Natriumhypochlorit | |
---|---|
Generel | |
Systematisk navn |
Natriumhypochlorit |
Traditionelle navne |
Natriumhypochlorit, labarraque vand, saftvand [K 1] |
Chem. formel | NaClO |
Rotte. formel | NaOCl |
Fysiske egenskaber | |
Molar masse | 74,443 g/ mol |
Massefylde |
pentahydrat: 1,574 [ 1 ] g/cm3 ; 1.1 [2] |
Termiske egenskaber | |
Temperatur | |
• smeltning |
NaOCl 5H20 [ K2 ] : 24,4°C; NaOCl 2,5H2O : 57,5 [3] |
• nedbrydning | 5 % opløsning [2] : 40 °C |
Entalpi | |
• uddannelse | pentahydrat [K 3] : - 350,4 [3] kJ/mol |
Kemiske egenskaber | |
Opløselighed | |
• i vand | NaOCl 5H2O ( 20 °C): 53,4 [4] |
• i vand | NaOCl 2,5H2O ( 50 °C): 129,9 [4] |
Klassifikation | |
Reg. CAS nummer | 7681-52-9 |
PubChem | 23665760 |
Reg. EINECS nummer | 231-668-3 |
SMIL | [O-]Cl.[Na+] |
InChI | InChI=1S/ClO.Na/cl-2;/q-1;+1SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N |
RTECS | NH3486300 |
CHEBI | 32146 |
FN nummer | 1791 |
ChemSpider | 22756 |
Sikkerhed | |
Toksicitet | Ætsende, oxiderende, giftig (i høje doser), miljøfarlig |
GHS piktogrammer | |
NFPA 704 | 0 2 enOKSE |
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet. | |
Mediefiler på Wikimedia Commons |
Natriumhypochlorit ( natriumhypoklorsyre , kemisk formel - NaOCl [K 4] ) er et uorganisk natriumsalt af hypochlorsyrling . Det trivielle (historiske) navn på en vandig saltopløsning er " Labarraque water " eller " javel water " [K 1] .
Forbindelsen i fri tilstand er meget ustabil, normalt brugt i form af et relativt stabilt pentahydrat NaOCl · 5H 2 O eller en vandig opløsning med en karakteristisk skarp lugt.
Stærkt oxidationsmiddel , indeholder 95,2 % aktivt klor [K 5] . Det har antiseptisk og desinficerende virkning. Det bruges som et husholdnings- og industriblegemiddel og desinfektionsmiddel, et vandrensnings- og desinfektionsmiddel, et oxidationsmiddel til nogle industrielle kemiske produktionsprocesser. Det bruges i medicin som et bakteriedræbende og steriliserende middel , såvel som i fødevareindustrien og landbruget .
Ifølge The 100 Most Important Chemical Compounds (Greenwood Press, 2007) [2] er natriumhypochlorit en af de 100 vigtigste kemiske forbindelser.
Klor blev opdaget i 1774 af den svenske kemiker Carl Wilhelm Scheele [5] . Elleve år senere, i 1785 (ifølge andre kilder, i 1787 [2] ) , opdagede en anden kemiker, franskmanden Claude Louis Berthollet , at en vandig opløsning af denne gas (se ligning (1) ) har blegeegenskaber [6] [ K 6] .
En lille parisisk virksomhed Societé Javel , åbnet i 1778 ved bredden af Seinen og ledet af Leonard Alban ( eng. Leonard Alban ), tilpassede Berthollets opdagelse til industrielle forhold og begyndte produktionen af blegevæske, der opløste klorgas i vand. Det resulterende produkt var imidlertid meget ustabilt, så processen blev ændret i 1787 . Klor blev ledt gennem en vandig opløsning af kaliumchlorid (kaliumcarbonat) (se ligning (2) ), hvilket resulterede i et stabilt produkt med høje blegeegenskaber. Alban kaldte den "Eau de Javel" (" spydvand "). Det nye produkt blev øjeblikkeligt populært i Frankrig og England på grund af dets lette transport og opbevaring [7] .
I 1820 erstattede den franske apoteker Antoine Labarraque ( fr. Antoine Germain Labarraque ) kaliumchlorid med billigere kaustisk soda (natriumhydroxid) (se ligning (3) ). Den resulterende natriumhypochloritopløsning blev navngivet " Labarraque-vand " ( fransk: Eau de Labarraque ). Det er blevet meget brugt til blegning og desinfektion [7] . Reaktionen forløber i en kold fortyndet opløsning:
På trods af at hypoklorits desinficerende egenskaber blev opdaget i første halvdel af det 19. århundrede, begyndte dens anvendelse til desinfektion af drikkevand og spildevandsbehandling først i slutningen af århundredet. De første vandrensningsanlæg blev åbnet i 1893 i Hamborg [2] ; i USA dukkede det første anlæg til produktion af renset drikkevand op i 1908 i Jersey City [8] .
Vandfrit natriumhypochlorit er et ustabilt farveløst krystallinsk stof. Grundstofsammensætning: Na (30,9%), Cl (47,6%), O (21,5%).
Meget opløseligt i vand: 53,4 g pr. 100 g vand (130 g pr. 100 g vand ved 50 °C) [9] .
