Natriumhypoklorit | |
---|---|
Allmän | |
Systematiskt namn |
Natriumhypoklorit |
Traditionella namn |
Natriumhypoklorit, labarraquevatten, savvatten [K 1] |
Chem. formel | NaClO |
Råtta. formel | NaOCl |
Fysikaliska egenskaper | |
Molar massa | 74,443 g/ mol |
Densitet |
pentahydrat: 1,574 [1] g/ cm3 ; 1.1 [2] |
Termiska egenskaper | |
Temperatur | |
• smältning |
NaOCl 5H2O [ K2 ] : 24,4°C; NaOCl 2,5H2O : 57,5 [3] |
• nedbrytning | 5 % lösning [2] : 40 °C |
Entalpi | |
• utbildning | pentahydrat [K 3] : - 350,4 [3] kJ/mol |
Kemiska egenskaper | |
Löslighet | |
• i vatten | NaOCl 5H2O ( 20 °C): 53,4 [4] |
• i vatten | NaOCl 2,5H2O ( 50 °C): 129,9 [4] |
Klassificering | |
Reg. CAS-nummer | 7681-52-9 |
PubChem | 23665760 |
Reg. EINECS-nummer | 231-668-3 |
LEDER | [O-]Cl.[Na+] |
InChI | InChI=lS/ClO.Na/cl-2;/q-1;+1SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N |
RTECS | NH3486300 |
CHEBI | 32146 |
FN-nummer | 1791 |
ChemSpider | 22756 |
Säkerhet | |
Giftighet | Frätande, oxiderande, giftig (i höga doser), miljöfarlig |
GHS-piktogram | |
NFPA 704 | 0 2 ettOXE |
Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges. | |
Mediafiler på Wikimedia Commons |
Natriumhypoklorit ( natriumhypoklorsyra , kemisk formel - NaOCl [K 4] ) är ett oorganiskt natriumsalt av underklorsyrlighet . Det triviala (historiska) namnet på en vattenlösning av salt är " Labarraque water " eller " javel water " [K 1] .
Föreningen i fritt tillstånd är mycket instabil och används vanligtvis i form av ett relativt stabilt pentahydrat NaOCl · 5H 2 O eller en vattenlösning med en karakteristisk stickande lukt.
Starkt oxidationsmedel , innehåller 95,2 % aktivt klor [K 5] . Den har antiseptisk och desinficerande verkan. Det används som ett hushålls- och industriblekmedel och desinfektionsmedel, ett vattenrenings- och desinfektionsmedel, ett oxidationsmedel för vissa industriella kemiska produktionsprocesser. Det används inom medicin som ett bakteriedödande och steriliseringsmedel , såväl som inom livsmedelsindustrin och jordbruket .
Enligt The 100 Most Important Chemical Compounds (Greenwood Press, 2007) [2] är natriumhypoklorit en av de 100 viktigaste kemiska föreningarna.
Klor upptäcktes 1774 av den svenske kemisten Carl Wilhelm Scheele [5] . Elva år senare, 1785 (enligt andra källor, 1787 [2] ), upptäckte en annan kemist, fransmannen Claude Louis Berthollet , att en vattenlösning av denna gas (se ekvation (1) ) har blekande egenskaper [6] [ K 6] .
Ett litet parisiskt företag Societé Javel , som öppnades 1778 vid Seines strand och leddes av Leonard Alban ( eng. Leonard Alban ), anpassade Berthollets upptäckt till industriella förhållanden och började framställa blekvätska som löste klorgas i vatten. Den resulterande produkten var dock mycket instabil, så processen modifierades 1787 . Klor leddes genom en vattenlösning av kaliumklorid (kaliumkarbonat) (se ekvation (2) ), vilket resulterade i en stabil produkt med höga blekningsegenskaper. Alban kallade den "Eau de Javel" (" spjutvatten "). Den nya produkten blev omedelbart populär i Frankrike och England på grund av dess lätthet att transportera och lagra [7] .
År 1820 ersatte den franske apotekaren Antoine Labarraque ( fr. Antoine Germain Labarraque ) kaliumklorid med billigare kaustiksoda (natriumhydroxid) (se ekvation (3) ). Den resulterande natriumhypokloritlösningen fick namnet " Labarraque-vatten " ( franska: Eau de Labarraque ). Det har blivit allmänt använt för blekning och desinfektion [7] . Reaktionen fortsätter i en kall utspädd lösning:
Trots att hypokloritens desinficerande egenskaper upptäcktes under första hälften av 1800-talet började dess användning för desinfektion av dricksvatten och avloppsvattenbehandling först i slutet av seklet. De första vattenreningssystemen öppnades 1893 i Hamburg [2] ; i USA dök den första anläggningen för produktion av renat dricksvatten upp 1908 i Jersey City [8] .
Vattenfri natriumhypoklorit är en instabil färglös kristallin substans. Elementarsammansättning: Na (30,9%), Cl (47,6%), O (21,5%).
Mycket lösligt i vatten: 53,4 g per 100 gram vatten (130 g per 100 g vatten vid 50 °C) [9] .
