Le dioxyde de chlore est un composé chimique de formule ClO2. Ce gaz jaune rougeâtre cristallise sous forme de cristaux orange à -59 °C. Comme l’un des nombreux oxydes de chlore, c’est un agent oxydant puissant et utile utilisé dans le traitement de l’eau et dans le blanchiment.
utilisations
Le dioxyde de chlore a été principalement utilisé (>95%) pour le blanchiment de la pâte de bois, mais est également utilisé pour le blanchiment de la farine et pour la désinfection de l’eau potable municipale., L’usine de traitement de L’eau de Niagara Falls, dans L’État de New York, a utilisé pour la première fois du dioxyde de chlore pour le traitement de l’eau potable en 1944 pour la destruction du phénol. Le dioxyde de chlore a été introduit comme désinfectant pour l’eau potable à grande échelle en 1956, lorsque Bruxelles, en Belgique, est passée du chlore au dioxyde de chlore. Son utilisation la plus courante dans le traitement de l’eau est comme pré-oxydant avant la chloration de l’eau potable pour détruire les impuretés naturelles de l’eau qui produisent des trihalométhanes lors de l’exposition au chlore libre., Les trihalométhanes sont des sous-produits cancérigènes suspects de désinfection associés à la chloration de matières organiques naturelles dans l’eau brute. Le dioxyde de chlore est également supérieur au chlore lorsqu’il fonctionne au-dessus de pH7, en présence d’ammoniac et d’amines et/ou pour le contrôle des biofilms dans les systèmes de distribution d’eau. Le dioxyde de chlore est utilisé dans de nombreuses applications de traitement de l’eau industrielle comme biocide, y compris les tours de refroidissement, l’eau de procédé et la transformation des aliments. Le dioxyde de chlore est moins corrosif que le chlore et supérieur pour le contrôle des bactéries legionella.,
Il est plus efficace comme désinfectant que le chlore dans la plupart des cas contre les microbes pathogènes d’origine hydrique tels que les virus, les bactéries et les protozoaires – y compris les kystes de Giardia et les oocystes de Cryptosporidium.
L’utilisation de dioxyde de chlore dans le traitement de l’eau conduit à la formation du sous-produit chlorite qui est actuellement limité à un maximum de 1 ppm dans l’eau potable aux États-Unis. Cette norme de L’EPA limite l’utilisation du dioxyde de chlore aux États-Unis à l’eau de qualité relativement élevée ou à l’eau qui doit être traitée avec des coagulants à base de fer., (Le fer peut réduire la chlorite en chlorure.
Il peut également être utilisé pour la désinfection de l’air, et a été le principal agent utilisé dans la décontamination des bâtiments aux États-Unis après les attaques d’anthrax de 2001. Récemment, après la catastrophe de L’ouragan Katrina à la Nouvelle-Orléans, en Louisiane et sur la côte du Golfe du Mexique, le dioxyde de chlore a été utilisé pour éradiquer les moisissures dangereuses des maisons inondées par l’eau à la suite d’inondations massives.,
Le dioxyde de chlore est utilisé comme oxydant pour la destruction du phénol dans les eaux usées, le contrôle des moules zébrées et quagga dans les prises d’eau et pour le contrôle des odeurs dans les épurateurs d’air des plantes animales sous-produits (équarrissage).
Le dioxyde de chlore stabilisé peut également être utilisé dans un rinçage oral pour traiter les maladies buccales et les malodorations, mais ses effets secondaires indésirables sont toujours à l’étude.
préparation
Le dioxyde de chlore est un composé hautement endothermique qui peut se décomposer extrêmement violemment lorsqu’il est séparé des substances diluantes., En conséquence, les méthodes de préparation qui impliquent la production de solutions sans passer par une phase gazeuse sont souvent préférées.
en laboratoire, le ClO2 est préparé par oxydation du chlorite de sodium:
2naclo2 + Cl2 → 2clo2 + 2 NaCl
plus de 95% du dioxyde de chlore produit dans le monde aujourd’hui est fabriqué à partir de chlorate de sodium et est utilisé pour le blanchiment de la pulpe. Il est produit avec un rendement élevé en réduisant le chlorate de sodium dans une solution acide forte avec un agent réducteur approprié tel que l’acide chlorhydrique et le dioxyde de soufre., La réaction du chlorate de sodium avec l’acide chlorhydrique se déroule dans un réacteur par la voie suivante:
HClO3 + HCl → HClO2 + HOCl
HClO3 + HClO2 → 2clo2 + Cl2 + 2H2O
HOCl + HCl → Cl2 + H2O
un marché beaucoup plus petit mais important pour le dioxyde de chlore est destiné à être utilisé comme désinfectant. Depuis 1999, une proportion croissante du dioxyde de chlore fabriqué dans le monde pour le traitement de l’eau et d’autres applications à petite échelle a été faite en utilisant la méthode du chlorate, du peroxyde d’hydrogène et de l’acide sulfurique qui peut produire un produit sans chlore à haute efficacité.,les applications de fection ont été faites par l’une des trois méthodes utilisant la chlorite de sodium ou la méthode chlorite – hypochlorite de sodium:
2naclo2 + 2HCl + NaOCl → 2clo2 + 3NACL + H2O
ou la méthode chlorite de sodium – acide chlorhydrique:
5naclo2 + 4hcl → 5nacl + 4ClO2 + 2H2O
Les Trois chimies de chlorite de sodium peuvent dioxyde avec un rendement élevé de conversion de chlorite, mais contrairement aux autres processus, la méthode chlorite-HCL produit du dioxyde de chlore complètement sans chlore, mais souffre de la nécessité de 25% de chlorite en plus pour produire une quantité équivalente de dioxyde de chlore.,
du dioxyde de chlore très pur peut également être produit par électrolyse d’une solution de chlorite:
2naclo2 + 2H2O → 2clo2 + 2NaOH + H2
Le dioxyde de chlore gazeux de haute pureté (7,7% dans l’air ou l’azote) peut être produit par la méthode gaz:solide, qui réagit au chlore gazeux dilué
2naclo2 + Cl2 → 2clo2 + 2NaCl
ces processus et plusieurs légères variations ont été revus.
propriétés de manipulation
à des concentrations supérieures à 15% volume dans L’air au STP, le ClO2 se décompose de manière explosive en chlore et en oxygène. La décomposition est initiée par la lumière., Ainsi, il n’est jamais manipulé sous forme concentrée, mais est presque toujours utilisé comme gaz dissous dans l’eau dans une plage de concentration de 0,5 à 10 grammes par litre. Sa solubilité augmente à des températures plus basses: il est donc courant d’utiliser de l’eau glacée (5 °C ou 41 °F) lors du stockage à des concentrations supérieures à 3 grammes par litre. Dans de nombreux pays, comme les États-Unis, le dioxyde de chlore ne peut être transporté à aucune concentration et est presque toujours produit sur le site d’application à l’aide d’un générateur de dioxyde de chlore., Dans certains pays, une solution de dioxyde de chlore en dessous de 3 grammes par litre peut être transportée par voie terrestre, mais elle est relativement instable et se détériore rapidement.
dioxyde de chlore Stabilisé
Un certain nombre de produits sont commercialisés comme « stabilisé bioxyde de chlore” (SCD). La plupart de ces solutions ne contiennent pas réellement de dioxyde de chlore mais sont constituées de solutions de chlorite de sodium tamponné. Un acide faible peut être ajouté à SCD pour” activer » et faire du dioxyde de chlore in-situ sans générateur de dioxyde de chlore., Le dioxyde de chlore stabilisé est utilisé comme désinfectant à large spectre et antimicrobien; cette forme de dioxyde de chlore est actuellement utilisée contre les épidémies bactériennes et virales, y compris le SARM, la légionelle et le Norovirus.L’utilisation du DSC est efficace lorsque la demande de dioxyde de chlore est faible et lorsque des impuretés, telles que de petites quantités de sodium, peuvent être tolérées. Pour une application nécessitant plus de 5 kg jour-1 ClO2, le dioxyde de chlore produit par un générateur avec du chlorite de sodium ou du chlorate de sodium est généralement plus économique.,
structure Électronique
La molécule ClO2 a un nombre impair d’électrons de valence et c’est donc un paramagnétique radicale. Sa structure électronique a longtemps dérouté les chimistes car aucune des structures de Lewis possibles n’est très satisfaisante. En 1933, L. O. Brockway proposa une structure impliquant une liaison à trois électrons. Pauling a développé cette idée et est arrivé à deux structures de résonance impliquant une double liaison d’un côté et une liaison unique plus une liaison à trois électrons de l’autre., Selon Pauling, cette dernière combinaison devrait représenter une liaison légèrement plus faible que la double liaison. Dans la théorie des orbitales moléculaires, cette idée est courante si le troisième électron est placé dans une orbitale anti-liaison. Des travaux ultérieurs ont confirmé que L’HOMO est en effet une orbitale incomplètement remplie.,
| Hazard: | Flammable – | Will not explode |
| Classification: | Health – | Extremely toxic |
| Oxidizing – | Oxidizing agent | |
| Synonyms: | Anthium Dioxide, Chlorine Oxide, Chlorine Peroxide | |
| Exposure limits: | (OSHA) | PEL\TWA: 0.1 ppm |
| (ACGIH) | STEL: 3 ppm. | |
| (OSHA) | IDLH: 30 ppm / 30 min., | |
| Industries: | Pulp and Paper Mills, Waste Water Treatment Plants |
Effects of Various CLO2 Levels
| Chlorine Dioxide Level in PPM | Resulting Conditions on Humans |
| .1 | Odor threshold and Permissible Exposure Limit (PEL). |
| .25 | Worsen exciting mild respiratory ailments |
| .,3 | niveau D’exposition à court terme (STEL) |
| 5 | 5 une irritation marquée des voies respiratoires est immédiatement dangereuse pour la vie et la santé (IDLH) |
| >5 | Irritation des yeux, du nez et de la gorge; toux; respiration sifflante; essoufflement; bronchite; œdème pulmonaire; maux de tête; vomissements. |