klordioxid är en kemisk förening med formeln ClO2. Denna rödgul gas kristalliserar som orange kristaller vid -59 °C. som en av flera oxider av klor är det ett potent och användbart oxidationsmedel som används vid vattenbehandling och vid blekning.
användningar
klordioxid användes främst (>95%) För blekning av trämassa, men används också för blekning av mjöl och för desinfektion av kommunalt dricksvatten., Niagara Falls, New York vattenreningsverk använde först klordioxid för dricksvattenbehandling 1944 för fenolförstöring. Klordioxid introducerades som ett desinfektionsmedel för dricksvatten i stor skala 1956, när Bryssel, Belgien, bytte från klor till klordioxid. Dess vanligaste användning i vattenrening är som en pre-oxidant före klorering av dricksvatten för att förstöra naturliga vattenföroreningar som producerar trihalometaner vid exponering för fritt klor., Trihalometaner är misstänkta cancerframkallande desinfektionsbiprodukter i samband med klorering av naturligt förekommande organiska ämnen i råvattnet. Klordioxid är också överlägsen klor vid drift över pH7, i närvaro av ammoniak och aminer och/eller för kontroll av biofilmer i vattendistributionssystem. Klordioxid används i många industriella vattenreningstillämpningar som biocid, inklusive kyltorn, processvatten och livsmedelsförädling. Klordioxid är mindre frätande än klor och överlägsen för kontroll av legionella bakterier.,
det är effektivare som desinfektionsmedel än klor i de flesta fall mot vattenburna patogena mikrober som virus, bakterier och protozoer – inklusive cysterna i Giardia och Oocysterna av Cryptosporidium.
användningen av klordioxid i vattenreningen leder till bildandet av biproduktkloriten som för närvarande är begränsad till högst 1 ppm i dricksvatten i USA. Denna EPA-standard begränsar användningen av klordioxid i USA till relativt högkvalitativt vatten eller vatten som ska behandlas med järnbaserade koaguleringsmedel., (Järn kan minska klorit till klorid.)
det kan också användas för luftdesinfektion, och var det huvudsakliga medlet som användes vid dekontaminering av byggnader i USA efter 2001 mjältbrandsattackerna. Nyligen, efter katastrofen med orkanen Katrina i New Orleans, Louisiana och den omgivande Gulf Coast, har klordioxid använts för att utrota farlig mögel från hus översvämmade av vatten från massiva översvämningar.,
klordioxid används som oxidant för fenolförstöring i avloppsvattenströmmar, kontroll av zebra-och quaggamusslor i vattenintag och för luktkontroll i luftskrubbare av animaliska biprodukter (rendering) växter.
stabiliserad klordioxid kan också användas i oral sköljning för att behandla oral sjukdom och malodor, men dess negativa biverkningar undersöks fortfarande.
beredning
klordioxid är en starkt endotermisk förening som kan sönderdelas extremt våldsamt när den separeras från utspädande ämnen., Som ett resultat är beredningsmetoder som involverar att producera lösningar av det utan att gå igenom ett gasfasfassteg ofta föredragna.
i laboratoriet framställs ClO2 genom oxidation av natriumklorit:
2NaClO2 + Cl2 → 2clo2 + 2 NaCl
över 95% av den klordioxid som produceras i världen idag är gjord av natriumklorat och används för massablekning. Det produceras med hög effektivitet genom att minska natriumklorat i en stark syralösning med ett lämpligt reduktionsmedel som saltsyra och svaveldioxid., Reaktionen av natriumklorat med saltsyra fortsätter i en reaktor via följande väg:
HClO3 + HCL → Hclo2 + HOCl
HClO3 + HClO2 → 2clo2 + Cl2 + 2H2O
HOCl + HCl → Cl2 + H2O
en mycket mindre men viktig marknad för klordioxid är för användning som desinfektionsmedel. Sedan 1999 har en växande andel av den globala klordioxid för vattenrening och andra småskaliga tillämpningar gjorts med hjälp av klorat -, väteperoxid-och svavelsyrametoden som kan producera en klorfri produkt med hög effektivitet.,fection ansökningar har gjorts av en av tre metoder med hjälp av natriumklorit eller natriumklorit – hypoklorit metod:
2NaClO2 + 2HCl + NaOCl → 2ClO2 + 3NaCl + H2O
eller natriumklorit – saltsyra metod:
5NaClO2 + 4HCl → 5NaCl + 4ClO2 + 2H2O
Alla tre natriumklorit kemiska sammansättningar kan framställa klordioxid med hög klorit konvertering avkastning, men till skillnad från andra processer klorit-HCl metod producerar helt klorfri klordioxid, men lider av kravet på 25% mer klorit att producera ett motsvarande belopp av klordioxid.,
mycket ren klordioxid kan också framställas genom elektrolys av en kloritlösning:
2naclo2 + 2H2O → 2clo2 + 2NaOH + H2
hög renhet klordioxidgas (7,7% i luft eller kväve) kan framställas genom Gas:fast metod, som reagerar utspädd klorgas med fast natriumklorit.
2naclo2 + Cl2 → 2clo2 + 2nacl
dessa processer och flera små variationer har granskats.
hanteringsegenskaper
vid koncentrationer som överstiger 15 volymprocent i luft vid STP sönderdelas ClO2 explosivt till klor och syre. Nedbrytningen initieras av ljus., Således hanteras den aldrig i koncentrerad form, men används nästan alltid som en upplöst gas i vatten i ett koncentrationsområde på 0,5 till 10 gram per liter. Lösligheten ökar vid lägre temperaturer: det är därför vanligt att använda kylt vatten (5 ° C eller 41 ° F) vid lagring i koncentrationer över 3 gram per liter. I många länder, som USA, kan klordioxidgas inte transporteras vid någon koncentration och produceras nästan alltid på applikationsstället med hjälp av en klordioxidgenerator., I vissa länder kan klordioxidlösning under 3 gram per liter i koncentration transporteras land, men är relativt instabila och försämras snabbt.
stabiliserad klordioxid
ett antal produkter marknadsförs som ”stabiliserad klordioxid” (SCD). De flesta av dessa lösningar innehåller faktiskt inte klordioxid men består av lösningar av buffrad natriumklorit. En svag syra kan tillsättas till SCD för att ”aktivera” den och göra klordioxid in-situ utan en klordioxidgenerator., Stabiliserad klordioxid används som ett brett spektrum desinfektionsmedel och antimikrobiella; denna form av klordioxid används för närvarande mot bakteriella och virala utbrott inklusive MRSA, Legionella och Norovirus användningen av SCD är effektiv när efterfrågan på klordioxid är låg och när föroreningar, såsom små mängder natrium, kan tolereras. För applicering som kräver över 5 kg dag-1 ClO2 är klordioxid som produceras av en generator med antingen natriumklorit eller natriumklorat typiskt mer ekonomiskt.,
elektronisk struktur
molekylen ClO2 har ett udda antal valenselektroner och det är därför en paramagnetisk radikal. Dess elektroniska struktur har förvirrat kemister länge eftersom ingen av de möjliga Lewis strukturerna är mycket tillfredsställande. 1933 föreslog L. O. Brockway en struktur som involverade en treelektronbindning. Pauling utvecklade vidare denna idé och kom fram till två resonansstrukturer som involverar en dubbelbindning på ena sidan och en enda bindning plus treelektronbindning på den andra., Enligt Paulings uppfattning bör den senare kombinationen representera ett band som är något svagare än dubbelbindningen. I molekylär orbital teori är denna idé vanligt om den tredje elektronen placeras i en anti-bindning orbital. Senare arbete har bekräftat att HOMO verkligen är en ofullständigt fylld 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 | kortvarig exponeringsnivå (STEL) |
| 5 | 5 markant irritation uppstår i luftvägarna omedelbart farligt för liv och hälsa (IDLH) |
| >5 | Irritation av ögon, näsa och hals; hosta; väsande andning; andnöd; bronkit; lungödem; huvudvärk; kräkningar. |