Föreningen har tre kända kristallina hydrater :
Densitet för en vattenlösning av natriumhypoklorit vid 18 °C [11] :
ett % | 2 % | fyra % | 6 % | åtta % | tio % | fjorton % | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Densitet , g/l | 1005,3 | 1012.1 | 1025,8 | 1039,7 | 1053,8 | 1068,1 | 1097,7 |
arton % | 22 % | 26 % | trettio % | 34 % | 38 % | 40 % | |
1128,8 | 1161,4 | 1195,3 | 1230,7 | 1268,0 | 1308,5 | 1328,5 |
Fryspunkt för vattenlösningar av natriumhypoklorit i olika koncentrationer [12] : [s. 458] :
0,8 % | 2 % | fyra % | 6 % | åtta % | tio % | 12 % | 15,6 % | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Fryspunkt , °C | −1,0 | −2.2 | −4.4 | −7,5 | −10,0 | −13.9 | −19.4 | −29,7 |
Termodynamiska egenskaper hos natriumhypoklorit i en oändligt utspädd vattenlösning [13] :
Natriumhypoklorit är en instabil förening som lätt sönderdelas med frigöring av syre :
Spontan nedbrytning sker långsamt även vid rumstemperatur: på 40 dagar förlorar pentahydratet (NaOCl · 5H 2 O) 30 % av aktivt klor [K 5] [13] . Vid en temperatur på 70 °C fortsätter nedbrytningen av vattenfri hypoklorit med en explosion [14] .
Vid upphettning sker disproportioneringsreaktionen parallellt [13] :
När natriumhypoklorit löses i vatten dissocieras till joner :
Eftersom hypoklorsyra (HOCl) är mycket svag ( pK a = 7,537 [13] ), genomgår hypokloritjonen hydrolys i vattenmiljön :
Det är förekomsten av underklorsyrlighet i vattenlösningar av natriumhypoklorit som förklarar dess starka desinficerande och blekande egenskaper [13] (se avsnittet " Fysiologiska och miljömässiga effekter ").
Vattenlösningar av natriumhypoklorit är instabila och sönderdelas över tid även vid normala temperaturer (0,085 % per dag [3] ). Nedbrytning påskyndar belysning, tungmetalljoner och alkalimetallklorider ; däremot saktar magnesiumsulfat , ortoborsyra , silikat och natriumhydroxid ner processen; samtidigt är lösningar med en starkt alkalisk miljö ( pH > 11) [3] de mest stabila .
I en starkt alkalisk miljö ( pH > 10), när hydrolysen av hypokloritjonen undertrycks, sker nedbrytning enligt följande [15] :
Vid temperaturer över 35 °C åtföljs nedbrytningen av en disproportioneringsreaktion [15] :
I pH-intervallet från 5 till 10, när koncentrationen av hypoklorsyra i lösningen blir märkbar, fortsätter nedbrytningen enligt följande schema [15] :
I en sur miljö påskyndas nedbrytningen av HOCl, och i en mycket sur miljö (pH < 3) vid rumstemperatur observeras nedbrytning enligt följande schema [13] :
Om saltsyra används för försurning frigörs klor som ett resultat :
Genom att passera koldioxid genom en mättad vattenlösning av natriumhypoklorit kan du få en lösning av hypoklorsyra:
En vattenlösning av natriumhypoklorit är ett starkt oxidationsmedel som går in i talrika reaktioner med en mängd olika reduktionsmedel , oberoende av mediets syra-bastyp [16] .
De viktigaste alternativen för utveckling av redoxprocessen och standardelektrodpotentialerna för halvreaktioner i vattenmiljön [17] [K 7] :
Några redoxreaktioner som involverar natriumhypoklorit:
Bland de kvalitativa analytiska reaktionerna på hypokloritjon kan man notera utfällningen av en brun fällning av metahydroxid när testprovet tillsätts vid rumstemperatur till en alkalisk lösning av monovalent talliumsalt (detektionsgräns 0,5 µg hypoklorit):
Ett annat alternativ är stärkelsejodreaktionen i ett starkt surt medium och färgreaktionen med 4,4'-tetrametyldiaminodifenylmetan eller n, n'-dioxitrifenylmetan i närvaro av kaliumbromat [21] .
En vanlig metod för kvantitativ analys av natriumhypoklorit i lösning är potentiometrisk analys genom att tillsätta den analyserade lösningen till standardlösningen (MDA) [K 8] eller metoden för att minska koncentrationen av den analyserade lösningen genom att tillsätta den till standardlösningen (MBA ) [K 9] med användning av en bromjonselektiv elektrod (Br-ISE) [22] .
En titrimetrisk metod som använder kaliumjodid (indirekt jodometri ) används också [23] .
Natriumhypoklorit har en ganska stark frätande effekt på olika material, vilket framgår av data nedan [24] :
Material | NaOCl-koncentration, vikt. % | Form av påverkan | Temperatur, °C | Korrosionshastighet och karaktär |
---|---|---|---|---|
Aluminium | — | hårt, blött | 25 | > 10 mm/år |
tio; pH >7 | vattenlösning | 25 | > 10 mm/år | |
Koppar | 2 | vattenlösning | tjugo | < 0,08 mm/år |
tjugo | vattenlösning | tjugo | > 10 mm/år | |
Kopparlegeringar: BrA5, BrA7, L59, L63, L68, L80, LO68-1 |
tio | vattenlösning | tjugo | > 10 mm/år |
Nickel | < 34 | vattenlösning | tjugo | 0,1–3,0 mm/år |
Nickellegering NMZhMts28-2,5-1,5 | < 34; aktivt klor: 3 | vattenlösning | tjugo | 0,007 mm/år |
Nickellegering N70MF | < 34 | vattenlösning | 35-100 | < 0,004 mm/år |
Platina | < 34 | vattenlösning | < 100 | < 0,1 mm/år |
Leda | < 34; aktivt klor: 1 | vattenlösning | tjugo | 0,54 mm/år |
40 | 1,4 mm/år | |||
Silver | < 34 | vattenlösning | tjugo | < 0,1 mm/år |
Stål St3 | — | fast, vattenfri | 25-30 | < 0,05 mm/år |
0,1; pH > 10 | vattenlösning | tjugo | < 0,1 mm/år | |
> 0,1 | vattenlösning | 25 | > 10,0 mm/år | |
Stål 12X17, 12X18H10T | 5 | vattenlösning | tjugo | > 10,0 mm/år |
Stål 10X17H13M2T | < 34; aktivt klor: 2 | vattenlösning | 40 | < 0,001 mm/år |
T koka. | 1,0–3,0 mm/år | |||
Stål 06HN28MDT | < 34 | vattenlösning | 20—T kip. | < 0,1 mm/år |
Tantal | < 34 | vattenlösning | tjugo | < 0,05 mm/år |
Titan | 10-20 | vattenlösning | 25-105 | < 0,05 mm/år |
40 | vattenlösning | 25 | < 0,05 mm/år | |
Zirkonium | tio | vattenlösning | 30-110 | < 0,05 mm/år |
tjugo | vattenlösning | trettio | < 0,05 mm/år | |
Gjutjärn grå | < 0,1; pH > 7 | vattenlösning | 25 | < 0,05 mm/år |
> 0,1 | vattenlösning | 25 | > 10,0 mm/år | |
Gjutjärn SCH15, SCH17 | < 34 | vattenlösning | 25-105 | < 1,3 mm/år |
Asbest | fjorton | vattenlösning | 20-100 | ställ |
Grafit impregnerad med fenol-formaldehydoligomer | 25 | vattenlösning | T bal | ställ |
Polyamider | < 34 | vattenlösning | 20-60 | ställ |
PVC | < 34 | vattenlösning | tjugo | ställ |
65 | angående ställ | |||
Polyisobutylen | < 34 | vattenlösning | tjugo | ställ |
60 | angående ställ | |||
100 | instabil | |||
Polymetylmetakrylat | < 34 | vattenlösning | tjugo | ställ |
Polyeten | < 34 | vattenlösning | 20-60 | ställ |
Polypropen | < 34 | vattenlösning | 20-60 | ställ |
Gummi baserat på butylgummi | tio | vattenlösning | 20-65 | ställ |
mättad | vattenlösning | 65 | ställ | |
Gummi baserat på naturgummi | 10-30 | vattenlösning | 65 | ställ |
Gummi baserat på silikongummi | några | vattenlösning | 20-100 | ställ |
Gummi baserat på fluorelastomer | < 34 | vattenlösning | 20-93 | ställ |
Gummi baserat på kloroprengummi | tjugo | vattenlösning | 24 | angående ställ |
mättad | vattenlösning | 65 | instabil | |
Gummi baserat på klorsulfonerad polyeten | < 34 | vattenlösning | 20-60 | ställ |
Glas | < 34 | vattenlösning | 20-60 | ställ |
Fluoroplast | några | vattenlösning | 20-100 | ställ |
Syrabeständig emalj | några | vattenlösning | < 100 | ställ |
T bal | angående ställ |
NaOCl är ett av de mest kända medlen, som uppvisar stark antibakteriell aktivitet på grund av hypokloritjonen. Det dödar mikroorganismer mycket snabbt och redan i mycket låga koncentrationer. I en vattenlösning har den en karakteristisk bitter-saltig-sur sammandragande smak.
Den högsta bakteriedödande förmågan hos hypoklorit manifesteras i en neutral miljö, när koncentrationerna av HClO och hypokloritanjoner ClO - är ungefär lika stora (se underavsnittet " Hydrolys och sönderdelning i vattenlösningar "). Nedbrytningen av hypoklorit åtföljs av bildandet av ett antal aktiva partiklar och i synnerhet singlettsyre , som har en hög biocid effekt [25] . De resulterande partiklarna deltar i förstörelsen av mikroorganismer och interagerar med biopolymerer som kan oxidera i deras struktur. Forskning har fastställt att denna process liknar det som sker naturligt i alla högre organismer. Vissa mänskliga celler ( neutrofiler , hepatocyter , etc.) syntetiserar hypoklorsyra och associerade högaktiva radikaler för att bekämpa mikroorganismer och främmande ämnen [26] .
Jästliknande svampar som orsakar candidiasis , Candida albicans , dör in vitro inom 30 sekunder när de utsätts för en 5,0-0,5 % NaOCl-lösning; vid en koncentration av den aktiva substansen under 0,05 % visar de stabilitet 24 timmar efter exponering. Mer motståndskraftig mot inverkan av natriumhypoklorit enterokocker . Till exempel dör patogen Enterococcus faecalis [K 10] 30 sekunder efter behandling med en 5,25 % lösning och 30 minuter efter behandling med en 0,5 % lösning. Gramnegativa anaeroba bakterier som Porphyromonas gingivalis , Porphyromonas endodontalis och Prevotella intermedia [K 11] dör inom 15 sekunder efter behandling med 5,0-0,5 % NaOCl [27] .
Trots den höga biocidala aktiviteten hos natriumhypoklorit bör man komma ihåg att vissa potentiellt farliga protozoer , såsom giardiasis eller kryptosporidiospatogener [28] , är resistenta mot dess verkan.
De höga oxiderande egenskaperna hos natriumhypoklorit gör att den framgångsrikt kan användas för att neutralisera olika toxiner . Tabellen nedan visar resultaten av toxinaktivering under 30 minuters exponering för olika koncentrationer av NaOCl ( "+" - toxinet är inaktiverat; "-" - toxinet förblev aktivt) [29] :
Toxin | 2,5 % NaOCl + 0,25 N NaOH |
2,5% NaOCl | 1,0% NaOCl | 0,1% NaOCl |
---|---|---|---|---|
T-2-toxin | + | − | − | − |
Brevetoxin | + | + | − | − |
Mikrocystin | + | + | + | − |
Tetrodotoxin | + | + | + | − |
Saxitoxin | + | + | + | + |
Palitoxin | + | + | + | + |
Ricin | + | + | + | + |
Botulinumtoxin | + | + | + | + |
I höga koncentrationer kan natriumhypoklorit ha skadliga effekter på människokroppen. NaOCl-lösningar kan vara farliga vid inandning på grund av möjligheten att frigöra giftigt klor (irriterande och kvävande). Direktkontakt med hypoklorit i ögat, särskilt vid höga koncentrationer, kan orsaka kemiska brännskador och till och med leda till partiell eller fullständig synförlust . Hushållsblekmedel baserade på NaOCl kan orsaka hudirritation, medan industriella blekmedel kan leda till allvarliga sår och vävnadsdöd. Förtäring av utspädda lösningar (3-6%) av natriumhypoklorit leder vanligtvis endast till irritation av matstrupen och ibland acidos , medan koncentrerade lösningar kan orsaka ganska allvarliga skador, upp till perforering av mag-tarmkanalen [30] .
Trots sin höga kemiska aktivitet har natriumhypoklorits säkerhet för människor dokumenterats genom studier av giftkontrollcentraler i Nordamerika och Europa, som visar att ämnet i arbetskoncentrationer inte har några allvarliga hälsoeffekter efter oavsiktligt förtäring eller kontakt med hud. Natriumhypoklorit har också bekräftats vara icke- mutagen , cancerframkallande och teratogen , såväl som ett hudallergen . International Agency for Research on Cancer har kommit fram till att dricksvatten behandlat med NaOCl inte innehåller humana cancerframkallande ämnen [31] .
Oral toxicitet av föreningen [32] :
Intravenös toxicitet av föreningen [32] :
Vid normal hushållsanvändning bryts natriumhypoklorit ner i miljön till bordssalt , vatten och syre . Andra ämnen kan bildas i små mängder. Enligt Svenska institutet för miljöforskning kommer natriumhypoklorit sannolikt inte att medföra miljöproblem när den används i rekommenderad ordning och mängd [31] .
Natriumhypoklorit utgör ingen brandrisk.
NFPA 704 betyg för koncentrerade lösningar (10-20%) [33] : [K 12]
Den huvudsakliga laboratoriemetoden för att erhålla natriumhypoklorit är passage av gasformigt klor genom en kyld mättad lösning av natriumhydroxid [34] :
För att separera natriumklorid (NaCl) från reaktionsblandningen används kylning till en temperatur nära 0 °C - under dessa förhållanden faller saltet ut. Ytterligare frysning av blandningen (−40 °C) följt av kristallisation vid -5 °C ger natriumhypokloritpentahydrat NaOCl · 5H 2 O. Det vattenfria saltet kan erhållas genom vakuumdehydrering över koncentrerad svavelsyra [34] .
Istället för hydroxid kan natriumkarbonat användas för syntes [35] :
En vattenlösning av natriumhypoklorit kan erhållas genom utbytesreaktion av natriumkarbonat med kalciumhypoklorit [36] :
Konsumtionen av natriumhypoklorit i världen växer ständigt, men uppskattningen av världsproduktionsvolymen ger en viss svårighet på grund av det faktum att en betydande del av den produceras med den elektrokemiska metoden enligt "in situ" -principen , dvs. är på platsen för dess direkta konsumtion. Detta beror på den otillräckliga stabiliteten hos natriumhypokloritlösningar för långtidsförvaring, särskilt vid förhöjda temperaturer (se nedan). Den globala natriumhypokloritmarknaden var 261,7 miljoner USD 2020 och beräknas nå 385,6 miljoner USD 2028 med en genomsnittlig tillväxt på 5 % per år.
Från och med 2017 är volymen natriumhypoklorit för industriell användning i USA och Ryssland 1 700 tusen ton per år respektive 87 tusen ton per år. Hushållsanvändning i två länder: 2500 tusen ton/år finns i USA och endast 32 tusen ton/år konsumeras av Ryssland [37] .
De enastående bleknings- och desinficerande egenskaperna hos natriumhypoklorit ledde till en intensiv ökning av dess konsumtion, vilket i sin tur gav en impuls till skapandet av storskalig industriproduktion.
I modern industri finns det två huvudsakliga metoder för produktion av natriumhypoklorit:
Metoden för kemisk klorering erbjuder i sin tur två produktionsscheman:
Kärnan i den kemiska metoden för att erhålla NaOCl har inte förändrats sedan upptäckten av Labarrac (se underavsnittet " Upptäcktshistoria ") och består i interaktionen av gasformigt klor med kaustiksoda :
Den moderna kemijätten Dow Chemical Company var ett av de första företagen som lade produktionen av natriumhypoklorit på en storskalig industriell basis. 1898 öppnades företagets första kemiska NaOCl-anläggning. Clorox , den största tillverkaren av hushållsblekmedel i USA , är ett annat företag som gjorde detta ämne så populärt idag . Från grundandet 1913 till 1957 , när företaget förvärvades av Procter & Gamble , var Clorox Bleach® natriumhypokloritblekmedel den enda produkten i sitt sortiment [2] .
Ett modernt tekniskt schema för kontinuerlig produktion av natriumhypoklorit visas i figur [39] :[s. 442] :
Produktionsprocessen med låg salthalt, i motsats till det huvudsakliga tekniska schemat som presenteras ovan, inkluderar två steg av klorering, och en utspädd lösning av NaOCl tillförs från den första reaktorn [39] till kristallisatorn (se figur), där den färdiga produkten koncentreras, från den första reaktorn [39] : . 450] :
I Ryssland produceras kommersiell natriumhypoklorit av följande företag[ betydelsen av faktum? ] :
Den elektrokemiska metoden för framställning av natriumhypoklorit består i elektrolys av en vattenlösning av natriumklorid eller havsvatten i en elektrolysör med helt öppna elektrodzoner (membranlös metod), det vill säga att elektrolysprodukterna blandas fritt i den elektrokemiska processen [43] .
Process vid anoden :
Process vid katoden :
Processen i elektrolysatorn på grund av den kemiska interaktionen mellan de resulterande produkterna:
Allmänt schema för processen:
Den elektrokemiska metoden används huvudsakligen för att erhålla en desinfektionslösning för vattenbehandlingssystem. Bekvämligheten med denna metod ligger i det faktum att produktionen av hypoklorit inte kräver tillförsel av klor, den kan produceras omedelbart på platsen för vattenbehandling, och därigenom undvika fraktkostnader; dessutom tillåter metoden produktion av hypoklorit i ett ganska brett spektrum av produktionsvolymer: från mycket liten till storskalig [43] .
I världen finns det många olika tillverkare av elektrolysatorer för att producera natriumhypokloritlösningar, bland vilka systemen från Severn Trent De Nora är de vanligaste : Seaclor och Sanilec [44] .
Seaclor ® -systemet är den dominerande teknologin för produktion av natriumhypoklorit från havsvatten genom den elektrokemiska processen, och står för över 70 % av världens totala kapacitet. Över 400 Seaclor ® -installationer i drift i 60 länder; deras totala produktivitet är cirka 450 tusen ton NaOCl per år, enhetskapaciteten varierar i intervallet 227–22680 kg/dag [45] . Installationerna gör det möjligt att erhålla koncentrationen av aktivt klor i lösningen i intervallet 0,1-0,25 % [46] .
Sanilec ® anläggningar finns tillgängliga i kapaciteter från 1,2 (bärbara generatorer) till 21 600 kg/dag [47] , den aktiva klorkoncentrationen är 0,05-0,25 % [48] .
I Ryska federationen produceras natriumhypoklorit i enlighet med GOST 11086-76 "Natriumhypoklorit. Specifikationer". I enlighet med detta dokument, enligt syftet, är NaOCl uppdelad i två kvaliteter, vars egenskaper presenteras nedan [49] :
Namn på indikator | Betyg A | Mark B |
---|---|---|
Utseende | Gröngul vätska | |
Ljusgenomsläpplighet | Minst 20 % | |
Masskoncentration av aktivt klor, g/dm³, inte mindre än | 190 | 170 |
Masskoncentration av alkali uttryckt i NaOH, g/dm³ | 10-20 | 40-60 |
Masskoncentration av järn, g/dm³, inte mer | 0,02 | 0,06 |
Applikationsområde | Inom den kemiska industrin för vattendesinfektion, desinfektion och blekning | Inom vitaminindustrin (som oxidationsmedel) och för tygblekning |
Natriumhypoklorit bör förvaras i speciell polyeten, gummifodrat stål eller andra behållare täckta med korrosionsbeständiga material, fyllda till 90 % av volymen och utrustade med en luftventil för att släppa ut syre som bildas under sönderdelning, skyddad från ljus . Transport av produkter sker i enlighet med reglerna för transport av farligt gods [49] .
Lösningar av kommersiell natriumhypoklorit förlorar så småningom sin aktivitet på grund av sönderdelningen av NaOCl. Följande tabell visar tydligt att med tiden minskar koncentrationen av den aktiva substansen i lösningarna. Men som kan ses från det resulterande diagrammet, med en minskning av koncentrationen av hypoklorit, minskar också hastigheten för dess nedbrytning och industriella lösningar stabiliseras [12] :[s. 469] :
NaOCl-koncentration, % | Halveringstid, dagar | |
---|---|---|
25°C | 35°C | |
femton | 144 | 39 |
12 | 180 | 48 |
9 | 240 | 65 |
6 | 360 | 97 |
3 | 720 | 194 |
ett | 2160 | 580 |
De mest stabila för lagring är vattenlösningar av hypoklorit, med ett pH i intervallet 11,86−13 [12] :[p. 470] .
Natriumhypoklorit är den obestridda ledaren bland hypokloriter av andra metaller av industriell betydelse och upptar 91 % av världsmarknaden. Nästan 9% kvarstår med kalciumhypoklorit , kalium- och litiumhypoklorit har obetydliga användningsvolymer [50] .
Hela det breda användningsområdet för natriumhypoklorit kan delas in i tre villkorliga grupper:
Inhemsk användning inkluderar:
Industriell användning inkluderar:
Enligt IHS- experter Arkiverade den 17 december 2014 på Wayback Machine används cirka 67 % av all natriumhypoklorit som blekmedel och 33 % för desinfektions- och rengöringsbehov, med de senare trenderna uppåt. Det vanligaste området för industriell användning av hypoklorit (60%) är desinfektion av industri- och hushållsavloppsvatten. Den totala globala tillväxten i industriell konsumtion av NaOCl under 2012-2017 uppskattas till 2,5 % årligen. Tillväxten i den globala efterfrågan på natriumhypoklorit för hushållsbruk under 2012-2017 uppskattas till cirka 2 % årligen [50] .
Natriumhypoklorit används flitigt i hushållskemikalier och ingår som en aktiv ingrediens i ett flertal produkter avsedda för blekning, rengöring och desinficering av olika ytor och material. Ungefär 80 % av all hypoklorit som används av hushållen i USA är för blekning i hushållen [51] . Vanligtvis används lösningar med en koncentration i intervallet från 3 till 6 % hypoklorit i vardagen [52] .
Den kommersiella tillgängligheten och höga effektiviteten av den aktiva substansen avgör dess utbredda användning av olika tillverkningsföretag, där natriumhypoklorit eller produkter baserade på det produceras under olika varumärken, av vilka några presenteras i tabellen:
Varumärke | Tillverkare | Ändamål | NaOCl-koncentration |
---|---|---|---|
Vit [53] | JSC "Sayanskhimplast" | Hushållsblekmedel, fläckborttagningsmedel och desinfektionsmedel | 70-85 g/dm 3 aktivt klor |
Clorox Regular-Bleach [54] | The Clorox Company | Hushållsblekmedel, fläckborttagningsmedel och desinfektionsmedel | 6 % |
Clorox tvättmaskinsrengöring [55] | The Clorox Company | Tvättmaskin renare | 5-10 % |
Cascade Complete® med blekmedel (gel) [56] | Procter & Gamble Company | Diskmedel för automatiska diskmaskiner | 1-5 % |
Aquachem Chlorinizor [57] | Sunbelt Chemical Corp. | Pooldesinfektionsmedel | tio % |
Brite Bleach [57] | Sunbelt Chemical Corp. | Hushållsblekmedel och desinfektionsmedel | 5,25 % |
Lysol Bleach toalettskålrengöring [58] | Reckitt Benckiser | Toalettrengörare | 2 % |
Däck [K 13] | Reckitt Benckiser | Avlägsnare av rörstopp | inga data |
Domestos gel [K 13] | Unilever | Medel för rengöring och desinfektion | 5 % |
Användningen av natriumhypoklorit för sårdesinfektion föreslogs först senast 1915 [59] . I modern medicinsk praxis används antiseptiska lösningar av natriumhypoklorit främst för extern och lokal användning som ett antiviralt , svampdödande och bakteriedödande medel vid behandling av hud, slemhinnor och sår [60] . Hypoklorit är aktivt mot många gram-positiva och gram-negativa bakterier , de flesta patogena svampar , virus och protozoer , även om dess effektivitet minskar i närvaro av blod eller dess komponenter [61] .
Den låga kostnaden och tillgängligheten av natriumhypoklorit gör det till en viktig ingrediens för att upprätthålla höga hygienstandarder över hela världen. Detta gäller särskilt i utvecklingsländer där användningen av NaOCl har blivit en kritisk faktor för att stoppa kolera , dysenteri , tyfoidfeber och andra vattenlevande biotiska sjukdomar. Under utbrottet av kolera i Latinamerika och Karibien i slutet av 1900-talet var det, tack vare natriumhypoklorit, möjligt att minimera sjuklighet och dödlighet, vilket rapporterades vid ett symposium om tropiska sjukdomar som hölls under överinseende av Pasteurinstitutet [31] .
För medicinska ändamål i Ryssland används natriumhypoklorit som en 0,06% lösning för intrakavitär och extern användning, såväl som en injektionslösning. I kirurgisk praxis används det för behandling, tvättning eller dränering av operationssår och intraoperativ sanering av pleurahålan med purulenta lesioner; inom obstetrik och gynekologi - för perioperativ behandling av slidan, behandling av bartolinit , kolpit , trichomoniasis , klamydia , endometrit , adnexit , etc.; i otorhinolaryngology - för att skölja näsa och hals, instillation i hörselgången ; inom dermatologi - för våtförband, lotioner, kompresser för olika typer av infektioner [61] .
I tandläkarpraktik är natriumhypoklorit mest använd som en antiseptisk irrigationslösning (NaOCl-koncentration 0,5-5,25%) vid endodonti [K 14] [62] . Populariteten av NaOCl bestäms av lösningens allmänna tillgänglighet och billighet, såväl som den bakteriedödande och antivirala effekten mot sådana farliga virus som HIV , rotavirus , herpesvirus , hepatit A- och B -virus [59] . Det finns bevis på användningen av natriumhypoklorit för behandling av viral hepatit : det har ett brett utbud av antivirala, avgiftande och antioxiderande effekter [63] . NaOCl-lösningar kan användas för att sterilisera vissa medicinska apparater, patientvårdsartiklar, disk, linne, leksaker, rum, hårda möbler, sanitetsutrustning. På grund av dess höga korrosivitet används inte hypoklorit för metallapparater och verktyg. Vi noterar också användningen av natriumhypokloritlösningar inom veterinärmedicin : de används för desinfektion av boskapsbyggnader [64] .
Användningen av natriumhypoklorit som blekmedel är ett av de prioriterade områdena för industriell användning, tillsammans med desinfektion och rening av dricksvatten. Enbart världsmarknaden i detta segment överstiger 4 miljoner ton [K 15] [31] .
Vanligtvis, för industriella behov, används vattenlösningar av NaOCl innehållande 10-12% av den aktiva substansen som blekmedel [31] .
Natriumhypoklorit används ofta som blekmedel och fläckborttagningsmedel i textilindustrin och industriella tvätterier och kemtvättar. Det kan säkert användas på många tyger inklusive bomull , polyester , nylon , acetat , linne , viskos och mer. Det är mycket effektivt för att ta bort smuts och ett brett utbud av fläckar, inklusive blod, kaffe, gräs, senap, rött vin, etc. [31]
Natriumhypoklorit används även inom massa- och pappersindustrin för blekning av trämassa [65] . NaOCl-blekning följer vanligtvis ett kloreringssteg och är ett av de träkemiska bearbetningsstegen som används för att uppnå hög massavithet . Bearbetningen av fibrösa halvfabrikat utförs i speciella torn för hypokloritblekning i en alkalisk miljö (pH 8-9), vid en temperatur på 35-40 ° C, i 2-3 timmar. Under denna process sker oxidation och klorering av lignin , liksom förstörelsen av organiska molekylers kromoforgrupper [66] .
Använd som industriellt desinfektionsmedelDen utbredda användningen av natriumhypoklorit som industriellt desinfektionsmedel förknippas främst med följande områden [52] :
Hypoklorit som desinfektionsmedel ingår i vissa automatiserade diskprodukter och vissa andra flytande syntetiska tvättmedel [67] .
Industriella desinfektionsmedel och blekmedelslösningar tillverkas av många tillverkare under olika varumärken, av vilka några presenteras i tabellen:
Varumärke | Tillverkare | Ändamål | NaOCl-koncentration |
---|---|---|---|
Hypodes [68] |
LLC "DonDez" | desinfektionsmedel och desinfektionsmedel | 4% (i termer av aktivt klor) |
Forex klor [69] |
DNPK Alpha | desinfektionsmedel och desinfektionsmedel | 4% (i termer av aktivt klor) |
STEC [70] |
Kemira oyj | medel för vattenbehandling, desinfektion, vattenbehandling i simbassänger | inte mindre än 180 g/l (i termer av aktivt klor) |
Aqua Chemical [71] |
Kemira oyj, OOO Skoropuskovsky Synthesis | vattenrening och desinfektionsmedel | inte mindre än 180 g/l (i termer av aktivt klor) |
Recon [72] |
Kemira oyj | medel för vattenbehandling i simbassänger, vattenrening och desinfektion | inte mindre än 180 g/l (i termer av aktivt klor) |
Emovex [73] |
Macropool Chemicals LLC | pooldesinfektionsmedel | inte mindre än 130 g/l (i termer av aktivt klor) |
Blekmedelskoncentrat [74] |
Harvard Chemical Company | industriell blekmedel | 12,5-15 % (i termer av aktivt klor) |
Flytande blekmedel [75] |
Hill Brothers Chemical Co. | industriellt blekmedel och desinfektionsmedel | tio %; 12,5 % |
Clorox Bleach [76] |
The Clorox Company | blekmedel för tvätt | 6,5-7,35 % |
Poolchlor 1 [77] |
Hasa Inc. | pool och spa sanitizer | tio % |
Oxidativ desinfektion med klor och dess derivat är kanske den vanligaste praktiska metoden för vattendesinfektion , vars massanvändning av många länder i Västeuropa , USA och Ryssland går tillbaka till första kvartalet av 1900-talet [78] : [s. 17] .
Användningen av natriumhypoklorit som desinfektionsmedel istället för klor är lovande och har ett antal betydande fördelar:
Utspädda lösningar av natriumhypoklorit används för rening av hushållsvatten: den typiska koncentrationen av aktivt klor i dem är 0,2–2 mg/l mot 1–16 mg/l för gasformigt klor [79] . Spädning av industriella lösningar till en arbetskoncentration utförs direkt på plats.
Också ur teknisk synvinkel, med hänsyn till användningsvillkoren i Ryska federationen , noterar experter:
Användningen av natriumhypoklorit för vattendesinfektion i Ryssland blir allt mer populär och introduceras aktivt i praktiken av landets ledande industricentra. Så i slutet av 2009 , i Lyubertsy , började byggandet av en anläggning för produktion av NaOCl med en kapacitet på 50 tusen ton / år för behoven i Moskvas kommunala ekonomi. Moskvas regering beslutade att överföra vattendesinfektionssystemen i Moskvas vattenreningsverk från flytande klor till natriumhypoklorit (sedan 2012). Anläggningen för produktion av natriumhypoklorit, överförd av Moskvas regering till Joint-Stock Company Mosvodokanal, togs i drift i mars 2015: den började tillverka ett reagens som behövs för vattendesinfektion vid vattenreningsverk i Moskva, helt täckande deras behov.
Bland andra städer och ämnen i Ryska federationen , där en övergång till natriumhypoklorit för vattendesinfektion redan används eller planeras att genomföras, noterar vi St. Petersburg [81] [82] , Leningrad-regionen , Kemerovo [83] , Rostov -on-Don [84] , Ivanovo [85] , Syktyvkar [86] , Sevastopol [87] , Novgorod [88] .
Natriumhypoklorit används i den så kallade Raschigprocessen ( Eng. Raschig Process , oxidation of ammonia with hypochlorite ) - den huvudsakliga industriella metoden för att erhålla hydrazin , upptäckt av den tyske kemisten Friedrich Raschig 1907 . Kemin i processen är som följer: i det första steget oxideras ammoniak till kloramin , som sedan reagerar med ammoniak och bildar hydrazin [89] :
Allmänt schema:
Som en bireaktion observeras interaktionen mellan hydrazin och kloramin [89] :
Raschigprocessen fortsätter i ett alkaliskt medium ( pH 8–10) med ett överskott av ammoniak, förhöjt tryck (2,5–3,0 MPa) och en temperatur på 120–160°C [90] . Utbytet av hydrazin (baserat på hypoklorit) kan så småningom nå 80 % [91] .
Även små mängder katjoner av vissa tungmetaller, särskilt tvåvärd koppar , kan avsevärt öka andelen av en bireaktion, och därför tillsätts en liten mängd gelatin eller speciellt lim till reaktionsblandningen för att binda joner till ett icke-reaktivt komplex [91] .
En modifiering av Raschig-processen var Hoffmann-processen ( engelska Hoffmann-processen eller engelska ureaprocessen ), där urea används istället för ammoniak [92] :
Processen använder en 43 % urealösning med tillsatser av ett speciellt reagens (cirka 0,5 g/l) för att hämma sidoreaktionen och öka utbytet av slutprodukten. Natriumhypokloritlösning används i förhållande till urealösning som 4:1; temperaturen i reaktorn inte överstiger 100 °C [92] .
De starka oxiderande egenskaperna hos natriumhypoklorit används i industriell organisk syntes för att erhålla olika föreningar, inklusive:
Natriumhypoklorit används ofta i laboratorieorganisk praxis, främst på grund av dess starka oxiderande egenskaper och tillgänglighet som reagens.
Den oxidativa potentialen hos NaOCl används i följande omvandlingar:
Andra användningsfall inkluderar:
Bland andra användningsområden för natriumhypoklorit noterar vi: