Hipoclorit de sodiu | |
---|---|
General | |
Nume sistematic |
Hipoclorit de sodiu |
Nume tradiționale |
Hipoclorit de sodiu, apă labarraque, apă cu seva [K 1] |
Chim. formulă | NaClO |
Şobolan. formulă | NaOCl |
Proprietăți fizice | |
Masă molară | 74,443 g/ mol |
Densitate |
pentahidrat: 1,574 [1] g / cm3 ; 1.1 [2] |
Proprietati termice | |
Temperatura | |
• topirea |
NaOC15H20 [K2] : 24,4°C ; NaOCl 2,5H20 : 57,5 [3] |
• descompunere | Soluție 5% [2] : 40 °C |
Entalpie | |
• educaţie | pentahidrat [K 3] : - 350,4 [3] kJ/mol |
Proprietăți chimice | |
Solubilitate | |
• in apa | NaOCl 5H2O ( 20 °C): 53,4 [4] |
• in apa | NaOCl 2,5H2O ( 50 °C): 129,9 [4] |
Clasificare | |
Reg. numar CAS | 7681-52-9 |
PubChem | 23665760 |
Reg. numărul EINECS | 231-668-3 |
ZÂMBETE | [O-]Cl.[Na+] |
InChI | InChl=1S/CIO.Na/c1-2;/q-1;+1SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N |
RTECS | NH3486300 |
CHEBI | 32146 |
Număr ONU | 1791 |
ChemSpider | 22756 |
Siguranță | |
Toxicitate | Coroziv, oxidant, toxic (în doze mari), periculos pentru mediu |
Pictograme GHS | |
NFPA 704 | 0 2 unuBOU |
Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel. | |
Fișiere media la Wikimedia Commons |
Hipocloritul de sodiu ( acid hipocloros de sodiu , formula chimică - NaOCl [K 4] ) este o sare de sodiu anorganică a acidului hipocloros . Numele trivial (istoric) al unei soluții apoase de sare este „ apa Labarraque ” sau „ apa javel ” [K 1] .
Compusul în stare liberă este foarte instabil, utilizat de obicei sub formă de NaOCl pentahidrat relativ stabil · 5H 2 O sau de soluție apoasă cu miros înțepător caracteristic.
Agent oxidant puternic , conține 95,2% clor activ [K 5] . Are actiune antiseptica si dezinfectanta . Este folosit ca înălbitor și dezinfectant de uz casnic și industrial, agent de purificare și dezinfecție a apei, agent de oxidare pentru unele procese de producție chimică industrială. Este folosit in medicina ca agent bactericid si sterilizant , precum si in industria alimentara si agricultura .
Potrivit The 100 Most Important Chemical Compounds (Greenwood Press, 2007) [2] , hipocloritul de sodiu este unul dintre cei mai importanți 100 de compuși chimici.
Clorul a fost descoperit în 1774 de chimistul suedez Carl Wilhelm Scheele [5] . Unsprezece ani mai târziu, în 1785 (conform altor surse, în 1787 [2] ), un alt chimist, francezul Claude Louis Berthollet , a descoperit că o soluție apoasă a acestui gaz (vezi ecuația (1) ) are proprietăți de albire [6] [ K 6] .
O mică întreprindere pariziană Societé Javel , deschisă în 1778 pe malul Senei și condusă de Leonard Alban ( ing. Leonard Alban ), a adaptat descoperirea lui Berthollet la condițiile industriale și a început producția de lichid de albire, dizolvând clorul gazos în apă. Cu toate acestea, produsul rezultat a fost foarte instabil, astfel încât procesul a fost modificat în 1787 . Clorul a fost trecut printr-o soluție apoasă de potasiu (carbonat de potasiu) (vezi ecuația (2) ), rezultând un produs stabil cu proprietăți ridicate de albire. Alban a numit-o "Eau de Javel" (" apa de javel "). Noul produs a devenit instantaneu popular în Franța și Anglia datorită ușurinței sale de transport și depozitare [7] .
În 1820, farmacistul francez Antoine Labarraque ( fr. Antoine Germain Labarraque ) a înlocuit potasa cu sodă caustică mai ieftină (hidroxid de sodiu) (vezi ecuația (3) ). Soluția de hipoclorit de sodiu rezultată a fost numită „ apă Labarraque ” ( franceză: Eau de Labarraque ). A devenit utilizat pe scară largă pentru albire și dezinfecție [7] . Reacția are loc într-o soluție diluată la rece:
În ciuda faptului că proprietățile dezinfectante ale hipocloritului au fost descoperite în prima jumătate a secolului al XIX-lea, utilizarea sa pentru dezinfectarea apei potabile și tratarea apelor uzate a început abia la sfârșitul secolului. Primele sisteme de purificare a apei au fost deschise în 1893 la Hamburg [2] ; în Statele Unite, prima fabrică de producere a apei potabile purificate a apărut în 1908 în Jersey City [8] .
Hipocloritul de sodiu anhidru este o substanță cristalină incoloră instabilă. Compoziție elementară: Na (30,9%), CI (47,6%), O (21,5%).
Foarte solubil în apă: 53,4 g la 100 grame de apă (130 g la 100 g de apă la 50 °C) [9] .
Compusul are trei hidrați cristalini cunoscuți :
Densitatea unei soluții apoase de hipoclorit de sodiu la 18 °C [11] :
unu % | 2% | patru % | 6% | opt % | zece % | paisprezece % | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Densitate , g/l | 1005,3 | 1012.1 | 1025,8 | 1039,7 | 1053,8 | 1068,1 | 1097,7 |
optsprezece % | 22% | 26% | treizeci la suta | 34% | 38% | 40% | |
1128,8 | 1161,4 | 1195,3 | 1230,7 | 1268,0 | 1308,5 | 1328,5 |
Punctul de îngheț al soluțiilor apoase de hipoclorit de sodiu de diferite concentrații [12] : [p. 458] :
0,8% | 2% | patru % | 6% | opt % | zece % | 12 % | 15,6% | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Punct de îngheț , °C | −1,0 | −2.2 | −4.4 | −7,5 | −10,0 | −13,9 | −19,4 | −29,7 |
Caracteristicile termodinamice ale hipocloritului de sodiu într-o soluție apoasă infinit diluată [13] :
Hipocloritul de sodiu este un compus instabil care se descompune cu ușurință odată cu eliberarea de oxigen :
Descompunerea spontană are loc lent chiar și la temperatura camerei: în 40 de zile pentahidratul (NaOCl · 5H 2 O) pierde 30% din clorul activ [K 5] [13] . La o temperatură de 70 °C, descompunerea hipocloritului anhidru are loc cu o explozie [14] .
Când este încălzită, reacția de disproporționare are loc în paralel [13] :
Dizolvat în apă, hipocloritul de sodiu se disociază în ioni :
Deoarece acidul hipocloros (HOCl) este foarte slab ( pK a = 7,537 [13] ), ionul hipoclorit este supus hidrolizei în mediul acvatic :
Prezența acidului hipocloros în soluțiile apoase de hipoclorit de sodiu explică proprietățile sale puternice de dezinfectare și albire [13] (vezi secțiunea „ Efecte fiziologice și de mediu ”).
Soluțiile apoase de hipoclorit de sodiu sunt instabile și se descompun în timp chiar și la temperaturi normale (0,085% pe zi [3] ). Dezintegrarea accelerează iluminarea, ionii de metale grele și clorurile de metale alcaline ; în schimb, sulfatul de magneziu , acidul ortoboric , silicatul și hidroxidul de sodiu încetinesc procesul; în același timp, soluțiile cu mediu puternic alcalin ( pH > 11) [3] sunt cele mai stabile .
Într-un mediu puternic alcalin ( pH > 10), când hidroliza ionului de hipoclorit este suprimată, descompunerea are loc după cum urmează [15] :
La temperaturi peste 35 °C, descompunerea este însoțită de o reacție de disproporționare [15] :
În intervalul de pH de la 5 la 10, când concentrația de acid hipocloros din soluție devine vizibilă, descompunerea se desfășoară conform următoarei scheme [15] :
Într-un mediu acid, descompunerea HOCl este accelerată, iar într-un mediu foarte acid (pH < 3) la temperatura camerei se observă descompunerea după următoarea schemă [13] :
Dacă acidul clorhidric este utilizat pentru acidificare, clorul este eliberat ca rezultat :
Trecând dioxid de carbon printr-o soluție apoasă saturată de hipoclorit de sodiu , puteți obține o soluție de acid hipocloros:
O soluție apoasă de hipoclorit de sodiu este un agent oxidant puternic care intră în numeroase reacții cu o varietate de agenți reducători , indiferent de natura acido-bazică a mediului [16] .
Principalele opțiuni pentru dezvoltarea procesului redox și potențialele standard ale electrozilor semireacțiilor în mediul acvatic [17] [K 7] :
Unele reacții redox care implică hipocloritul de sodiu:
Printre reacțiile analitice calitative la ionul de hipoclorit, se remarcă precipitarea unui precipitat maro de metahidroxid atunci când proba de testat este adăugată la temperatura camerei într-o soluție alcalină de sare monovalentă de taliu (limită de detecție 0,5 µg de hipoclorit):
O altă opțiune este reacția cu iod a amidonului într-un mediu puternic acid și reacția de culoare cu 4,4’-tetrametildiaminodifenilmetan sau n, n'-dioxitrifenilmetan în prezența bromat de potasiu [21] .
O metodă comună pentru analiza cantitativă a hipocloritului de sodiu în soluție este analiza potențiometrică prin adăugarea soluției analizate la soluția standard (MDA) [K 8] sau metoda de reducere a concentrației soluției analizate prin adăugarea acesteia la soluția standard (MBA). ) [K 9] folosind un electrod brom-ion-selectiv (Br-ISE) [22] .
Se folosește și o metodă titrimetrică folosind iodură de potasiu ( iodometrie indirectă ) [23] .
Hipocloritul de sodiu are un efect coroziv destul de puternic asupra diferitelor materiale, așa cum demonstrează datele de mai jos [24] :
Material | Concentrația NaOCl, gr. % | Forma de influență | Temperatura, °C | Viteza și natura coroziunii |
---|---|---|---|---|
Aluminiu | — | tare, umed | 25 | > 10 mm/an |
zece; pH>7 | soluție de apă | 25 | > 10 mm/an | |
Cupru | 2 | soluție de apă | douăzeci | < 0,08 mm/an |
douăzeci | soluție de apă | douăzeci | > 10 mm/an | |
Aliaje de cupru: BrA5, BrA7, L59, L63, L68, L80, LO68-1 |
zece | soluție de apă | douăzeci | > 10 mm/an |
Nichel | < 34 | soluție de apă | douăzeci | 0,1–3,0 mm/an |
Aliaj de nichel NMZhMts28-2,5-1,5 | < 34; clor activ: 3 | soluție de apă | douăzeci | 0,007 mm/an |
Aliaj de nichel N70MF | < 34 | soluție de apă | 35-100 | < 0,004 mm/an |
Platină | < 34 | soluție de apă | < 100 | < 0,1 mm/an |
Conduce | < 34; clor activ: 1 | soluție de apă | douăzeci | 0,54 mm/an |
40 | 1,4 mm/an | |||
Argint | < 34 | soluție de apă | douăzeci | < 0,1 mm/an |
Oțel St3 | — | solid, anhidru | 25-30 | < 0,05 mm/an |
0,1; pH > 10 | soluție de apă | douăzeci | < 0,1 mm/an | |
> 0,1 | soluție de apă | 25 | > 10,0 mm/an | |
Otel 12X17, 12X18H10T | 5 | soluție de apă | douăzeci | > 10,0 mm/an |
Otel 10X17H13M2T | < 34; clor activ: 2 | soluție de apă | 40 | < 0,001 mm/an |
T fierbe. | 1,0–3,0 mm/an | |||
Oțel 06HN28MDT | < 34 | soluție de apă | 20—T kip. | < 0,1 mm/an |
Tantal | < 34 | soluție de apă | douăzeci | < 0,05 mm/an |
Titan | 10-20 | soluție de apă | 25-105 | < 0,05 mm/an |
40 | soluție de apă | 25 | < 0,05 mm/an | |
zirconiu | zece | soluție de apă | 30-110 | < 0,05 mm/an |
douăzeci | soluție de apă | treizeci | < 0,05 mm/an | |
Fontă gri | < 0,1; pH > 7 | soluție de apă | 25 | < 0,05 mm/an |
> 0,1 | soluție de apă | 25 | > 10,0 mm/an | |
Fontă SCH15, SCH17 | < 34 | soluție de apă | 25-105 | < 1,3 mm/an |
Azbest | paisprezece | soluție de apă | 20-100 | rafturi |
Grafit impregnat cu oligomer fenol-formaldehidă | 25 | soluție de apă | T balot | rafturi |
Poliamide | < 34 | soluție de apă | 20-60 | rafturi |
PVC | < 34 | soluție de apă | douăzeci | rafturi |
65 | referitor la rafturi | |||
Poliizobutilenă | < 34 | soluție de apă | douăzeci | rafturi |
60 | referitor la rafturi | |||
100 | instabil | |||
Metacrilat de polimetil | < 34 | soluție de apă | douăzeci | rafturi |
Polietilenă | < 34 | soluție de apă | 20-60 | rafturi |
Polipropilenă | < 34 | soluție de apă | 20-60 | rafturi |
Cauciuc pe bază de cauciuc butilic | zece | soluție de apă | 20-65 | rafturi |
saturate | soluție de apă | 65 | rafturi | |
Cauciuc pe bază de cauciuc natural | 10-30 | soluție de apă | 65 | rafturi |
Cauciuc pe bază de cauciuc siliconic | orice | soluție de apă | 20-100 | rafturi |
Cauciuc pe bază de fluoroelastomer | < 34 | soluție de apă | 20-93 | rafturi |
Cauciuc pe bază de cauciuc cloropren | douăzeci | soluție de apă | 24 | referitor la rafturi |
saturate | soluție de apă | 65 | instabil | |
Cauciuc pe bază de polietilenă clorosulfonată | < 34 | soluție de apă | 20-60 | rafturi |
Sticlă | < 34 | soluție de apă | 20-60 | rafturi |
Fluoroplast | orice | soluție de apă | 20-100 | rafturi |
Email rezistent la acizi | orice | soluție de apă | < 100 | rafturi |
T balot | referitor la rafturi |
NaOCl este unul dintre cei mai cunoscuți agenți, prezentând o activitate antibacteriană puternică datorită ionului hipoclorit. Omoara microorganismele foarte repede si deja in concentratii foarte scazute. Într-o soluție apoasă, are un gust astringent caracteristic amar-sărat-acru.
Cea mai mare capacitate bactericidă a hipocloritului se manifestă într-un mediu neutru, când concentrațiile de anioni HClO și hipoclorit ClO - sunt aproximativ egale (vezi subsecțiunea „ Hidroliza și descompunerea în soluții apoase ”). Descompunerea hipocloritului este însoțită de formarea unui număr de particule active și, în special, a oxigenului singlet , care are un efect biocid ridicat [25] . Particulele rezultate iau parte la distrugerea microorganismelor, interacționând cu biopolimeri capabili de oxidare în structura lor. Cercetările au stabilit că acest proces este similar cu ceea ce se întâmplă în mod natural în toate organismele superioare. Unele celule umane ( neutrofile , hepatocite , etc.) sintetizează acid hipocloros și radicali foarte activi asociați pentru a lupta împotriva microorganismelor și a substanțelor străine [26] .
Ciupercile asemănătoare drojdiei care provoacă candidoză , Candida albicans , mor in vitro în 30 de secunde când sunt expuse la o soluție de NaOCl 5,0-0,5%; la o concentratie a substantei active sub 0,05% prezinta stabilitate la 24 de ore dupa expunere. Mai rezistent la acțiunea enterococilor de hipoclorit de sodiu . De exemplu, Enterococcus faecalis [K 10] patogen moare la 30 de secunde după tratamentul cu o soluție de 5,25% și la 30 de minute după tratamentul cu o soluție de 0,5%. Bacteriile anaerobe Gram negative , cum ar fi Porphyromonas gingivalis , Porphyromonas endodontalis și Prevotella intermedia [K 11] mor în 15 secunde după tratamentul cu 5,0-0,5% NaOCl [27] .
În ciuda activității biocide ridicate a hipocloritului de sodiu, trebuie avut în vedere faptul că unele protozoare potențial periculoase , cum ar fi agenții patogeni giardiozei sau criptosporidiozei [28] , sunt rezistenți la acțiunea acestuia.
Proprietățile ridicate de oxidare ale hipocloritului de sodiu îi permit să fie folosit cu succes pentru a neutraliza diferite toxine . Tabelul de mai jos arată rezultatele inactivării toxinei în timpul expunerii de 30 de minute la diferite concentrații de NaOCl ( "+" - toxina este inactivată; "-" - toxina a rămas activă) [29] :
Toxină | 2,5% NaOCl + 0,25 N NaOH |
2,5% NaOCl | 1,0% NaOCl | 0,1% NaOCl |
---|---|---|---|---|
Toxina T-2 | + | − | − | − |
Brevetoxina | + | + | − | − |
Microcistină | + | + | + | − |
tetrodotoxina | + | + | + | − |
Saxitoxina | + | + | + | + |
Palitoxină | + | + | + | + |
Ricin | + | + | + | + |
Toxina botulinica | + | + | + | + |
În concentrații mari, hipocloritul de sodiu poate avea efecte nocive asupra organismului uman. Soluțiile de NaOCl pot fi periculoase prin inhalare datorită posibilității de a elibera clor toxic (iritant și asfixiant). Contactul direct cu hipocloritul din ochi, în special la concentrații mari, poate provoca arsuri chimice și poate duce chiar la pierderea parțială sau completă a vederii . Înălbitorii de uz casnic pe bază de NaOCl pot provoca iritații ale pielii, în timp ce înălbitorii industriali pot duce la ulcere grave și moartea țesuturilor. Ingestia de soluții diluate (3-6%) de hipoclorit de sodiu duce de obicei doar la iritația esofagului și uneori la acidoză , în timp ce soluțiile concentrate pot provoca leziuni destul de grave, până la perforarea tractului gastrointestinal [30] .
În ciuda activității sale chimice ridicate, siguranța hipocloritului de sodiu pentru oameni a fost documentată prin studii efectuate de centrele de control al otrăvirii din America de Nord și Europa, care arată că substanța la concentrații de lucru nu are efecte grave asupra sănătății după ingestia neintenționată sau contactul cu piele. S-a confirmat, de asemenea, că hipocloritul de sodiu este nemutagen , cancerigen și teratogen , precum și un alergen al pielii . Agenția Internațională de Cercetare a Cancerului a concluzionat că apa potabilă tratată cu NaOCl nu conține substanțe cancerigene umane [31] .
Toxicitatea orală a compusului [32] :
Toxicitatea intravenoasă a compusului [32] :
În uz casnic normal, hipocloritul de sodiu se descompune în mediu în sare de masă , apă și oxigen . Alte substanțe se pot forma în cantități mici. Potrivit Institutului Suedez de Cercetare a Mediului, hipocloritul de sodiu nu este susceptibil să pună probleme de mediu atunci când este utilizat în ordinea și cantitățile recomandate [31] .
Hipocloritul de sodiu nu prezintă pericol de incendiu.
Evaluare NFPA 704 pentru soluții concentrate (10-20%) [33] : [K 12]
Principala metodă de laborator pentru obținerea hipocloritului de sodiu este trecerea clorului gazos printr-o soluție saturată răcită de hidroxid de sodiu [34] :
Pentru a separa clorura de sodiu (NaCl) din amestecul de reacție , se utilizează răcirea la o temperatură apropiată de 0 °C - în aceste condiții, sarea precipită. Congelarea ulterioară a amestecului (-40 °C) urmată de cristalizare la -5 °C dă hipoclorit de sodiu pentahidrat NaOCl · 5H 2 O. Sarea anhidră poate fi obținută prin deshidratare în vid peste acid sulfuric concentrat [34] .
În loc de hidroxid, carbonatul de sodiu poate fi utilizat pentru sinteză [35] :
O soluție apoasă de hipoclorit de sodiu poate fi obținută prin reacția de schimb a carbonatului de sodiu cu hipoclorit de calciu [36] :
Consumul de hipoclorit de sodiu în lume este în continuă creștere, dar estimarea volumului producției mondiale prezintă o anumită dificultate datorită faptului că o parte semnificativă din acesta este produsă prin metoda electrochimică după principiul „in situ” , adică este, la locul consumului său direct. Acest lucru se datorează stabilității insuficiente a soluțiilor de hipoclorit de sodiu pentru depozitarea pe termen lung, în special la temperaturi ridicate (vezi mai jos). Piața globală a hipocloritului de sodiu a fost de 261,7 milioane USD în 2020 și se estimează că va ajunge la 385,6 milioane USD până în 2028, cu o creștere medie de 5% pe an.
Începând cu 2017 , volumul de hipoclorit de sodiu pentru uz industrial în Statele Unite și Rusia este de 1.700 de mii de tone pe an și, respectiv, de 87 de mii de tone pe an. Utilizare casnica in doua tari: 2500 mii t/an este in SUA si doar 32 mii t/an este consumata de Rusia [37] .
Proprietățile remarcabile de albire și dezinfectare ale hipocloritului de sodiu au condus la o creștere intensă a consumului acestuia, care, la rândul său, a dat un impuls creării unei producții industriale pe scară largă.
În industria modernă, există două metode principale pentru producerea hipocloritului de sodiu:
La rândul său, metoda de clorinare chimică oferă două scheme de producție:
Esența metodei chimice de obținere a NaOCl nu s-a schimbat de la descoperirea sa de către Labarrac (a se vedea subsecțiunea „ Istoria descoperirii ”) și constă în interacțiunea clorului gazos cu soda caustică :
Gigantul chimic modern Dow Chemical Company a fost una dintre primele companii care a pus producția de hipoclorit de sodiu pe o bază industrială pe scară largă. În 1898, a fost deschisă prima fabrică chimică de NaOCl a companiei. Clorox , cel mai mare producător de înălbitor de uz casnic din Statele Unite , este o altă companie care a făcut această substanță atât de populară astăzi . De la înființarea sa în 1913 și până în 1957 , când compania a fost achiziționată de către Procter & Gamble , înălbitorul cu hipoclorit de sodiu Clorox Bleach® a fost singurul produs din gama sa [2] .
O schemă tehnologică modernă pentru producția continuă de hipoclorit de sodiu este prezentată în Figura [39] :[p. 442] :
Procesul de producție cu conținut scăzut de sare, spre deosebire de schema tehnologică principală prezentată mai sus, include două etape de clorurare, iar o soluție diluată de NaOCl este furnizată de la primul reactor [39] la cristalizator (vezi figura), unde produsul finit. este concentrat, din primul reactor [39] : . 450] :
În Rusia, hipocloritul de sodiu comercial este produs de următoarele întreprinderi[ semnificația faptului? ] :
Metoda electrochimică de producere a hipocloritului de sodiu constă în electroliza unei soluții apoase de clorură de sodiu sau apă de mare într-un electrolizor cu zone de electrozi complet deschise (metoda fără diafragmă), adică produsele de electroliză sunt amestecate liber în procesul electrochimic [43] .
Proces la anod :
Proces la catod :
Procesul în electrolizor datorită interacțiunii chimice a produselor rezultate:
Schema generală a procesului:
Metoda electrochimică este utilizată în principal pentru obținerea unei soluții dezinfectante pentru sistemele de tratare a apei. Comoditatea acestei metode constă în faptul că producția de hipoclorit nu necesită furnizarea de clor, acesta poate fi produs imediat la locul de tratare a apei, evitând astfel costurile de transport; în plus, metoda permite producerea de hipoclorit într-o gamă destul de largă de volume de producție: de la foarte mică la scară mare [43] .
În lume, există mulți producători diferiți de electrolizoare pentru producerea de soluții de hipoclorit de sodiu, dintre care sistemele Severn Trent De Nora sunt cele mai comune : Seaclor și Sanilec [44] .
Sistemul Seaclor ® este tehnologia dominantă pentru producerea hipocloritului de sodiu din apa de mare prin procedee electrochimice, reprezentând peste 70% din capacitatea totală a lumii. Peste 400 de instalații Seaclor ® în funcțiune în 60 de țări; productivitatea lor totală este de aproximativ 450 mii tone de NaOCl pe an, capacitatea unitară fluctuează în intervalul 227–22680 kg/zi [45] . Instalaţiile permit obţinerea concentraţiei de clor activ în soluţie în intervalul 0,1-0,25% [46] .
Instalațiile Sanilec ® sunt disponibile în capacități cuprinse între 1,2 (generatoare portabile) și 21.600 kg/zi [47] , concentrația de clor activ fiind de 0,05-0,25% [48] .
În Federația Rusă, hipocloritul de sodiu este produs în conformitate cu GOST 11086-76 „Hipoclorit de sodiu. Specificații". În conformitate cu acest document, în funcție de scop, NaOCl este împărțit în două grade, ale căror caracteristici sunt prezentate mai jos [49] :
Numele indicatorului | Nota A | Mark B |
---|---|---|
Aspect | Lichid galben verzui | |
Transmitanța luminii | cel putin 20% | |
Concentrația în masă a clorului activ, g/dm³, nu mai puțin de | 190 | 170 |
Concentrația în masă a alcaline în termeni de NaOH, g/dm³ | 10-20 | 40-60 |
Concentrația în masă a fierului, g/dm³, nu mai mult | 0,02 | 0,06 |
Zona de aplicare | În industria chimică pentru dezinfecția, dezinfecția și albirea apei | În industria vitaminelor (ca agent oxidant) și pentru albirea țesăturilor |
Hipocloritul de sodiu trebuie depozitat în polietilenă specială, oțel căptușit cu cauciuc sau alte recipiente acoperite cu materiale rezistente la coroziune, umplute până la 90% din volum și echipate cu un orificiu de aerisire pentru a evacua oxigenul format în timpul descompunerii, ferit de lumină . Transportul produselor se efectuează în conformitate cu regulile de transport de mărfuri periculoase [49] .
Soluțiile comerciale de hipoclorit de sodiu își pierd în cele din urmă activitatea din cauza descompunerii NaOCl. Următorul tabel arată clar că în timp, concentrația substanței active în soluții scade. Totuși, după cum se poate observa din diagrama rezultată, cu o scădere a concentrației de hipoclorit, scade și viteza de descompunere a acestuia, iar soluțiile industriale se stabilizează [12] :[p. 469] :
Concentrație NaOCl, % | Înjumătățire, zile | |
---|---|---|
25°C | 35°C | |
cincisprezece | 144 | 39 |
12 | 180 | 48 |
9 | 240 | 65 |
6 | 360 | 97 |
3 | 720 | 194 |
unu | 2160 | 580 |
Cele mai stabile pentru depozitare sunt soluțiile apoase de hipoclorit, având un pH în intervalul 11,86−13 [12] :[p. 470] .
Hipocloritul de sodiu este liderul incontestabil printre hipocloriții altor metale de importanță industrială, ocupând 91% din piața mondială. Aproape 9% rămâne cu hipoclorit de calciu , hipocloriții de potasiu și litiu au volume de utilizare nesemnificative [50] .
Întreaga gamă largă de utilizare a hipocloritului de sodiu poate fi împărțită în trei grupuri condiționate:
Utilizarea domestică include:
Utilizările industriale includ:
Potrivit experților IHS , arhivați la 17 decembrie 2014 pe Wayback Machine , aproximativ 67% din tot hipocloritul de sodiu este folosit ca înălbitor și 33% pentru nevoile de dezinfecție și curățare, acesta din urmă având o tendință ascendentă. Cea mai comună zonă de utilizare industrială a hipocloritului (60%) este dezinfectarea apelor uzate industriale și menajere. Creșterea globală globală a consumului industrial de NaOCl în perioada 2012-2017 este estimată la 2,5% anual. Creșterea cererii globale de hipoclorit de sodiu pentru uz casnic în perioada 2012-2017 este estimată la aproximativ 2% anual [50] .
Hipocloritul de sodiu este utilizat pe scară largă în produsele chimice de uz casnic și este inclus ca ingredient activ în numeroase produse destinate albirii, curățării și dezinfectării diferitelor suprafețe și materiale. Aproximativ 80% din tot hipocloritul folosit de gospodăriile din Statele Unite este pentru albirea menajeră [51] . De obicei, în viața de zi cu zi se folosesc soluții cu o concentrație în intervalul de la 3 la 6% de hipoclorit [52] .
Disponibilitatea comercială și eficiența ridicată a substanței active determină utilizarea pe scară largă a acesteia de către diverse companii producătoare, unde hipocloritul de sodiu sau produsele pe bază de acesta sunt produse sub diferite mărci comerciale, dintre care unele sunt prezentate în tabel:
Marcă | Producător | Scop | Concentrația NaOCl |
---|---|---|---|
alb [53] | SA „Sayanskkhimplast” | Înălbitor de uz casnic, dezinfectant și dezinfectant | 70-85 g/dm 3 clor activ |
Clorox Regular-Bleach [54] | Compania Clorox | Înălbitor de uz casnic, dezinfectant și dezinfectant | 6% |
Curățător pentru mașini de spălat rufe Clorox [55] | Compania Clorox | Curatator masina de spalat rufe | 5-10% |
Cascade Complete® cu înălbitor (gel) [56] | Compania Procter & Gamble | Detergent pentru mașini de spălat vase automate | 1-5% |
Aquachem Chlorinizor [57] | Sunbelt Chemical Corp. | Dezinfectant pentru piscine | zece % |
Brite Bleach [57] | Sunbelt Chemical Corp. | Înălbitor de uz casnic și dezinfectant | 5,25% |
Soluție de curățare pentru vase de toaletă Lysol Bleach [58] | Reckitt Benckiser | Curatator de toalete | 2% |
Tiret [K 13] | Reckitt Benckiser | Dispozitiv de îndepărtare a blocajelor țevilor | nu există date |
Domestos gel [K 13] | Unilever | Mijloace de curățare și dezinfecție | 5 % |
Utilizarea hipocloritului de sodiu pentru dezinfecția rănilor a fost propusă pentru prima dată nu mai târziu de 1915 [59] . În practica medicală modernă, soluțiile antiseptice de hipoclorit de sodiu sunt utilizate în principal pentru uz extern și local ca agent antiviral , antifungic și bactericid în tratamentul pielii, mucoaselor și rănilor [60] . Hipocloritul este activ împotriva multor bacterii gram-pozitive și gram-negative , a majorității ciupercilor patogene , a virușilor și a protozoarelor , deși eficacitatea sa este redusă în prezența sângelui sau a componentelor sale [61] .
Costul scăzut și disponibilitatea hipocloritului de sodiu îl fac un ingredient important în menținerea unor standarde ridicate de igienă în întreaga lume. Acest lucru este valabil mai ales în țările în curs de dezvoltare, unde utilizarea NaOCl a devenit un factor critic în stoparea holerei , dizenteriei , febrei tifoide și a altor boli biotice acvatice. Astfel, în timpul izbucnirii holerei din America Latină și Caraibe de la sfârșitul secolului al XX-lea, datorită hipocloritului de sodiu, a fost posibilă reducerea la minimum a morbidității și mortalității, ceea ce a fost raportat la un simpozion despre bolile tropicale desfășurat sub auspiciile Institutul Pasteur [31] .
În scopuri medicale în Rusia, hipocloritul de sodiu este utilizat ca soluție de 0,06% pentru uz intracavitar și extern, precum și ca soluție injectabilă. In practica chirurgicala se foloseste pentru tratarea, spalarea sau drenajul plagilor chirurgicale si igienizarea intraoperatorie a cavitatii pleurale cu leziuni purulente; în obstetrică și ginecologie - pentru tratamentul perioperator al vaginului, tratamentul bartolinitei , colpitei , trichomonazei , chlamidiei , endometritei , anexitei etc.; în otorinolaringologie - pentru clătirea nasului și a gâtului, instilarea în canalul urechii ; în dermatologie - pentru pansamente umede, loțiuni, comprese pentru diferite tipuri de infecții [61] .
În practica stomatologică , hipocloritul de sodiu este utilizat pe scară largă ca soluție de irigare antiseptică (concentrație NaOCl 0,5-5,25%) în endodonție [K 14] [62] . Popularitatea NaOCl este determinată de disponibilitatea generală și ieftinitatea soluției, precum și de efectul bactericid și antiviral împotriva unor astfel de virusuri periculoase precum HIV , rotavirus , virus herpes , virusuri hepatite A și B [59] . Există dovezi ale utilizării hipocloritului de sodiu pentru tratamentul hepatitei virale : are o gamă largă de efecte antivirale, detoxifiante și antioxidante [63] . Soluțiile NaOCl pot fi folosite pentru sterilizarea unor dispozitive medicale, articole de îngrijire a pacienților, vase, lenjerie, jucării, camere, mobilier dur, echipamente sanitare. Datorită corozivității sale ridicate, hipocloritul nu este utilizat pentru aparate și unelte metalice. De asemenea, remarcăm utilizarea soluțiilor de hipoclorit de sodiu în medicina veterinară : acestea sunt utilizate pentru dezinfecția clădirilor de animale [64] .
Utilizarea hipocloritului de sodiu ca înălbitor este unul dintre domeniile prioritare de utilizare industrială, alături de dezinfecția și purificarea apei potabile. Piața mondială numai pe acest segment depășește 4 milioane de tone [K 15] [31] .
De regulă, pentru nevoi industriale, ca înălbitor se folosesc soluții apoase de NaOCl care conțin 10-12% substanță activă [31] .
Hipocloritul de sodiu este utilizat pe scară largă ca înălbitor și pentru îndepărtarea petelor în industria textilă și în spălătoriile industriale și curățătorii chimice. Poate fi folosit în siguranță pe multe țesături, inclusiv bumbac , poliester , nailon , acetat , in , viscoză și multe altele. Este foarte eficient în îndepărtarea solului și a unei game largi de pete, inclusiv sânge, cafea, iarbă, muștar, vin roșu etc. [31]
Hipocloritul de sodiu este folosit și în industria celulozei și hârtiei pentru albirea pastei de lemn [65] . Albirea cu NaOCl urmează de obicei o etapă de clorinare și este una dintre etapele de prelucrare chimică a lemnului utilizate pentru a obține o albitate ridicată a pulpei . Prelucrarea semifabricatelor fibroase se realizează în turnuri speciale pentru albirea cu hipoclorit în mediu alcalin (pH 8-9), la o temperatură de 35-40°C, timp de 2-3 ore. În timpul acestui proces, are loc oxidarea și clorurarea ligninei , precum și distrugerea grupelor cromofore ale moleculelor organice [66] .
Utilizare ca dezinfectant industrialUtilizarea pe scară largă a hipocloritului de sodiu ca dezinfectant industrial este asociată în primul rând cu următoarele domenii [52] :
Hipocloritul ca dezinfectant este inclus în unele produse automate de spălat vase și în alți detergenți lichizi sintetici [67] .
Dezinfectanții industriale și soluțiile de înălbire sunt produse de mulți producători sub diferite nume de marcă, dintre care unele sunt prezentate în tabel:
Marcă | Producător | Scop | Concentrația NaOCl |
---|---|---|---|
hipodeză [68] |
SRL „DonDez” | dezinfectant și dezinfectant | 4% (în termeni de clor activ) |
Clor Forex [69] |
DNPK Alpha | dezinfectant și dezinfectant | 4% (în termeni de clor activ) |
STEC [70] |
Kemira oyj | mijloace pentru tratarea apei, dezinfectie, tratarea apei in piscine | nu mai puțin de 180 g/l (în termeni de clor activ) |
Aqua Chemical [71] |
Kemira oyj, OOO Skoropuskovsky Sinteză | tratarea apei si dezinfectant | nu mai puțin de 180 g/l (în termeni de clor activ) |
Recon [72] |
Kemira oyj | mijloace pentru tratarea apei în piscine, tratarea și dezinfecția apei | nu mai puțin de 180 g/l (în termeni de clor activ) |
Emovex [73] |
Macropool Chemicals LLC | dezinfectant pentru piscine | nu mai puțin de 130 g/l (în termeni de clor activ) |
Concentrat de înălbitor [74] |
Compania de chimie Harvard | înălbitor industrial | 12,5-15% (în termeni de clor activ) |
Înălbitor lichid [75] |
Hill Brothers Chemical Co. | înălbitor și dezinfectant industrial | zece %; 12,5% |
Clorox Bleach [76] |
Compania Clorox | înălbitor pentru rufe | 6,5-7,35% |
Poolchlor 1 [77] |
Hasa Inc. | dezinfectant pentru piscină și spa | zece % |
Dezinfecția oxidativă folosind clor și derivații săi este poate cea mai comună metodă practică de dezinfecție a apei , începutul utilizării în masă a cărei multe țări din Europa de Vest , SUA și Rusia datează din primul sfert al secolului XX [78] : [p. 17] .
Utilizarea hipocloritului de sodiu ca dezinfectant în loc de clor este promițătoare și are o serie de avantaje semnificative:
Pentru purificarea apei menajere se folosesc soluții diluate de hipoclorit de sodiu: concentrația tipică de clor activ din acestea este de 0,2–2 mg/l față de 1–16 mg/l pentru clorul gazos [79] . Diluarea soluțiilor industriale la o concentrație de lucru se efectuează direct la fața locului.
De asemenea, din punct de vedere tehnic, luând în considerare starea de utilizare în Federația Rusă , experții notează:
Utilizarea hipocloritului de sodiu pentru dezinfecția apei în Rusia devine din ce în ce mai populară și este introdusă activ în practică de către centrele industriale de top ale țării. Așadar, la sfârșitul anului 2009 , în Lyubertsy , a început construcția unei fabrici pentru producția de NaOCl cu o capacitate de 50 de mii de tone/an pentru nevoile economiei municipale din Moscova. Guvernul de la Moscova a decis să transfere sistemele de dezinfecție a apei din stațiile de tratare a apei din Moscova de la clor lichid la hipoclorit de sodiu (din 2012). Instalația de producere a hipoclorit de sodiu, transferată de Guvernul Moscovei către societatea pe acțiuni Mosvodokanal, a fost pusă în funcțiune în martie 2015: a început să producă un reactiv necesar pentru dezinfectarea apei la stațiile de tratare a apei din Moscova, acoperind în întregime nevoile lor.
Printre alte orașe și subiecte ale Federației Ruse , unde o tranziție la hipoclorit de sodiu pentru dezinfecția apei este deja utilizată sau planificată a fi implementată, remarcăm Sankt Petersburg [81] [82] , Regiunea Leningrad , Kemerovo [83] , Rostov -pe-Don [84] , Ivanovo [85] , Syktyvkar [86] , Sevastopol [87] , Novgorod [88] .
Hipocloritul de sodiu este utilizat în așa-numitul proces Raschig ( Ing. Procesul Raschig , oxidarea amoniacului cu hipoclorit) - principala metodă industrială de obținere a hidrazinei , descoperită de chimistul german Friedrich Raschig în 1907 . Chimia procesului este următoarea: în prima etapă, amoniacul este oxidat la cloramină , care reacţionează apoi cu amoniacul, formând hidrazina propriu-zisă [89] :
Schema generala:
Ca reacție secundară, se observă interacțiunea hidrazinei cu cloramina [89] :
Procesul Raschig se desfășoară într-un mediu alcalin ( pH 8–10) cu un exces de amoniac, presiune ridicată (2,5–3,0 MPa) și o temperatură de 120–160°C [90] . Randamentul de hidrazină (pe bază de hipoclorit) poate ajunge în cele din urmă la 80% [91] .
Chiar și cantități mici de cationi ale unor metale grele, în special cuprul divalent, pot crește semnificativ proporția unei reacții secundare și, prin urmare, o cantitate mică de gelatină sau adeziv special este adăugată la amestecul de reacție pentru a lega ionii într-un complex nereactiv. [91] .
O modificare a procesului Raschig a fost Procesul Hoffmann (Procesul Hoffmann în engleză sau Procesul Urea în engleză ), în care ureea este utilizată în loc de amoniac [92] :
Procesul folosește o soluție de uree de 43% cu aditivi ai unui reactiv special (aproximativ 0,5 g/l) pentru a inhiba reacția secundară și pentru a crește randamentul produsului final. Soluția de hipoclorit de sodiu este utilizată în raport cu soluția de uree ca 4:1; temperatura din reactor nu depășește 100 °C [92] .
Proprietățile oxidante puternice ale hipocloritului de sodiu sunt utilizate în sinteza organică industrială pentru a obține diverși compuși, inclusiv:
Hipocloritul de sodiu este utilizat pe scară largă în practica organică de laborator, în primul rând datorită proprietăților sale puternice de oxidare și disponibilității ca reactiv.
Potențialul oxidativ al NaOCl este utilizat în următoarele transformări:
Alte cazuri de utilizare includ:
Printre alte domenii de utilizare a hipocloritului de sodiu, remarcăm: