dwutlenek chloru jest związkiem chemicznym o wzorze ClO2. Ten czerwonawo-żółty Gaz krystalizuje jako pomarańczowe kryształy w temperaturze -59 °C. Jako jeden z kilku tlenków chloru jest silnym i użytecznym środkiem utleniającym stosowanym w uzdatnianiu wody i wybielaniu.
zastosowania
dwutlenek chloru był stosowany głównie (>95%) do bielenia masy celulozowej drzewnej, ale jest również stosowany do bielenia mąki i dezynfekcji miejskiej wody pitnej., Niagara Falls, Nowy Jork oczyszczalnia wody po raz pierwszy użył dwutlenku chloru do uzdatniania wody pitnej w 1944 roku do zniszczenia fenolu. Dwutlenek chloru został wprowadzony jako środek dezynfekujący wodę pitną na dużą skalę w 1956 roku, kiedy Bruksela, Belgia, zmieniła się z chloru na dwutlenek chloru. Jego najczęstszym zastosowaniem w uzdatnianiu wody jest wstępny utleniacz przed chlorowaniem wody pitnej w celu zniszczenia naturalnych zanieczyszczeń wodnych, które produkują trihalometany przy ekspozycji na wolny chlor., Trihalometany są podejrzanymi rakotwórczymi produktami ubocznymi dezynfekcji związanymi z chlorowaniem naturalnie występujących substancji organicznych w wodzie surowej. Dwutlenek chloru jest również lepszy od Chloru podczas pracy powyżej pH7, w obecności amoniaku i amin i / lub do kontroli biofilmów w systemach dystrybucji wody. Dwutlenek chloru jest stosowany w wielu przemysłowych zastosowaniach uzdatniania wody jako biocyd, w tym wieże chłodnicze, woda procesowa i przetwórstwo żywności. Dwutlenek chloru jest mniej żrący niż chlor i lepszy w zwalczaniu bakterii legionella.,
jest bardziej skuteczny jako środek dezynfekujący niż chlor w większości przypadków przeciwko chorobotwórczym drobnoustrojom przenoszonym przez wodę, takim jak wirusy, bakterie i pierwotniaki – w tym torbielom Giardia i oocystom Cryptosporidium.
zastosowanie dwutlenku chloru w uzdatnianiu wody prowadzi do powstania produktu ubocznego chloryn, który obecnie jest ograniczony do maksymalnie 1 ppm w wodzie pitnej w USA. Ta norma EPA ogranicza stosowanie dwutlenku chloru w USA do stosunkowo wysokiej jakości wody lub wody, która ma być traktowana koagulantami na bazie żelaza., (Żelazo może zredukować chloryt do chlorku.)
może być również stosowany do dezynfekcji powietrza i był głównym środkiem używanym w dekontaminacji budynków w Stanach Zjednoczonych po atakach wąglika z 2001 roku. Ostatnio, po katastrofie huraganu Katrina w Nowym Orleanie, Luizjanie i otaczającym wybrzeżu Zatoki Perskiej, dwutlenek chloru został użyty do wyeliminowania niebezpiecznej pleśni z domów zalanych wodą z potężnych powodzi.,
dwutlenek chloru jest stosowany jako utleniacz do niszczenia fenoli w strumieniach ściekowych, kontroli Małży zebry i kwaggi w ujęciach wody oraz do kontroli zapachów w płuczkach powietrznych roślin ubocznych (utylizacji) zwierząt.
stabilizowany dwutlenek chloru może być również stosowany w płukaniu jamy ustnej w leczeniu chorób jamy ustnej i malodor, ale jego niekorzystne skutki uboczne są nadal badane.
preparat
dwutlenek chloru jest związkiem silnie endotermicznym, który może rozkładać się bardzo gwałtownie po oddzieleniu od substancji rozcieńczających., W rezultacie często preferowane są metody przygotowania, które polegają na wytwarzaniu jego roztworów bez przechodzenia przez fazę gazową.
w laboratorium ClO2 Wytwarza się przez utlenianie chloranu sodu:
2naclo2 + Cl2 → 2clo2 + 2 NaCl
ponad 95% dwutlenku chloru produkowanego na świecie jest wytwarzane z chloranu sodu i jest wykorzystywane do bielenia masy celulozowej. Jest wytwarzany z wysoką wydajnością poprzez redukcję chloranu sodu w mocnym roztworze kwasu za pomocą odpowiedniego środka redukującego, takiego jak kwas solny i dwutlenek siarki., Reakcja chloranu sodu z kwasem chlorowodorowym przebiega w jednym reaktorze następującą drogą:
HClO3 + HCl → HClO2 + HOCl
HClO3 + HClO2 → 2clo2 + Cl2 + 2H2O
HOCl + HCl → Cl2 + H2O
znacznie mniejszy, ale ważny rynek dwutlenku chloru jest przeznaczony do stosowania jako środek dezynfekujący. Od 1999 r. rosnąca część dwutlenku chloru wytwarzanego na całym świecie do uzdatniania wody i innych zastosowań na małą skalę została wykonana przy użyciu metody chloranu, nadtlenku wodoru i kwasu siarkowego, która może wytwarzać produkt bez chloru o wysokiej wydajności.,fection applications has been made by one of three methods using sodium choryn or the sodium choryn – podchloryn method:
2NaClO2 + 2HCl + NaOCl → 2clo2 + 3NACL + H2O
lub sodium choryn – Soly acid method:
5naclo2 + 4hcl → 5nacl + 4clo2 + 2H2O
wydajność konwersji chloranu, ale w przeciwieństwie do innych procesów metoda chloranu-HCL wytwarza całkowicie bezchlorowy dwutlenek chloru, ale cierpi na wymóg 25% więcej chloru do wytworzenia równoważnej ilości dwutlenku chloru.,
bardzo czysty dwutlenek chloru może być również wytwarzany przez elektrolizę roztworu chlorytu:
2NaClO2 + 2H2O → 2clo2 + 2NaOH + H2
Gaz o wysokiej czystości dwutlenek chloru (7,7% w powietrzu lub azocie) może być wytwarzany metodą gazową:stałą, która reaguje rozcieńczony Gaz chloru ze stałym chloranem sodu.
2naclo2 + Cl2 → 2clo2 + 2NaCl
te procesy i kilka niewielkich zmian zostały poddane przeglądowi.
właściwości obsługi
przy stężeniach większych niż 15% objętości w powietrzu przy STP ClO2 wybuchowo rozkłada się na chlor i tlen. Rozkład jest inicjowany przez światło., Dlatego nigdy nie jest traktowany w postaci skoncentrowanej, ale prawie zawsze jest używany jako rozpuszczony gaz w wodzie w zakresie stężeń od 0,5 do 10 gramów na litr. Jego rozpuszczalność wzrasta w niższych temperaturach: dlatego często używa się wody chłodzonej (5 °C lub 41 °F) podczas przechowywania w stężeniach powyżej 3 gramów na litr. W wielu krajach, takich jak USA, gazowy dwutlenek chloru nie może być transportowany w żadnym stężeniu i prawie zawsze jest wytwarzany w miejscu zastosowania przy użyciu generatora dwutlenku chloru., W niektórych krajach roztwór dwutlenku chloru o stężeniu poniżej 3 gramów na litr może być transportowany drogą lądową, ale jest stosunkowo niestabilny i szybko się pogarsza.
stabilizowany dwutlenek chloru
wiele produktów jest sprzedawanych jako „stabilizowany dwutlenek chloru” (SCD). Większość z tych roztworów w rzeczywistości nie zawiera dwutlenku chloru, ale składa się z roztworów buforowanego chloranu sodu. Do SCD można dodać słaby kwas, aby go „aktywować” i wytwarzać dwutlenek chloru in situ bez generatora dwutlenku chloru., Stabilizowany dwutlenek chloru jest stosowany jako środek dezynfekujący o szerokim spektrum działania i antybakteryjny; ta forma dwutlenku chloru jest obecnie stosowana przeciwko bakteryjnym i wirusowym ogniskom, w tym MRSA, Legionella i Norovirus stosowanie SCD jest skuteczne, gdy zapotrzebowanie na dwutlenek chloru jest niskie i gdy zanieczyszczenia, takie jak niewielkie ilości sodu, mogą być tolerowane. W przypadku zastosowań wymagających powyżej 5 kg ClO2 dnia 1, dwutlenek chloru wytwarzany przez generator z chloranem sodu lub chloranem sodu jest zwykle bardziej ekonomiczny.,
struktura elektroniczna
cząsteczka ClO2 ma nieparzystą liczbę elektronów walencyjnych i dlatego jest rodnikiem paramagnetycznym. Jego struktura elektroniczna przez długi czas zaskakiwała chemików, ponieważ żadna z możliwych struktur Lewisa nie jest zbyt zadowalająca. W 1933 roku L. O. Brockway zaproponował budowę wiązania trójelektronowego. Pauling rozwinął ten pomysł i doszedł do dwóch struktur rezonansowych obejmujących wiązanie podwójne po jednej stronie i Wiązanie pojedyncze plus Wiązanie trzyelektronowe po drugiej., Zdaniem Paulinga ta ostatnia kombinacja powinna reprezentować Wiązanie nieco słabsze od wiązania podwójnego. W teorii orbitali molekularnych idea ta jest powszechna, jeśli trzeci elektron znajduje się w orbitalu antybakteryjnym. Późniejsze prace potwierdziły, że HOMO jest rzeczywiście niekompletnie wypełnionym orbitalem.,
| 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 | krótkotrwały poziom narażenia (Stel) |
| 5 | 5 podrażnienie dróg oddechowych jest natychmiast niebezpieczne dla życia i zdrowia (IDLH) |
| >5 | podrażnienie oczu, nosa i gardła; kaszel; świszczący oddech; duszność; zapalenie oskrzeli; obrzęk płuc; ból głowy; wymioty. |