. Гипохлорит обладал способностью удалять пятна с одежды при комнатной температуре. Во Франции гипохлорит натрия до сих пор известен как «eaudeJavel» («жавелевая вода»).

Хлор в гипохлориде

Другие названия гипохлорит (hypochlorite), гипохлорит натрия (sodium hypochlorite), дихлоризоцианурат натрия (sodium dichloroisocyanurate), хлористый водород (hydrogen chloride), соляная кислота (hydrochloric acid). Хлор стали производить промышленно в начале 20 века. Он использовался, как отравляющее вещество, во время Первой Мировой войны.  Хлор занимает первое место в США, среди химических средств, которыми травятся люди на производстве и в быту. Хлор - очень токсичное вещество, которое производят, используя энергетически затратный процесс электролиза морской воды. При этом производственном процессе, также образуются очень ядовитые побочные продукты.  Гипохлорид натрия, (известный, как отбеливатель - 5% раствор гипохлорида натрия) является химическим предшественником хлора и обращаться с ним нужно соответственно, поскольку, любое его использование создаёт чистый хлор в окружающей среде.  Помимо того, что хлор - очень ядовит в отношении живых организмов, он вступает в реакции с органическими материалами в окружающей среде и производит другие опасные и канцерогенные токсины, включая тригалометаны (trihalomethanes (THMs)), хлороформ и органохлорины (organochlorines), очень опасный класс компонентов, которые вызывают нарушение работы эндокринной и иммунной систем. Наиболее хорошо известный органохлорин- ДИОКСИН.

Продукты, содержащие хлор (или любые их производные, или химические предшественники, включая гипохлорит натрия), должны рассматриваться, как крайне опасные и неприемлемые в использовании.Также, любые другие химические вещества, содержащие в своём названии «-хлор-», или известные, как «отбеливатели», также использовать вредно, поскольку они содержат высокотоксичный и наносящий вред окружающей среде хлорный компонент. Хлор и хлорные компоненты также являются одной из причин исчезновения атмосферного озона. Хлор, используемый при стирке, повреждает, как натуральные, так и синтетические ткани. 

Физиологическое действие и воздействие на окружающую среду

NaClO одно из лучших известных средств, проявляющих благодарягипохлорит иону сильную антибактериальную активность. Он убивает микроорганизмы очень быстро и уже в очень низких концентрациях. Разложение NaClO сопровождается образованием ряда активных частиц и, в частности синглетного кислорода, обладающего высоким биоцидным действием. Образующие частицы принимают участие в унижтожение микро- организмов, взаимодействуя с биополимерами в их структуре, способными к окислению. Высокие окислительные свойства NaClO позволяют его усилению использовать для обезвреживания различных токсинов. На организм человека NaClO может оказывать вредное воздействие. Растворы NaClO могут быть опасны при ингаляционном воздействие из-за возможности выделения токсичного хлора. Прямое попадание NaClO в глаза, особенно при высоких концентрациях может вызвать химический ожог и даже привести к частичной или полной потери зрения. Бытовые отбеливатели на основе NaClO могут вызвать раздражение кожи, а промышленные привести к серьезным язвам и отмиранию ткани. Международное агентство по изучению рака пришло к выводу, что питьевая вода, прошедшая обработку NaClOне содержит человеческих концерогенов.

Аналоги гипохлорита натрия

Среди аналоговгипохлорита натрия первое место по масштабам применения занимают другие хлорактивные соединения. Среди них гипохлорит кальция. Твердый гипохлорит кальция выпускается в виде порошка, таблеток и гранул. Препараты гипохлорита кальция отличаются высоким содержанием активного хлора, хорошей стабильностью, высокой растворимостью в воде и малой гигроскопичностью. Производство продукта в гранулированном виде способствует широкому применению продукта для дезинфекции посуды и оборудования в пищевой промышленности, в прачечной, в бытовой химии.

Следующим аналогом является хлорная известь. В настоящее время хлорная известь потеряла свое значение одного из основных средств дезинфекции. Это произошло вследствие развития электролитических методов получения хлора и гипохлорита. А также производства гипохлорита кальция с повышенным по сравнению с хлорной известью содержанием хлора.

В качестве одного из аналогов гипохлорита используется диоксид хлора. В литературе практически не приводятся данные по производству и потреблению диоксида хлора. Это происходит вследствии того, что диоксид хлора должен обязательно получаться на месте потребления. Диоксид хлора хорошо растворяется в воде не реагируя с ней при этом. Диоксид хлора имеет более сильное дезинфицирующее воздействие, чем хлор. Является сильным бактерицидом, спорицидом и вирицидом. Прекрасно уничтожает запахи и привкусы. Не взаимодействует с аммиаком. Дезинфицирующая способность не зависит от рН. Не требует специальных хранилищ. Сохраняет высокое остаточное содержание в воде.

Говоря об аналогах гиппохлорита натрия следует упомянуть о других дезинфектантах, применяемых для обработки питьевой воды. Это:

Перманганат калия. Удобен для дезинфекции трубопроводов, так как не требует специального сложного оборудования. Не дает побочных эффектов, но редко применяется самостоятельно. 

Йод. Не взаимодействует с аммиаком или аналогичными веществами. Однако его высокая стоимость, ограниченность наличия, технологические трудности затрудняют его широкое применение. 

Хлорид брома. Близок по своим дезинфицирующим свойствам к хлору, однако образует токсичные бромированные соединения. 

Серебро. Требуется очень небольшое количество для уничтожения большинства организмов. Не придает воде вкуса, для человека не токсичен, в работе полностью безопасен. Применяется ограниченно из-за высокой стоимости.

Указанные выше дезинфектанты не всегда позволяют достичь нужных результатов, поскольку существует целый ряд микроорганизмов, стойких к указанным средствам дезинфекции.

Поэтому в ряде областей, в частности в медицине, в сельском хозяйстве, в различных отраслях пищевой промышленности, в текстильной, а также при дезинфекции воды, применяются различные органические дезинфицирующие средства, отличающиеся высокой биоцидной активностью, стабильностью, более низкой токсичностью и не образующие при биоразложении токсичных продуктов.

Действие органических дезинфектантов основано на их окислительной способности. К дезинфицирующим средствам относятся прежде всего:

фенольные соединения; 

альдегиды, кислоты, спирты; 

хлоризоцианураты; 

хлорциануровые кислоты.

Фенольные соединения применяются в основном в медицине в качестве дезинфектантов. Среди фенольных соединений можно назвать такие, как алкилфенолы, галоидфенолы, бифенолы, алкилбензилгалогенофенолы, бензилфенолы и др.

Для указанных целей, а также в рыбной промышленности для дезинфекции средств ухода за рыбой порименяют различные альдегиды: формальдегид, глутароальдегид, адинальдегид, оксальдегид, малональдегид, муравьиный альдегид. Их используютсамостоятельно или в смеси со спиртами. Альдегиды как дезинфектанты отличаются от фенольных соединений тем, что они не дают запаха, безвредны для кожи, не активны по отношению к конструкционным материалам.

Разрушение микроорганизмов является одним из основных свойств, присущих большинству кислот. Некоторые из них рассматриваются как антисептики, дезинфектанты и антибиотики. К ним можно отнести такие кислоты, как соляная, уксусная, надуксусная, трихлоруксусная, фосфоноуксусная, борная, лимонная, надмуравьиная, основной областью применения которых является медицина.

В больницах для дезинфекции воздуха помещений, инструментов, влажной уборки поверхностей, а также в молочной промышленности широко применяют такие спирты, как метанол, этанол, пропанол, изопропанол, йодистый спирт и др., обладающие высоким бактерицидным, антисептическим свойствами при минимальном времени контакта.

Для дезинфекции воды в плавательных бассейнах и водоемах, чистки туалетов, а также для дезинфекции в молочной промышленности широкое применение нашли хлоризоцианураты, а также моно-, ди-, трихлоризоциануровая кислоты. Так в США для дезинфекции воды в плавательных бассейнах, где ранее применяли только гипохлориты, в настоящее время доля хлоризоциануратов составляет 40-46% от общего количества дезинфицирующих средств, используемых в этой области. Для дезинфекции воды предложены различные композиции на основе хлоризоциануратов или хлоризоциануровых кислот. Например для дезинфекции воды предложены композиции, , состоящие из трихлорциануровой кислоты, бикарбоната щелочного металла и воды или дихлоризоцианурата, талька кислоты и воды. Для чистки туалетов предложена композиция, состоящая из ди- или трихлорциануровой кислоты или хлоризоциануратов и хлорида и сульфата натрия.

Для очистки опорожненых водоемов с влажным дном и берегами предлагается использовать цианамид кальция.

Очень часто в сельском хозяйстве, в различных отраслях пищевой промышленности, в медицине процессы дезинфекции сопровождают процессы мойки и чистки. Поэтому в настоящее время наблюдается тенденция использования препаратов, обладающих одновременно моющими и дезинфицирующими свойствами. Уже в течение многих лет такие препараты поставляют фирмы США, Японии и Западной Европы. Эти препараты обладают высокими моющими и биоцидными свойствами; адгезионными показателями, устойчивостью в жесткой воде, хорошо растворяются в воде. Они обладают высокой стабильностью в течение не менее одного года, хорошими свойствами в период биоразложения. Они не токсичны для людей и животных, не оказывают раздражающего действия на нашу слизистую оболочку, не вызывают коррозии металлических поверхностей различных емкостей и аппаратуры.

К моюще-дезинфицирующим веществам можно отнести четвертичные аммониевые и пиридиновые соединения, различные поверхностно активные вещества (ПАВ), органические хлорамины, йодоформы или композиции на их основе.

Самое широкое применение из них находят четвертичные аммониевые соединения или композиции на их основе.

В различных отраслях пищевой промышленности и в медицине применяются следующие моюще-дезинфицирующие средства на основе четвертичныхаммониевых и пиридиновых соединений:

хлорид диизобутилфеноксиэтоксиэтилдиметиллауриламмония или бензоиламмония; хлорид или бромид лаурилметилбензиламмония; хлорид или бромид метилпиридина; сульфат лаурилпиридина; хлорид или бромид лаурилпиридина.

В медицине и в пищевой промышленности, особенно в консервной, применяют соединения гидатоина, такие, как хлориды или бромиды.N,N - диметил - N- додециламмония; N, - диметил - N - бензиламмония; N,N - диметил - N - этилдодециламмония и др.

Для дезинфекции и мойки оборудования и трубопроводов при производстве пищевых продуктов и напитков нашли применение такие четвертичные аммониевые основания, как диоктилдиметиламмониевые или додецилдиметиламониевые.

В качестве моюще-дезинфицирующих средств применяют некоторые катионные и амфотерные ПАВ. Однако амфотерные ПАВ очень дорогостоящи и характеризуются низкой антибиологической активностью. Их целесообразно применять в тех случаях, когда нельзя использоватьсильнокислые и щелочные моюще-дезинфицирующие растворы.

Органические хлорамины используют как и отбеливающее средство или в качестве компонентов различных композиций. Хлорамины не так быстро выделяют хлор, как гипохлорид кальция, вследствие они более эффективны в течение длительного времени. Коррозионная активность их значительно ниже, чем гипохлорита. С экономической точки зрения они менее выгодны, чем гипохлорит, поскольку они дороже. Для дезинфекции питьевой воды используют такие хлорамины, как п-толуоулсульфохлорамин; бензосульфохлорамин. А также 3 - хлор 4,4 -диметил - 2 оксамедион. Он стабильнее в водном растворе, чем дихлорантин и гипохлорит натрия, и требует более длительного времени контакта.

Среди комплексных органических соединений йода наибольшее практическое применение нашли его соединения с ПАВ, получившие название йодофоров, которые достаточно широко применяют в сельском хозяйстве. Йодофоры очень эффективны в борьбе с болезнетворными бактериями, вирусами, спорами, грибками, дрожжами и др.

В последние годы в России разработан и изучен ряд новых дезинфицирующих средств на основе хлорактивных соединений и ПАВ, обладающие полифункциональными свойствами, хлорцин, дезам, ДП - 2, дезбел характеризуются дезинфицирующим и моющим действием; бентахлор, гексахлор и хлорцин наряду с этими свойствами обладают чистящим действием.

Дезинфекция питьевой воды

Технический гипохлорит натрия является наиболее предпочтительным реагентом на стадии предварительного окисления и для стерилизации воды в конце обработки перед подачей ее в распределительную сеть. Он используется также для дезинфекции насосных станций и водонапорных башен, канализации, вспомагательных устройств.

К гипохлориту натрия, применяемому вместо жидкого хлора для дезинфекции питьевой воды, предъявляются определенные требования, касающиеся концентрации щелочи и тяжелых металлов, например железа, стабильности, цветности.

Обычно в систему водоочистки гипохлорит натрия вводят после предварительного разбавления. После разбавления в 100 раз гипохлорита натрия, содержащего 12,5% активного хлора и имеющего рН 12-13, происходит понижение рН до 10-11 и концентрации активного хлора до 0,125 (в действительности величина рН имеет более низкое значение).

При использовании вместо газообразного хлора гипохлорита натрия в процессе ввода этого реактива в систему трубопроводов для его разбавления там образуется осадок, состоящий из гидроксида магния и диоксида кремния, забивающий водные каналы.Поэтому концентрация щелочи в гипохлорите натрия должна быть такой, чтобы не вызывать образования осадка. Для обработки питьевой воды применяется гипохлорит натрия характеризующийся следующими показателями:

Проведенные в Японии исследования показали, что при использовании гипохлорита натрия для дезинфекции воды необходимо учитывать концентрацию щелочи в гипохлорите и поддерживать ее ниже определенного уровня. Концентрация остаточной щелочи в момент окончания реакции хлорирования влияет на концентрацию растворенных в готовом продукте ионов тяжелых металлов, поэтому следует по мере возможности снижать остаточную концентрацию щелочи.

Обработка бытовых и промышленных сточных вод

Гипохлорит натрия применяется для обработки бытовых и промышленных вод, для разрушения животных и растительных микроорганизмов, устранения запахов (особенно образующихся из серосодержащих веществ), обезвреживания промышленных стоков, например, от цианистых соединений.

Он может быть использован для обработки воды, содержащей аммоний. Процесс осуществляют при температуре выше 70 0 С в щелочной среде с добавлением CaCl2 или СаСО3 для разложения соединений аммиака.

Для очистки от фенолов (содержание 0,42-14,94 мг/л) используют 9% раствор гипохлорита натрия в количестве 0,2-8,6 мг/л. Степень очистки достигает 99,99%. При обработке гипохлоритом воды, содержащей фенолы, происходит образование фенолоксифенолов.

В ходе обработки вод, содержащих гуминовые вещества, последние превращаются в хлороформы, дихлоруксусную кислоту, трихлоруксусную кислоту, хлоральдегиды и некоторые другие вещества, концентрация которых в воде значительно ниже. Известны данные об использовании гипохлорита натрия для удаления ртути из сточных вод.

Использование гипохлорита натрия в пищевой промышленности

В начале восьмидесятых годов институт биологии и ее применения к проблемам питания в Дижоне (Франция) провел изучение дезинфицирующих средств, используемых в пищевой промышленности. Гипохлорит натрия был оценен среди этих продуктов по первому классу как наиболее пригодный для этих целей и наиболее экономичный. Он показал высокую эффективность в отношении почти всех растительных клеток, спор и бактерий. По этой причине гипохлорит натрия находит широкое применение в пищевой промышленности для дезинфекции с целью уничтожения ракообразных и моллюсков; для различных промывок; для борьбы против бактериофагов в сыроваренной промышленности; для дезинфекции резервуаров, загонов для скота.

Гипохлорит натрия относится к числу средств используемых в пивоваренной промышленности.

Обычно применяют раствор, содержащий 30-40 мг/л активного хлора.

Гипохлорит натрия является отличным антимикробным агентом. В частности в США его применяют для обработки зерна.

Использование гипохлорита натрия в молочной промышленности

На предприятиях молочной промышленности основное назначение дезинфицирующих мероприятий - предупреждение микробного инфицирования молочных продуктов.

Гипохлорит натрия является достаточно эффективным средством, используемым для этой цели.

В России применяют для этих целей гипохлорит натрия марки А. Он содержит 170 г/л активного хлора и 40-60 г/л щелочи. Бактерицидное действие гипохлорита натрия проявляется при 20-25 0 С и экспозиции 3-5 минут.Для снижения корозирующего действия гипохлорита был предложен препарат ГИПОХЛОР. Его получают смешением гипохлорита натрия, каустической соды и метасиликата натрия. Коррозирующее действие этого препарата на металлические поверхности в 10-15 раз меньше, чем обычного гипохлорита натрия. В молочной промышленности традиционные средства дезинфекции начинают вытесняться новыми препаратами, обладающими одновременно и моющими и дезинфицирующими свойствами.

Наиболее перспективными из них являются натриевая и калиевая соли трихлоризоциануровой кислоты.

Использование гипохлорита в здравоохранении

В комплексе профилактических мероприятий, направленных на ограничение больничных инфекции, важную роль играет дезинфекция. Для этой цели может быть использован гипохлорит натрия. В частности, в ПНР для этих целей используют гипохлорит натрия производства Тарновского азотного предприятия, с содержанием активного хлора не менее 55. Гипохлорит натрия оказывает дезинфицирующее действие на грамм-положительные и грамм-отрицательные бактерии, туберкулезные палочки, споры бактерий, болезнетворные грибки и вирусы. Имеются сведения (Россия) использования растворов гипохлорита натрия (0,03-0,05%) для лечения гнойных абцессов, гнойных гайморитов, розовых угрей и трофических язв как наружное средство и средство для инъекций.

Преимущества и недостатки использования гипохлорита натрия

Преимущества

Простота и безопасность хранения и транспортировки;

Простота дозирования;

Эффективен в дезинфекции, как и хлор;

Обеспечивает продолжительный эффект дезинфекции.

Недостатки

Гипохлорит натрия - это опасная и коррозивная субстанция;

При работе с ним требуется обеспечение мер безопасности для защиты работников и окружающей среды;

При комнатной температуре, в течение 40 дней происходит разложение при котором гипохлорит натри теряет 30 % активного хлора.

Гипохлорит натрия и хлор неэффективен против паразитов видов GiardiaLambia и Cryptosporidium.

Активный хлор

Обработка вод хлором или раствором хлорной извести по сей день остается одним из самых распространенных и относительно дешевых способов очистки от загрязнения органическими веществами (и некоторыми неорганическими, например, цианидами) . Содержание активного хлора определяют в дезинфицированной им питьевой воде, в воде плавательных бассейнов, сточных водах, которые приходится хлорировать или которые загрязнены хлором и соединениями, выделяющими хлор. В поверхностных водах содержание хлора определяют в местах ниже точки сброса упомянутых сточных вод.

Понятие «активный хлор» охватывает кроме растворенного молекулярного хлора и другие соединения хлора, как, например, двуокись хлора, хлорамины, органические хлорамины, гипохлориты и хлориты, т.е. вещества, определяемые йодометрическим методом или при помощи о-толидина. В практике хлорамины и другие соединения хлора обозначают термином «связанный активный хлор», а молекулярный хлор и гипохлориты как «свободный активный хлор».

При обеззараживании или очистке вод активным хлором, одна его часть реагирует с веществами, содержащимися в воде, связывая хлор в так называемый «связанный активный хлор», а другая часть, непрореагировавшая, именуется «свободным» или «остаточным активным хлором». При этом вода может содержать вещества, которые реагируют с активным хлором мгновенно, вещества, реагирующие с ним медленно или неполно, и вещества, совсем с ним не реагирующие (притом в самых разнообразных количественных соотношениях. Именно поэтому, при хлорирование воды трудно предусмотреть, какая часть активного хлора останется в виде остаточного (свободного) хлора. Чтобы решить данную проблему воду перед хлорированием исследуют, определяя ее хлороемкость.

Из литературы известен ряд методических разработок фотометрического определения активного хлора, включая определение отдельных его форм: связанной и остаточной (свободной). К сожалению, эти методики не аттестованы на территории РФ. Действующий ГОСТ содержит только методы титрования, которые трудоемки, и полностью исключают возможность оперативного контроля содержания активного хлора в полевых условиях.

В настоящее время налажен выпуск анализатора «Эксперт-003-активный хлор», предназначенного для определения общего активного хлора в диапазоне 0,05-2 мг/дм3. Особенность измерения состоит в применении тест-системы (производства ООО «МедЭкоТест», Москва) - набора расфасованных для единичных анализов реагентов, что полностью снимает необходимость лабораторных условия выполнения анализа. Даже предварительная градуировка фотометра по желанию заказчика может быть выполнена на заводе-изготовителе. Таким образом, анализ предельно упрощается: пользователю необходимо всего лишь отобрать 5 мл воды, внести в нее порцию реактива, находящуюся в маленьком контейнере, перелить полученный окрашенный раствор в оптическую кювету, поместить последнюю в кюветное отделение фотометра «Эксперт-003», нажать кнопку «измерение» и через 5 секунд считать с дисплея значение концентрации активного хлора. Следующим шагом развития анализаторов активного хлора станет появление фотометров для определения отдельных форм активного хлора: остаточного (свободного) и связанного.

Заключение

Мы изучили устойчивость гипохлорита натрия при разной концентрации и температурно-временных условиях, и пришли к выводу что при увеличение температуры и концентрация активного хлора уменьшается, что приводит к большим затратам хлора.

Потенциальная опасностью NaClO - полная несовместимость с кислотами, т.к. при рН < 5,0 равновесие реакции гидролиза NaClO смещается в сторону выделения молекулярного Cl2.

При значениях рН ?10 имеет место кислородное разложение

При значениях рН 5,0ч10,0 - кислородное и хлоратное разложение

При значениях рН 3,0ч5,0 - хлорное и хлоратное разложение.

При значениях рН < 3,0 - хлорное разложение

Наиболее устойчивыми являются растворы NaClO при рН >11. При из-

бытке щелочи 20ч30 г/л растворы с высокой концентрацией активного хлора могут храниться при 15ч20оС в течение 14 суток.

Я надеюсь прадолжит свою работу в следующем году!

Список используемой литературы

1. Общая органическая химия. Кислородосодержащие соединения. Под ред. Д.Бартона и В.Д. Оллиса. - М.: Химия.

2. Синтетические моющие средства//Химическая энциклопедия/ Главный редактор И.Л Кнунянц. - М.: Советская энциклопедия.

3. Химический состав и функциональные свойства хлорсодержащих дезинфицирующих растворов под ред. Бахир В.М., Леонов Б.И., Паничева.

4. http://www.kravt.ru/files/novosti/Conf_Martynov

5. http://www.vniipp.ru/images/statya/011

Размещено на Allbest.ru