chloordioxide is een chemische verbinding met de formule ClO2. Dit rood-gele gas kristalliseert als Oranje kristallen bij -59 °C. Als één van verscheidene oxiden van chloor, is het een krachtig en nuttig oxyderend middel dat in waterbehandeling en in het bleken wordt gebruikt.
gebruik
chloordioxide werd voornamelijk gebruikt (>95%) voor het bleken van houtpulp, maar wordt ook gebruikt voor het bleken van meel en voor de ontsmetting van stedelijk drinkwater., De Niagara Falls, New York waterzuiveringsinstallatie voor het eerst gebruikt chloordioxide voor de behandeling van drinkwater in 1944 voor fenol vernietiging. Chloordioxide werd op grote schaal geïntroduceerd als ontsmettingsmiddel voor drinkwater in 1956, toen Brussel, België, overstapte van chloor naar chloordioxide. Zijn gemeenschappelijkste gebruik in waterbehandeling is als pre-oxidant voorafgaand aan chlorering van drinkwater om natuurlijke wateronzuiverheden te vernietigen die trihalomethanes bij blootstelling aan vrij chloor produceren., Trihalomethanen zijn verdachte kankerverwekkende desinfectie bijproducten geassocieerd met chlorering van natuurlijk voorkomende organische stoffen in het ruwe water. Chloordioxide is ook superieur aan chloor wanneer het werkt boven pH7, in aanwezigheid van ammoniak en aminen en/of voor de controle van biofilms in waterdistributiesystemen. Chloordioxide wordt gebruikt in veel industriële waterbehandelingstoepassingen als biocide, waaronder koeltorens, proceswater en voedselverwerking. Chloordioxide is minder corrosief dan chloor en superieur voor de bestrijding van legionellabacteriën.,
Het is in de meeste gevallen effectiever als desinfecterend middel dan chloor tegen in water overgedragen pathogene microben zoals virussen, bacteriën en protozoa – met inbegrip van de cysten van Giardia en de oöcysten van Cryptosporidium.
het gebruik van chloordioxide in waterzuivering leidt tot de vorming van het bijproduct chloriet dat momenteel beperkt is tot maximaal 1 ppm in drinkwater in de VS. Deze EPA-norm beperkt het gebruik van chloordioxide in de VS tot water van relatief hoge kwaliteit of water dat moet worden behandeld met stollingsmiddelen op basis van ijzer., (Ijzer kan chloriet verminderen tot chloride.)
Het kan ook worden gebruikt voor luchtdesinfectie en was het belangrijkste middel dat werd gebruikt bij de ontsmetting van gebouwen in de Verenigde Staten na de antraxaanvallen in 2001. Onlangs, na de ramp met de orkaan Katrina in New Orleans, Louisiana en de omliggende Golfkust, is chloordioxide gebruikt om gevaarlijke schimmels uit te roeien huizen overstroomd door water door massale overstromingen.,
chloordioxide wordt gebruikt als oxidant voor de vernietiging van fenol in afvalwaterstromen, voor de bestrijding van Zebra-en quagga-mosselen in wateropnames en voor de bestrijding van geuren in de luchtwassers van dierlijke bijproducten (destructiebedrijven).
gestabiliseerd chloordioxide kan ook worden gebruikt bij een orale spoeling om orale ziekten en malodor te behandelen, maar de nadelige bijwerkingen ervan worden nog steeds onderzocht.
preparaat
chloordioxide is een zeer endotherme verbinding die zeer heftig kan ontleden wanneer deze wordt gescheiden van verdunde stoffen., Als gevolg hiervan worden bereidingsmethoden die erin bestaan oplossingen ervan te produceren zonder door een gasfasestadium te gaan, vaak de voorkeur gegeven.
in het laboratorium wordt ClO2 bereid door oxidatie van natriumchloriet:
2NaClO2 + Cl2 → 2ClO2 + 2 NaCl
meer dan 95% van het in de wereld geproduceerde chloordioxide wordt gemaakt van natriumchloraat en wordt gebruikt voor het bleken van pulp. Het wordt geproduceerd met een hoog rendement door het verminderen van natriumchloraat in een sterke zure oplossing met een geschikt reductiemiddel zoals zoutzuur en zwaveldioxide., De reactie van natriumchloraat met zoutzuur verloopt in één reactor via de volgende route:
HClO3 + HCl → HClO2 + HOCl
HClO3 + HClO2 → 2ClO2 + Cl2 + 2H2O
HOCl + HCl → Cl2 + H2O
een veel kleinere maar belangrijke markt voor chloordioxide is voor gebruik als ontsmettingsmiddel. Sinds 1999 wordt een steeds groter deel van het wereldwijd voor waterzuivering en andere kleinschalige toepassingen gemaakte chloordioxide gemaakt met behulp van de methode chloraat, waterstofperoxide en zwavelzuur, die een chloorvrij product met een hoog rendement kunnen produceren.,fection toepassingen is gemaakt door een van de drie methoden met behulp van natrium chloriet of de natrium chloriet – hypochloriet methode:
2NaClO2 + 2HCl + NaOCl → 2ClO2 + 3NaCl + H2O
of de natrium chloriet – zoutzuur-methode:
5NaClO2 + 4HCl → 5NaCl + 4ClO2 + 2H2O
Alle drie natrium chloriet chemicaliën kan produceren chloordioxide met hoge chloriet conversie opleveren, maar in tegenstelling tot de andere processen de chloriet-HCl-methode produceert volledig chloor vrije chloor dioxide maar lijdt aan de eis van 25% meer chloriet voor de productie van een equivalente hoeveelheid chloor dioxide.,
zeer zuiver chloordioxide kan ook worden geproduceerd door elektrolyse van een chlorietoplossing:
2NaClO2 + 2H2O → 2ClO2 + 2NaOH + H2
zeer zuiver chloordioxidegas (7,7% in lucht of stikstof) kan worden geproduceerd door het Gas:vaste methode, die verdund chloorgas reageert met vast natriumchloriet.
2NaClO2 + Cl2 → 2ClO2 + 2NaCl
deze processen en enkele kleine variaties zijn onderzocht.
hanterings-eigenschappen
bij concentraties van meer dan 15 volumeprocent in lucht bij STP ontleedt ClO2 explosief in chloor en zuurstof. De ontbinding wordt veroorzaakt door licht., Het wordt dus nooit in geconcentreerde vorm behandeld, maar wordt bijna altijd gebruikt als opgelost gas in water in een concentratiebereik van 0,5 tot 10 gram per liter. De oplosbaarheid neemt toe bij lagere temperaturen: het is dus gebruikelijk om gekoeld water (5 °C of 41 °F) te gebruiken bij opslag bij concentraties boven 3 gram per liter. In veel landen, zoals de VS, mag chloordioxidegas in geen enkele concentratie worden getransporteerd en wordt vrijwel altijd geproduceerd op de plaats van toediening met behulp van een chloordioxidegenerator., In sommige landen kan een chloordioxideoplossing van minder dan 3 gram per liter over land worden getransporteerd, maar deze oplossing is relatief onstabiel en verslechtert snel.
gestabiliseerd chloordioxide
een aantal producten wordt in de handel gebracht als “gestabiliseerd chloordioxide” (SCD). De meeste van deze oplossingen bevatten eigenlijk geen chloordioxide, maar bestaan uit oplossingen van gebufferd natriumchloriet. Een zwak zuur kan aan SCD worden toegevoegd om het te” activeren ” en chloordioxide in situ te maken zonder een chloordioxide-generator., Gestabiliseerd chloordioxide wordt gebruikt als breedspectrumdesinfecterend en anti-microbieel; deze vorm van chloordioxide wordt momenteel gebruikt tegen bacteriële en virale uitbraken met inbegrip van MRSA, Legionella, en Norovirus het gebruik van SCD is efficiënt wanneer de vraag naar chloordioxide laag is en wanneer onzuiverheden, zoals kleine hoeveelheden natrium, kunnen worden getolereerd. Voor toepassingen die meer dan 5 kg dag-1 ClO2 vereisen, is chloordioxide geproduceerd door een generator met ofwel natriumchloriet of natriumchloraat doorgaans zuiniger.,
elektronische structuur
het molecuul ClO2 heeft een oneven aantal valentie-elektronen en is daarom een paramagnetisch radicaal. De elektronische structuur heeft chemici voor een lange tijd verbijsterd omdat geen van de mogelijke Lewis structuren is zeer bevredigend. In 1933 stelde L. O. Brockway een structuur voor met een drie-elektron binding. Pauling ontwikkelde dit idee verder en kwam tot twee resonantiestructuren met een dubbele binding aan de ene kant en een enkele binding plus drie-elektronen binding aan de andere kant., Volgens Pauling zou deze laatste combinatie een band moeten vertegenwoordigen die iets zwakker is dan de dubbele binding. In de moleculaire orbitale theorie is dit idee gemeengoed als het derde elektron in een anti-binding orbitaal wordt geplaatst. Later werk heeft bevestigd dat de HOMO inderdaad een onvolledig gevulde orbitaal is.,
| 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 | kortdurende blootstelling (STEL) |
| 5 | 5 duidelijke irritatie treedt op aan de luchtwegen die onmiddellijk gevaarlijk zijn voor het leven en de gezondheid (IDLH) | >5 | irritatie van ogen, neus en keel; hoesten; piepende ademhaling; kortademigheid; bronchitis; longoedeem; hoofdpijn; braken. |