Forbindelsen har tre kendte krystallinske hydrater :
Massefylde af en vandig opløsning af natriumhypochlorit ved 18 °C [11] :
en % | 2 % | fire % | 6 % | otte % | ti % | fjorten % | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Massefylde , g/l | 1005,3 | 1012.1 | 1025,8 | 1039,7 | 1053,8 | 1068,1 | 1097,7 |
atten % | 22 % | 26 % | tredive % | 34 % | 38 % | 40 % | |
1128,8 | 1161,4 | 1195,3 | 1230,7 | 1268,0 | 1308,5 | 1328,5 |
Frysepunkt for vandige opløsninger af natriumhypochlorit i forskellige koncentrationer [12] : [s. 458] :
0,8 % | 2 % | fire % | 6 % | otte % | ti % | 12 % | 15,6 % | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Frysepunkt , °C | −1,0 | −2.2 | −4.4 | −7,5 | −10,0 | −13.9 | −19.4 | −29.7 |
Termodynamiske egenskaber for natriumhypochlorit i en uendeligt fortyndet vandig opløsning [13] :
Natriumhypochlorit er en ustabil forbindelse, der let nedbrydes ved frigivelse af ilt :
Spontan nedbrydning sker langsomt selv ved stuetemperatur: på 40 dage mister pentahydratet (NaOCl · 5H 2 O) 30 % af aktivt klor [K 5] [13] . Ved en temperatur på 70 °C forløber nedbrydningen af vandfri hypochlorit med en eksplosion [14] .
Ved opvarmning sker disproportioneringsreaktionen parallelt [13] :
Natriumhypochlorit opløses i vand og dissocieres til ioner :
Da hypoklorsyre (HOCl) er meget svag ( pK a = 7,537 [13] ), undergår hypochloritionen hydrolyse i vandmiljøet :
Det er tilstedeværelsen af hypoklorsyrling i vandige opløsninger af natriumhypochlorit, der forklarer dets stærke desinficerende og blegende egenskaber [13] (se afsnittet " Fysiologiske og miljømæssige virkninger ").
Vandige opløsninger af natriumhypochlorit er ustabile og nedbrydes over tid selv ved normale temperaturer (0,085 % pr. dag [3] ). Henfald fremskynder belysning, tungmetalioner og alkalimetalchlorider ; i modsætning hertil bremser magnesiumsulfat , orthoborsyre , silikat og natriumhydroxid processen; samtidig er opløsninger med et stærkt alkalisk miljø ( pH > 11) [3] de mest stabile .
I et stærkt alkalisk miljø ( pH > 10), når hydrolyse af hypochloritionen undertrykkes, sker nedbrydning som følger [15] :
Ved temperaturer over 35 °C ledsages nedbrydningen af en disproportioneringsreaktion [15] :
I pH-området fra 5 til 10, når koncentrationen af hypoklorsyre i opløsningen bliver mærkbar, forløber nedbrydningen i henhold til følgende skema [15] :
I et surt miljø accelereres nedbrydningen af HOCl, og i et meget surt miljø (pH < 3) ved stuetemperatur observeres nedbrydning efter følgende skema [13] :
Hvis saltsyre anvendes til forsuring, frigives klor som følge heraf :
Ved at lede kuldioxid gennem en mættet vandig opløsning af natriumhypochlorit kan du få en opløsning af hypoklorsyre:
En vandig opløsning af natriumhypochlorit er et stærkt oxidationsmiddel, der indgår i adskillige reaktioner med en række forskellige reduktionsmidler , uanset mediets syre-base karakter [16] .
De vigtigste muligheder for udvikling af redoxprocessen og standardelektrodepotentialerne for halvreaktioner i vandmiljøet [17] [K 7] :
Nogle redoxreaktioner, der involverer natriumhypochlorit:
Blandt de kvalitative analytiske reaktioner på hypochlorit-ion kan man bemærke udfældningen af et brunt bundfald af metahydroxid , når testprøven tilsættes ved stuetemperatur til en alkalisk opløsning af monovalent thalliumsalt (detektionsgrænse 0,5 µg hypochlorit):
En anden mulighed er stivelsesiodreaktionen i et stærkt surt medium og farvereaktionen med 4,4'-tetramethyldiaminodiphenylmethan eller n, n'-dioxytriphenylmethan i nærværelse af kaliumbromat [21] .
En almindelig metode til kvantitativ analyse af natriumhypochlorit i opløsning er potentiometrisk analyse ved at tilsætte den analyserede opløsning til standardopløsningen (MDA) [K 8] eller metoden til at reducere koncentrationen af den analyserede opløsning ved at tilsætte den til standardopløsningen (MBA) ) [K 9] under anvendelse af en brom-ion-selektiv elektrode (Br-ISE) [22] .
En titrimetrisk metode, der anvender kaliumiodid (indirekte iodometri ) anvendes også [23] .
Natriumhypochlorit har en ret stærk ætsende effekt på forskellige materialer, som det fremgår af dataene nedenfor [24] :
Materiale | NaOCl-koncentration, vægt. % | Form for indflydelse | Temperatur, °C | Korrosionshastighed og art |
---|---|---|---|---|
Aluminium | — | hårdt, vådt | 25 | > 10 mm/år |
ti; pH>7 | vandopløsning | 25 | > 10 mm/år | |
Kobber | 2 | vandopløsning | tyve | < 0,08 mm/år |
tyve | vandopløsning | tyve | > 10 mm/år | |
Kobberlegeringer: BrA5, BrA7, L59, L63, L68, L80, LO68-1 |
ti | vandopløsning | tyve | > 10 mm/år |
Nikkel | < 34 | vandopløsning | tyve | 0,1-3,0 mm/år |
Nikkellegering NMZhMts28-2,5-1,5 | < 34; aktivt klor: 3 | vandopløsning | tyve | 0,007 mm/år |
Nikkellegering N70MF | < 34 | vandopløsning | 35-100 | < 0,004 mm/år |
Platin | < 34 | vandopløsning | < 100 | < 0,1 mm/år |
At føre | < 34; aktivt klor: 1 | vandopløsning | tyve | 0,54 mm/år |
40 | 1,4 mm/år | |||
Sølv | < 34 | vandopløsning | tyve | < 0,1 mm/år |
Stål St3 | — | fast, vandfri | 25-30 | < 0,05 mm/år |
0,1; pH > 10 | vandopløsning | tyve | < 0,1 mm/år | |
> 0,1 | vandopløsning | 25 | > 10,0 mm/år | |
Stål 12X17, 12X18H10T | 5 | vandopløsning | tyve | > 10,0 mm/år |
Stål 10X17H13M2T | < 34; aktivt klor: 2 | vandopløsning | 40 | < 0,001 mm/år |
T koge. | 1,0–3,0 mm/år | |||
Stål 06HN28MDT | < 34 | vandopløsning | 20—T kip. | < 0,1 mm/år |
Tantal | < 34 | vandopløsning | tyve | < 0,05 mm/år |
Titanium | 10-20 | vandopløsning | 25-105 | < 0,05 mm/år |
40 | vandopløsning | 25 | < 0,05 mm/år | |
Zirkonium | ti | vandopløsning | 30-110 | < 0,05 mm/år |
tyve | vandopløsning | tredive | < 0,05 mm/år | |
Støbejern grå | < 0,1; pH > 7 | vandopløsning | 25 | < 0,05 mm/år |
> 0,1 | vandopløsning | 25 | > 10,0 mm/år | |
Støbejern SCH15, SCH17 | < 34 | vandopløsning | 25-105 | < 1,3 mm/år |
Asbest | fjorten | vandopløsning | 20-100 | stativer |
Grafit imprægneret med phenol-formaldehyd oligomer | 25 | vandopløsning | T balle | stativer |
Polyamider | < 34 | vandopløsning | 20-60 | stativer |
PVC | < 34 | vandopløsning | tyve | stativer |
65 | vedrørende stativer | |||
Polyisobutylen | < 34 | vandopløsning | tyve | stativer |
60 | vedrørende stativer | |||
100 | ustabil | |||
Polymethylmethacrylat | < 34 | vandopløsning | tyve | stativer |
Polyethylen | < 34 | vandopløsning | 20-60 | stativer |
Polypropylen | < 34 | vandopløsning | 20-60 | stativer |
Gummi baseret på butylgummi | ti | vandopløsning | 20-65 | stativer |
mættet | vandopløsning | 65 | stativer | |
Gummi baseret på naturgummi | 10-30 | vandopløsning | 65 | stativer |
Gummi baseret på silikonegummi | nogen | vandopløsning | 20-100 | stativer |
Gummi baseret på fluorelastomer | < 34 | vandopløsning | 20-93 | stativer |
Gummi baseret på chloroprengummi | tyve | vandopløsning | 24 | vedrørende stativer |
mættet | vandopløsning | 65 | ustabil | |
Gummi baseret på klorsulfoneret polyethylen | < 34 | vandopløsning | 20-60 | stativer |
Glas | < 34 | vandopløsning | 20-60 | stativer |
Fluoroplast | nogen | vandopløsning | 20-100 | stativer |
Syrefast emalje | nogen | vandopløsning | < 100 | stativer |
T balle | vedrørende stativer |
NaOCl er et af de bedst kendte midler, der udviser stærk antibakteriel aktivitet på grund af hypokloritionen. Det dræber mikroorganismer meget hurtigt og allerede i meget lave koncentrationer. I en vandig opløsning har den en karakteristisk bitter-saltagtig-sur astringerende smag.
Hypochlorits højeste bakteriedræbende evne manifesteres i et neutralt miljø, når koncentrationerne af HClO og hypochloritanioner ClO - er omtrent lige store (se underafsnit " Hydrolyse og nedbrydning i vandige opløsninger "). Nedbrydningen af hypochlorit ledsages af dannelsen af en række aktive partikler og især singlet oxygen , som har en høj biocid effekt [25] . De resulterende partikler deltager i ødelæggelsen af mikroorganismer og interagerer med biopolymerer, der er i stand til at oxidere i deres struktur. Forskning har fastslået, at denne proces ligner det, der forekommer naturligt i alle højere organismer. Nogle humane celler ( neutrofiler , hepatocytter , etc.) syntetiserer hypoklorsyre og associerede højaktive radikaler for at bekæmpe mikroorganismer og fremmede stoffer [26] .
Gærlignende svampe, der forårsager candidiasis , Candida albicans , dør in vitro inden for 30 sekunder, når de udsættes for en 5,0-0,5% NaOCl-opløsning; ved en koncentration af det aktive stof under 0,05 % viser de stabilitet 24 timer efter eksponering. Mere modstandsdygtig over for virkningen af natriumhypochlorit enterokokker . For eksempel dør patogen Enterococcus faecalis [K 10] 30 sekunder efter behandling med en 5,25 % opløsning og 30 minutter efter behandling med en 0,5 % opløsning. Gram-negative anaerobe bakterier såsom Porphyromonas gingivalis , Porphyromonas endodontalis og Prevotella intermedia [K 11] dør indenfor 15 sekunder efter behandling med 5,0-0,5 % NaOCl [27] .
På trods af den høje biocidaktivitet af natriumhypochlorit, skal det huskes, at nogle potentielt farlige protozoer , såsom giardiasis eller kryptosporidiose- patogener [28] , er resistente over for dets virkning.
De høje oxiderende egenskaber af natriumhypochlorit gør det muligt med succes at bruge det til at neutralisere forskellige toksiner . Tabellen nedenfor viser resultaterne af toksininaktivering under 30 minutters eksponering for forskellige koncentrationer af NaOCl ( "+" - toksinet er inaktiveret; "-" - toksinet forblev aktivt) [29] :
Toksin | 2,5% NaOCl + 0,25 N NaOH |
2,5% NaOCl | 1,0% NaOCl | 0,1% NaOCl |
---|---|---|---|---|
T-2 toksin | + | − | − | − |
Brevetoxin | + | + | − | − |
Mikrocystin | + | + | + | − |
Tetrodotoksin | + | + | + | − |
Saxitoksin | + | + | + | + |
Palitoxin | + | + | + | + |
Ricin | + | + | + | + |
Botulinum toksin | + | + | + | + |
I høje koncentrationer kan natriumhypochlorit have skadelige virkninger på den menneskelige krop. NaOCl-opløsninger kan være farlige ved indånding på grund af muligheden for at frigive giftig klor (irriterende og kvælende). Direkte kontakt med hypochlorit i øjet, især ved høje koncentrationer, kan forårsage kemiske forbrændinger og endda føre til delvist eller fuldstændigt tab af synet . Husholdningsblegemidler baseret på NaOCl kan forårsage hudirritation, mens industrielle blegemidler kan føre til alvorlige sår og vævsdød. Indtagelse af fortyndede opløsninger (3-6%) af natriumhypochlorit fører normalt kun til irritation af spiserøret og nogle gange acidose , mens koncentrerede opløsninger kan forårsage ret alvorlige skader, op til perforering af mave-tarmkanalen [30] .
Trods dets høje kemiske aktivitet, er sikkerheden af natriumhypochlorit for mennesker dokumenteret af undersøgelser fra giftkontrolcentre i Nordamerika og Europa, som viser, at stoffet i arbejdskoncentrationer ikke har nogen alvorlige helbredseffekter efter utilsigtet indtagelse eller kontakt med hud. Natriumhypochlorit er også blevet bekræftet at være ikke -mutagen , kræftfremkaldende og teratogent , såvel som et hudallergen . Det Internationale Agentur for Kræftforskning har konkluderet, at drikkevand behandlet med NaOCl ikke indeholder kræftfremkaldende stoffer for mennesker [31] .
Forbindelsens orale toksicitet [32] :
Intravenøs toksicitet af forbindelsen [32] :
Ved normal husholdningsbrug nedbrydes natriumhypochlorit i miljøet til bordsalt , vand og ilt . Andre stoffer kan dannes i små mængder. Ifølge det svenske institut for miljøforskning vil natriumhypochlorit sandsynligvis ikke udgøre miljøproblemer, når det bruges i den anbefalede rækkefølge og mængder [31] .
Natriumhypochlorit udgør ingen brandfare.
NFPA 704 rating for koncentrerede opløsninger (10-20%) [33] : [K 12]
Den vigtigste laboratoriemetode til opnåelse af natriumhypochlorit er passagen af gasformigt klor gennem en afkølet mættet opløsning af natriumhydroxid [34] :
For at adskille natriumchlorid (NaCl) fra reaktionsblandingen anvendes afkøling til en temperatur tæt på 0 °C - under disse betingelser udfældes saltet. Yderligere frysning af blandingen (−40 °C) efterfulgt af krystallisation ved -5 °C giver natriumhypochloritpentahydrat NaOCl · 5H 2 O. Det vandfri salt kan opnås ved vakuumdehydrering over koncentreret svovlsyre [34] .
I stedet for hydroxid kan natriumcarbonat bruges til syntese [35] :
En vandig opløsning af natriumhypochlorit kan opnås ved ombytning af natriumcarbonat med calciumhypochlorit [36] :
Forbruget af natriumhypochlorit i verden vokser konstant, men estimeringen af verdensproduktionsvolumen frembyder en vis vanskelighed på grund af det faktum, at en betydelig del af det produceres ved den elektrokemiske metode i henhold til "in situ" -princippet , dvs. er på stedet for dets direkte forbrug. Dette skyldes den utilstrækkelige stabilitet af natriumhypochloritopløsninger til langtidsopbevaring, især ved høje temperaturer (se nedenfor). Det globale natriumhypochloritmarked var på 261,7 millioner USD i 2020 og forventes at nå 385,6 millioner USD i 2028 med en gennemsnitlig vækst på 5 % om året.
Fra 2017 er mængden af natriumhypochlorit til industriel brug i USA og Rusland henholdsvis 1.700 tusinde tons om året og 87 tusinde tons om året. Husholdningsbrug i to lande: 2500 tusind t/år er i USA og kun 32 tusind t/år forbruges af Rusland [37] .
Natriumhypochlorits enestående blege- og desinficerende egenskaber førte til en intensiv vækst i dets forbrug, hvilket igen gav skub i skabelsen af storstilet industriel produktion.
I moderne industri er der to hovedmetoder til fremstilling af natriumhypochlorit:
Til gengæld tilbyder metoden til kemisk klorering to produktionsordninger:
Essensen af den kemiske metode til opnåelse af NaOCl har ikke ændret sig siden dens opdagelse af Labarrac (se underafsnittet " Opdagelseshistorie ") og består i vekselvirkningen af gasformig klor med kaustisk soda :
Den moderne kemigigant Dow Chemical Company var en af de første virksomheder, der satte produktionen af natriumhypochlorit på en industriel basis i stor skala. I 1898 blev virksomhedens første kemiske NaOCl-anlæg åbnet. Clorox , den største producent af husholdningsblegemiddel i USA , er et andet firma, der gjorde dette stof så populært i dag . Fra grundlæggelsen i 1913 indtil 1957 , hvor virksomheden blev opkøbt af Procter & Gamble , var Clorox Bleach® natriumhypochloritblegemiddel det eneste produkt i sit sortiment [2] .
Et moderne teknologisk skema til kontinuerlig produktion af natriumhypochlorit er vist i figur [39] :[s. 442] :
Produktionsprocessen med lavt saltindhold, i modsætning til det primære teknologiske skema præsenteret ovenfor, omfatter to trin af chlorering, og en fortyndet opløsning af NaOCl tilføres fra den første reaktor [39] til krystallisatoren (se figur), hvor det færdige produkt er koncentreret, fra den første reaktor [39] : . 450] :
I Rusland produceres kommerciel natriumhypochlorit af følgende virksomheder[ betydningen af det faktum? ] :
Den elektrokemiske metode til fremstilling af natriumhypochlorit består i elektrolyse af en vandig opløsning af natriumchlorid eller havvand i et elektrolyseapparat med helt åbne elektrodezoner (membranløs metode), det vil sige, at elektrolyseprodukterne frit blandes i den elektrokemiske proces [43] .
Proces ved anoden :
Proces ved katoden :
Processen i elektrolysatoren på grund af den kemiske interaktion mellem de resulterende produkter:
Generelt skema for processen:
Den elektrokemiske metode bruges hovedsageligt til at opnå en desinfektionsopløsning til vandbehandlingssystemer. Bekvemmeligheden ved denne metode ligger i det faktum, at produktionen af hypochlorit ikke kræver tilførsel af klor, den kan produceres umiddelbart på stedet for vandbehandling, hvorved forsendelsesomkostninger undgås; derudover tillader metoden fremstilling af hypochlorit i en ret bred vifte af produktionsvolumener: fra meget lille til stor skala [43] .
I verden er der mange forskellige producenter af elektrolysatorer til fremstilling af natriumhypochloritopløsninger, blandt hvilke systemerne fra Severn Trent De Nora er de mest almindelige : Seaclor og Sanilec [44] .
Seaclor ® -systemet er den dominerende teknologi til fremstilling af natriumhypochlorit fra havvand ved den elektrokemiske proces, der tegner sig for over 70% af verdens samlede kapacitet. Over 400 Seaclor ® installationer i drift i 60 lande; deres samlede produktivitet er omkring 450 tusinde tons NaOCl om året, enhedskapaciteten svinger i intervallet 227-22680 kg/dag [45] . Installationerne gør det muligt at opnå koncentrationen af aktivt klor i opløsningen i området 0,1-0,25 % [46] .
Sanilec ® anlæg er tilgængelige i kapaciteter fra 1,2 (bærbare generatorer) til 21.600 kg/dag [47] , den aktive klorkoncentration er 0,05-0,25 % [48] .
I Den Russiske Føderation produceres natriumhypochlorit i overensstemmelse med GOST 11086-76 "Natriumhypochlorit. Specifikationer". I overensstemmelse med dette dokument er NaOCl i henhold til formålet opdelt i to kvaliteter, hvis karakteristika er præsenteret nedenfor [49] :
Navn på indikator | Klasse A | Mark B |
---|---|---|
Udseende | Grønlig gul væske | |
Lystransmission | Mindst 20 % | |
Massekoncentration af aktivt klor, g/dm³, ikke mindre end | 190 | 170 |
Massekoncentration af alkali udtrykt i NaOH, g/dm³ | 10-20 | 40-60 |
Massekoncentration af jern, g/dm³, ikke mere | 0,02 | 0,06 |
Anvendelsesområde | I den kemiske industri til vanddesinfektion, desinfektion og blegning | I vitaminindustrien (som oxidationsmiddel) og til stofblegning |
Natriumhypochlorit bør opbevares i speciel polyethylen, gummibeklædt stål eller andre beholdere dækket med korrosionsbestandige materialer, fyldt til 90% af volumen og udstyret med en luftventil til at udlede oxygen dannet under nedbrydning, beskyttet mod lys . Transport af produkter udføres i overensstemmelse med reglerne for transport af farligt gods [49] .
Opløsninger af kommerciel natriumhypochlorit mister til sidst deres aktivitet på grund af nedbrydning af NaOCl. Følgende tabel viser tydeligt, at koncentrationen af det aktive stof i opløsningerne med tiden falder. Men som det kan ses af det resulterende diagram, med et fald i koncentrationen af hypochlorit, falder hastigheden af dets nedbrydning også, og industrielle opløsninger stabiliseres [12] :[s. 469] :
NaOCl-koncentration, % | Halveringstid, dage | |
---|---|---|
25°C | 35°C | |
femten | 144 | 39 |
12 | 180 | 48 |
9 | 240 | 65 |
6 | 360 | 97 |
3 | 720 | 194 |
en | 2160 | 580 |
De mest stabile til opbevaring er vandige opløsninger af hypochlorit, der har en pH i området 11,86−13 [12] :[p. 470] .
Natriumhypochlorit er den ubestridte førende blandt hypochloritter af andre metaller af industriel betydning og optager 91% af verdensmarkedet. Næsten 9% er tilbage med calciumhypochlorit , kalium- og lithiumhypochloritter har ubetydelige anvendelsesvolumener [50] .
Hele det brede anvendelsesområde for natriumhypochlorit kan opdeles i tre betingede grupper:
Indenlandsk brug omfatter:
Industrielle anvendelser omfatter:
Ifølge IHS- eksperter Arkiveret 17. december 2014 på Wayback-maskinen bruges omkring 67 % af alt natriumhypochlorit som blegemiddel og 33 % til desinfektions- og rengøringsbehov, hvor sidstnævnte tendenserer opad. Det mest almindelige område for industriel brug af hypochlorit (60%) er desinfektion af industri- og husspildevand. Den samlede globale vækst i det industrielle forbrug af NaOCl i 2012-2017 anslås til 2,5 % årligt. Væksten i den globale efterspørgsel efter natriumhypochlorit til husholdningsbrug i 2012-2017 anslås til omkring 2 % årligt [50] .
Natriumhypochlorit er meget udbredt i husholdningskemikalier og indgår som en aktiv ingrediens i adskillige produkter beregnet til blegning, rengøring og desinficering af forskellige overflader og materialer. Cirka 80 % af al hypochlorit, der bruges af husholdninger i USA, er til husholdningsblegning [51] . Normalt bruges opløsninger med en koncentration i området fra 3 til 6 % hypochlorit i hverdagen [52] .
Den kommercielle tilgængelighed og høje effektivitet af det aktive stof bestemmer dets udbredte anvendelse af forskellige produktionsvirksomheder, hvor natriumhypochlorit eller produkter baseret på det produceres under forskellige varemærker, hvoraf nogle er præsenteret i tabellen:
Varemærke | Fabrikant | Formål | NaOCl koncentration |
---|---|---|---|
Hvid [53] | JSC "Sayanskhimplast" | Husholdningsblegemiddel, pletfjerner og desinfektionsmiddel | 70-85 g/dm 3 aktivt klor |
Clorox Regular-Bleach [54] | The Clorox Company | Husholdningsblegemiddel, pletfjerner og desinfektionsmiddel | 6 % |
Clorox Vaskemaskinerens [55] | The Clorox Company | Vaskemaskinerens | 5-10 % |
Cascade Complete® med blegemiddel (gel) [56] | Procter & Gamble Company | Opvaskemiddel til automatiske opvaskemaskiner | 1-5 % |
Aquachem Chlorinizor [57] | Sunbelt Chemical Corp. | Pool desinfektionsmiddel | ti % |
Brite Bleach [57] | Sunbelt Chemical Corp. | Husholdningsblegemiddel og desinfektionsmiddel | 5,25 % |
Lysol Bleach toiletskålrens [58] | Reckitt Benckiser | Toiletrens | 2 % |
Dæk [K 13] | Reckitt Benckiser | Fjerner rørblokering | ingen data |
Domestos gel [K 13] | Unilever | Midler til rengøring og desinfektion | 5 % |
Anvendelsen af natriumhypochlorit til sårdesinfektion blev først foreslået senest i 1915 [59] . I moderne medicinsk praksis anvendes antiseptiske opløsninger af natriumhypochlorit hovedsageligt til ekstern og lokal brug som et antiviralt , svampedræbende og bakteriedræbende middel til behandling af hud, slimhinder og sår [60] . Hypochlorit er aktiv mod mange gram-positive og gram-negative bakterier , de fleste patogene svampe , vira og protozoer , selvom dets effektivitet er reduceret i nærvær af blod eller dets komponenter [61] .
De lave omkostninger og tilgængeligheden af natriumhypochlorit gør det til en vigtig ingrediens til at opretholde høje hygiejnestandarder i hele verden. Dette gælder især i udviklingslande, hvor brugen af NaOCl er blevet en kritisk faktor for at stoppe kolera , dysenteri , tyfus og andre akvatiske biotiske sygdomme. Under udbruddet af kolera i Latinamerika og Caribien i slutningen af det 20. århundrede var det, takket være natriumhypochlorit, således muligt at minimere sygelighed og dødelighed, hvilket blev rapporteret på et symposium om tropiske sygdomme afholdt i regi af Pasteur Institut [31] .
Til medicinske formål i Rusland bruges natriumhypochlorit som en 0,06% opløsning til intrakavitær og ekstern brug samt en injektionsopløsning. I kirurgisk praksis bruges det til behandling, vask eller dræning af operationssår og intraoperativ sanitet af pleurahulen med purulente læsioner; i obstetrik og gynækologi - til perioperativ behandling af skeden, behandling af bartholinitis , colpitis , trichomoniasis , klamydia , endometritis , adnexitis , etc.; i otorhinolaryngology - til skylning af næse og hals, inddrypning i øregangen ; i dermatologi - til våde forbindinger, lotioner, kompresser til forskellige typer infektioner [61] .
I tandlægepraksis er natriumhypochlorit mest udbredt som en antiseptisk skylleopløsning (NaOCl-koncentration 0,5-5,25%) i endodonti [K 14] [62] . Populariteten af NaOCl er bestemt af den generelle tilgængelighed og billighed af opløsningen, såvel som den bakteriedræbende og antivirale virkning mod sådanne farlige vira som HIV , rotavirus , herpesvirus , hepatitis A og B -virus [59] . Der er bevis for brugen af natriumhypochlorit til behandling af viral hepatitis : det har en bred vifte af antivirale, afgiftende og antioxiderende virkninger [63] . NaOCl-løsninger kan bruges til at sterilisere noget medicinsk udstyr, patientplejeartikler, service, linned, legetøj, værelser, hårde møbler, sanitetsudstyr. På grund af dets høje korrosivitet anvendes hypoklorit ikke til metalapparater og -værktøjer. Vi bemærker også brugen af natriumhypochloritopløsninger i veterinærmedicin : de bruges til desinfektion af husdyrbygninger [64] .
Brugen af natriumhypochlorit som blegemiddel er et af de prioriterede områder inden for industriel brug sammen med desinfektion og rensning af drikkevand. Alene verdensmarkedet i dette segment overstiger 4 millioner tons [K 15] [31] .
Normalt til industrielle behov anvendes vandige opløsninger af NaOCl indeholdende 10-12% af det aktive stof som blegemiddel [31] .
Natriumhypochlorit er meget brugt som blegemiddel og pletfjerner i tekstilindustrien og industrielle vaskerier og renserier. Det kan sikkert bruges på mange stoffer, herunder bomuld , polyester , nylon , acetat , hør , viskose og mere. Det er meget effektivt til at fjerne jord og en lang række pletter, herunder blod, kaffe, græs, sennep, rødvin osv. [31]
Natriumhypochlorit bruges også i papirmasse- og papirindustrien til blegning af træmasse [65] . NaOCl-blegning følger normalt et kloreringstrin og er et af de trækemiske forarbejdningstrin, der bruges til at opnå høj pulphvidhed . Behandlingen af fibrøse halvfabrikata udføres i specielle tårne til hypochloritblegning i et alkalisk miljø (pH 8-9), ved en temperatur på 35-40 ° C, i 2-3 timer. Under denne proces sker oxidationen og kloreringen af lignin , samt ødelæggelsen af organiske molekylers kromoforgrupper [66] .
Bruges som industridesinfektionsmiddelDen udbredte brug af natriumhypochlorit som et industrielt desinfektionsmiddel er primært forbundet med følgende områder [52] :
Hypoklorit som desinfektionsmiddel er inkluderet i nogle automatiserede opvaskeprodukter og nogle andre flydende syntetiske vaskemidler [67] .
Industrielle desinfektionsmidler og blegemidler fremstilles af mange producenter under forskellige mærkenavne, hvoraf nogle er præsenteret i tabellen:
Varemærke | Fabrikant | Formål | NaOCl koncentration |
---|---|---|---|
Hypodese [68] |
LLC "DonDez" | desinfektionsmiddel og desinfektionsmiddel | 4% (i form af aktivt klor) |
Forex klor [69] |
DNPK Alpha | desinfektionsmiddel og desinfektionsmiddel | 4% (i form af aktivt klor) |
STEC [70] |
Kemira oyj | midler til vandbehandling, desinfektion, vandbehandling i svømmebassiner | ikke mindre end 180 g/l (med hensyn til aktivt klor) |
Aqua Chemical [71] |
Kemira oyj, OOO Skoropuskovsky Synthesis | vandbehandling og desinfektionsmiddel | ikke mindre end 180 g/l (med hensyn til aktivt klor) |
Recon [72] |
Kemira oyj | midler til vandbehandling i svømmebassiner, vandbehandling og desinfektion | ikke mindre end 180 g/l (med hensyn til aktivt klor) |
Emovex [73] |
Macropool Chemicals LLC | pool desinfektionsmiddel | ikke mindre end 130 g/l (med hensyn til aktivt klor) |
Blegemiddelkoncentrat [74] |
Harvard Chemical Company | industriel blegemiddel | 12,5-15% (i form af aktivt klor) |
Flydende blegemiddel [75] |
Hill Brothers Chemical Co. | industriel blegemiddel og desinfektionsmiddel | ti %; 12,5 % |
Clorox Bleach [76] |
The Clorox Company | blegemiddel til vasketøj | 6,5-7,35 % |
Poolchlor 1 [77] |
Hasa Inc. | pool og spa sanitizer | ti % |
Oxidativ desinfektion ved hjælp af klor og dets derivater er måske den mest almindelige praktiske metode til vanddesinfektion , hvis begyndelse masseanvendelse i mange lande i Vesteuropa , USA og Rusland går tilbage til den første fjerdedel af det 20. århundrede [78] : [s. 17] .
Brugen af natriumhypochlorit som desinfektionsmiddel i stedet for klor er lovende og har en række væsentlige fordele:
Fortyndede opløsninger af natriumhypochlorit bruges til rensning af husholdningsvand: den typiske koncentration af aktivt klor i dem er 0,2-2 mg/l mod 1-16 mg/l for gasformigt klor [79] . Fortynding af industrielle opløsninger til en arbejdskoncentration udføres direkte på stedet.
Også fra et teknisk synspunkt, under hensyntagen til brugsbetingelserne i Den Russiske Føderation , bemærker eksperter:
Brugen af natriumhypochlorit til vanddesinfektion i Rusland bliver stadig mere populær og bliver aktivt introduceret i praksis af landets førende industricentre. Så i slutningen af 2009 , i Lyubertsy , begyndte opførelsen af et anlæg til produktion af NaOCl med en kapacitet på 50 tusinde tons / år til behovene i Moskvas kommunale økonomi. Moskva-regeringen besluttede at overføre vanddesinfektionssystemerne i Moskvas vandbehandlingsanlæg fra flydende klor til natriumhypochlorit (siden 2012). Anlægget til fremstilling af natriumhypochlorit, overført af Moskvas regering til Joint-Stock Company Mosvodokanal, blev sat i drift i marts 2015: det begyndte at producere et reagens, der er nødvendigt til vanddesinfektion på vandbehandlingsanlæg i Moskva, fuldt dækkende deres behov.
Blandt andre byer og emner i Den Russiske Føderation , hvor en overgang til natriumhypochlorit til vanddesinfektion allerede er i brug eller planlagt at blive implementeret, bemærker vi St. Petersborg [81] [82] , Leningrad-regionen , Kemerovo [83] , Rostov -on-Don [84] , Ivanovo [85] , Syktyvkar [86] , Sevastopol [87] , Novgorod [88] .
Natriumhypochlorit bruges i den såkaldte Raschig-proces ( Eng. Raschig Process , oxidation af ammoniak med hypochlorit) - den vigtigste industrielle metode til at opnå hydrazin , opdaget af den tyske kemiker Friedrich Raschig i 1907 . Processens kemi er som følger: i det første trin oxideres ammoniak til chloramin , som derefter reagerer med ammoniak og danner egentlig hydrazin [89] :
Generel ordning:
Som en bireaktion observeres interaktionen mellem hydrazin og chloramin [89] :
Raschig-processen forløber i et alkalisk medium ( pH 8-10) med et overskud af ammoniak, forhøjet tryk (2,5-3,0 MPa) og en temperatur på 120-160°C [90] . Udbyttet af hydrazin (baseret på hypochlorit) kan med tiden nå 80 % [91] .
Selv små mængder kationer af nogle tungmetaller, især divalent kobber , kan øge andelen af en bireaktion betydeligt, og derfor tilsættes en lille mængde gelatine eller speciel lim til reaktionsblandingen for at binde ioner til et ikke-reaktivt kompleks [91] .
En modifikation af Raschig-processen var Hoffmann-processen ( engelsk Hoffmann-proces eller engelsk urinstofproces ), hvor urinstof bruges i stedet for ammoniak [92] :
Processen bruger en 43% urinstofopløsning med additiver af et specielt reagens (ca. 0,5 g/l) for at hæmme sidereaktionen og øge udbyttet af slutproduktet. Natriumhypochloritopløsning anvendes i forhold til urinstofopløsning som 4:1; temperaturen i reaktoren ikke overstiger 100 °C [92] .
De stærke oxiderende egenskaber af natriumhypochlorit bruges i industriel organisk syntese til at opnå forskellige forbindelser, herunder:
Natriumhypochlorit er meget udbredt i laboratorie-organisk praksis primært på grund af dets stærke oxiderende egenskaber og tilgængelighed som reagens.
Det oxidative potentiale af NaOCl bruges i følgende transformationer:
Andre anvendelsestilfælde omfatter:
Blandt andre anvendelsesområder for natriumhypochlorit bemærker vi: