Chlorine dioxide er et kjemisk stoff med formelen ClO2. Dette rødgul gass crystallizes som oransje krystaller på -59 °C. Som en av flere oksider av klor, det er en potent og nyttig oksiderende agent som brukes i vannbehandling og bleking.
Bruker
Chlorine dioxide var primært brukes (>95%) for bleking av tremasse, men er også brukt til bleking av mel og for desinfeksjon av kommunalt drikkevann., I Niagara Falls, New York renseanlegg først brukt chlorine dioxide for drikkevann behandling i 1944 for fenol ødeleggelse. Chlorine dioxide ble innført som en drikkevann desinfiserende på en stor skala i 1956, da Brussel, Belgia, endret fra klor klor karbondioksid. Den mest vanlige bruken i vann behandling er som en pre-oxidant før klorering av drikkevann for å ødelegge naturlig vann urenheter som produserer trihalomethanes på eksponering for fritt klor., Trihalomethanes er mistenkt kreftfremkallende desinfeksjon biprodukter forbundet med klorering av naturlig forekommende organiske stoffer i raw-vann. Chlorine dioxide er også overlegen i forhold til klor ved bruk over pH7, i nærvær av ammoniakk og aminer og/eller for kontroll av biofilm i vann distribusjon systemer. Chlorine dioxide er brukt i mange industriell vannbehandling programmer som et biocid, blant annet kjøletårn, prosess vann-og matfag. Chlorine dioxide er mindre skadelig enn klor og superior for kontroll av legionella bakterier.,
Det er mer effektivt som et desinfeksjonsmiddel enn klor i de fleste tilfeller mot vannbårne sykdomsfremkallende mikrober som virus, bakterier og protozoer – inkludert cyster av Giardia og oocysts av Cryptosporidium.
bruk av klor karbondioksid i vann behandling fører til dannelse av biprodukt chlorite som er for tiden begrenset til maksimalt 1 ppm i drikkevann i USA. Dette EPA standard begrenser bruken av klor karbondioksid i USA til relativt høy kvalitet vann eller vann som er til å bli behandlet med strykejern basert coagulants., (Jern kan redusere chlorite til klor.)
Det kan også brukes for luft-desinfeksjon, og var den fremste agent brukt i dekontaminering av bygninger i Usa etter 2001 miltbrannangrepene. Nylig, etter at katastrofen av Orkanen Katrina i New Orleans, Louisiana og de omkringliggende Gulf Coast, chlorine dioxide har blitt brukt til å utrydde farlig mugg fra hus oversvømt av vann fra massiv flom.,
Chlorine dioxide brukes som en oxidant for fenol ødeleggelse i avløpsvannet strømmer, kontroll av sebra og quagga blåskjell i vanninntak og for lukt kontroll i luften scrubbers av animalsk biprodukt (rendering) planter.
Stabilisert chlorine dioxide kan også bli brukt i en muntlig skyll å behandle orale sykdommer og malodor, men dens negative bivirkninger, er fortsatt under etterforskning.
Forberedelse
Chlorine dioxide er en svært endothermic stoff som kan brytes ned ekstremt voldsomt når atskilt fra fortynne stoffer., Som et resultat tilberedningsmetoder som innebærer å produsere løsninger på det uten å gå gjennom en gass fase stadiet er ofte foretrukket.
I laboratoriet, ClO2 er utarbeidet av oksidasjon av sodium chlorite:
2NaClO2 + Cl2 → 2ClO2 + 2 NaCl
Over 95% av chlorine dioxide som produseres i verden i dag er laget av natrium chlorate og brukes til bleking av papirmasse. Den er produsert med høy effektivitet ved å redusere sodium chlorate i en sterkt sur løsning med en passende å redusere agent som saltsyre og svoveldioksid., Reaksjonen av natrium chlorate med saltsyre går i en reaktor via følgende sti:
HClO3 + HCl → HClO2 + HOCl
HClO3 + HClO2 → 2ClO2 + Cl2 + 2H2O
HOCl + HCl → Cl2 + H2O
En mye mindre, men viktig marked for chlorine dioxide er for bruk som et desinfeksjonsmiddel. Siden 1999 har en stadig større del av chlorine dioxide laget globalt for vannbehandling og andre små programmer som har blitt laget ved hjelp av chlorate, hydrogen peroxide og svovelsyre metode som kan produsere en klorfrie produkter til høy effektivitet.,fection programmer har blitt gjort av en av tre metoder ved hjelp av sodium chlorite eller sodium chlorite – hypochlorite metode:
2NaClO2 + 2HCl + NaOCl → 2ClO2 + 3NaCl + H2O
eller sodium chlorite – saltsyre metode:
5NaClO2 + 4HCl → 5NaCl + 4ClO2 + 2H2O
Alle tre sodium chlorite kjemi kan produsere chlorine dioxide med høy chlorite konvertering avkastning, men i motsetning til de andre prosessene de chlorite-HCl metoden gir helt klor gratis chlorine dioxide men lider av kravet om 25% mer chlorite å produsere en tilsvarende mengde klor karbondioksid.,
Veldig ren klor karbondioksid kan også være produsert ved elektrolyse av en chlorite løsning:
2NaClO2 + 2H2O → 2ClO2 + 2NaOH + H2
Høy renhet chlorine dioxide gass (7,7% i luft eller nitrogen) kan være produsert av Gass:Solid metode, som reagerer fortynnet klorin gass med solid sodium chlorite.
2NaClO2 + Cl2 → 2ClO2 + 2NaCl
Disse prosessene og flere små variasjoner har blitt vurdert.
Håndtering av egenskaper
Ved konsentrasjoner som er større enn 15% volum i luft ved STP, ClO2 eksplosivt spaltes til klor og oksygen. Dekomponering er initiert av lys., Dermed, det er aldri behandlet i konsentrert form, men er nesten alltid brukt som en oppløst gass i vann i en konsentrasjon området 0,5 til 10 gram per liter. Dens løseligheten øker ved lavere temperaturer: det er dermed vanlig å bruke kaldt vann (5 °C eller 41 °F) ved lagring ved konsentrasjoner over 3 gram per liter. I mange land, for eksempel USA, chlorine dioxide gass kan ikke transporteres til enhver konsentrasjon og er nesten alltid produsert på applikasjonsstedet ved hjelp av en chlorine dioxide generator., I noen land, chlorine dioxide løsningen under 3 gram per liter i konsentrasjon kan transporteres ut av landet, men er relativt ustabile, og forringes raskt.
Stabilisert chlorine dioxide
En rekke produkter som er markedsført som «stabilisert chlorine dioxide» (SCD). De fleste av disse løsningene faktisk ikke inneholder klor karbondioksid, men består av løsninger av bufret sodium chlorite. En svak syre som kan legges til SCD for å «aktivere» det og gjøre chlorine dioxide in-situ uten en chlorine dioxide generator., Stabilisert chlorine dioxide er brukt som et bredt spekter desinfeksjonsmiddel og anti-mikrobiell; Denne formen for chlorine dioxide blir nå brukt mot bakterielle og virale utbrudd inkludert MRSA, Legionella, og Norovirus bruk av SCD er effektiv når behovet for chlorine dioxide er lav og når urenheter, for eksempel små mengder natrium, kan tolereres. For søknad som krever over 5 kg dag-1 ClO2, chlorine dioxide produsert av en generator med enten sodium chlorite eller sodium chlorate er vanligvis mer økonomisk.,
Elektronisk struktur
molekylet ClO2 har et ulikt antall valence elektroner og det er derfor en paramagnetiske radikale. Den elektroniske struktur har forbløffet kjemikere for en lang tid fordi ingen av de mulige Lewis strukturer er svært tilfredsstillende. I 1933 L. O. Brockway foreslått en struktur som er involvert i en tre-elektron bond. Pauling videre utviklet denne ideen og kom på to resonans strukturer som involverer en dobbel binding på den ene siden og en enkelt obligasjon pluss tre-elektron bond på den andre., I Pauling ser den sistnevnte kombinasjonen bør representere en obligasjon som er litt svakere enn den doble bindingen. I molecular orbital teori denne oppfatningen er vanlig hvis den tredje elektron er plassert i en anti-bonding orbital. Senere arbeid har bekreftet at HOMO er faktisk en ufullstendig fylt orbital.,
| 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 | Kort tids Eksponering Nivå (STEL) |
| 5 | 5 Merket det oppstår irritasjon av luftveiene Umiddelbart Farlig for Liv og Helse (IDLH) |
| >5 | Irritasjon i øyne, nese og hals, hoste, tungpustethet; kortpustethet; bronkitt; lunge ødem, hodepine, oppkast. |