1. Характеристика и отрасли потребления гипохлорита натрия. 1.1. Характеристика продукта Гипохлорит натрия (натрий хлорноватистокислый) — NaOCl, неорганическое соединение, натриевая соль хлорноватистой кислоты. Соединение в свободном состоянии очень неустойчиво, обычно используется в виде относительно стабильного пентагидрата NaOCl · 5H2O или водного раствора, имеющего характерный резкий запах хлора и обладающего высокими коррозионными свойствами. Безводный гипохлорит натрия представляет собой неустойчивое бесцветное кристаллическое вещество. Элементный состав: Na (30,9 %), Cl (47,6 %), O (21,5 %). Хорошо растворим в воде: 53,4 г в 100 граммах воды (130 г на 100 г воды при 50 °C). Несмотря на свою высокую химическую активность, безопасность гипохлорита натрия для человека документально подтверждена исследованиями токсикологических центров Северной Америки и Европы, которые показывают, что вещество в рабочих концентрациях не несёт каких-либо серьёзных последствий для здоровья после непреднамеренного проглатывания или попадания на кожу. Также подтверждено, что гипохлорит натрия не является мутагенным, канцерогенным и тератогенным соединением, а также кожным аллергеном. Международное агентство по изучению рака пришло к выводу, что питьевая вода, прошедшая обработку NaOCl, не содержит человеческих канцерогенов. При обычном бытовом использовании гипохлорит натрия распадается в окружающей среде на поваренную соль, воду и кислород. Другие вещества могут образоваться в незначительном количестве. По заключению Шведского института экологических исследований, гипохлорит натрия, скорее всего, не создаёт экологических проблем при его использовании в рекомендованном порядке и количествах. Гипохлорит натрия не представляет угрозы с точки зрения пожароопасности. Выдающиеся отбеливающие и дезинфекционные свойства гипохлорита натрия привели к интенсивному росту его потребления, что в свою очередь дало стимул для создания крупномасштабных промышленных производств. В современной промышленности существует два основных метода производства гипохлорита натрия: - химический метод — хлорирование водных растворов гидроксида натрия;
- электрохимический метод — электролиз водного раствора хлорида натрия
В свою очередь, способ химического хлорирования, предлагает две производственные схемы: - основной процесс, где в качестве конечного продукта образуется разбавленный (около 16 % NaOCl) раствор гипохлорита с примесью хлорида и гидроксида натрия;
- низко-солевой или концентрированный процесс — позволяет получить концентрированный (25—40 % NaOCl) с меньшим уровнем загрязнения
В Российской Федерации гипохлорит натрия выпускается в соответствии с ГОСТ 11086-76 «Гипохлорит натрия. Технические условия». В соответствии с этим документом, по назначению NaOCl делится на две марки – А и Б. Гипохлорит натрия является безусловным лидером среди гипохлоритов других металлов, имеющих промышленную значимость, занимая 91 % мирового рынка. Почти 9 % остаётся за гипохлоритом кальция, гипохлориты калия и лития имеют незначительные объёмы использования.
Таблица 1.1. Свойства гипохлорита натрия | Общие | | Систематическое
наименование | Гипохлорит натрия | | Традиционные названия | Гипохлорит натрия,
лабарракова вода, жавелевая вода | | Хим. формула | NaOCl | | Рац. формула | NaOCl | | Физические свойства | | Молярная масса | 74,443 г/моль | | Плотность | пентагидрат: 1,574[1] г/см³;
1,1[2] | | Термические свойства | | Т. плав. | NaOCl · 5H2O[К 2]: 24,4 °C;
NaOCl · 2,5H2O: 57,5[3] | |
| 5%-й раствор[2]: 40 °C | | Энтальпия образования | пентагидрат[К 3]: − 350,4[3] кДж/моль | | Химические свойства | | Растворимость в воде | NaOCl · 5H2O (20 °C): 53,4[4] | | Растворимость в в воде | NaOCl · 2,5H2O (50 °C): 129,9[4] | | Классификация | | Рег. номер CAS | 7681-52-9 | | PubChem | 23665760 | | Рег. номер EINECS | 231-668-3 | Источник: по данным открытых источников информации
1.2. Отрасли потребления гипохлорита натрия Таблица 1.2. Марки бытовой химии с использованием гипохлорита натрия | Торговая марка | Производитель | Назначение | Концентрация NaOCl | | Белизна | ОАО «Саянскхимпласт» | Бытовой отбеливатель, пятновыводитель и дезинфицирующее средство | 70—85 г/дм3 активного хлора | | Clorox Regular-Bleach | The Clorox Company | Бытовой отбеливатель, пятновыводитель и дезинфицирующее средство | 6 % | | Clorox Washing Machine Cleaner | The Clorox Company | Очиститель для стиральных машин | 5—10 % | | Cascade Complete® with Bleach (gel) | Procter & Gamble Company | Средство для автоматических посудомоечных машин | 1—5 % | | Aquachem Chlorinizor | Sunbelt Chemicals Corp. | Средство для дезинфекции бассейнов | 10 % | | Brite Bleach | Sunbelt Chemicals Corp. | Бытовой отбеливатель и дезинфицирующее средство | 5,25 % | | Lysol Bleach Toilet Bowl Cleaner | Reckitt Benckiser | Средство для очистки туалета | 2 % | | Tiret | Reckitt Benckiser | Средство для устранения засоров труб | нет данных | | Domestos гель | Unilever | Средство для чистки и дезинфекции | 5 % | Применение в медицине. Использование гипохлорита натрия для дезинфекции ран впервые было предложено не позднее 1915 года. В современной медицинской практике антисептические растворы гипохлорита натрия используются, в основном, для наружного и местного применения в качестве противовирусного, противогрибкового и бактерицидного средства при обработке кожи, слизистых оболочек и ран. Гипохлорит активен в отношении многих грамположительных и грамотрицательных бактерий, большинства патогенных грибов, вирусов и простейших, хотя его эффективность снижается в присутствии крови или её компонентов. Низкая стоимость и доступность гипохлорита натрия делает его важным компонентом для поддержания высоких гигиенических стандартов во всём мире. Это особенно ярко проявляется в развивающихся странах, где использование NaOCl стало решающим фактором для остановки холеры, дизентерии, брюшного тифа и других водных биотических заболеваний. Так, при вспышке холеры в странах Латинской Америки и Карибского бассейна в конце XX века благодаря гипохлориту натрия удалось свести к минимуму заболеваемость и смертность, что было сообщено на симпозиуме по тропическим болезням, проводимого под эгидой Института Пастера. Для медицинских целей в России гипохлорит натрия используется в качестве 0,06%-го раствора для внутриполостного и наружного применения, а также раствора для инъекций. В хирургической практике он применяется для обработки, промывания или дренирования операционных ран и интраоперационной санации плевральной полости при гнойных поражениях; в акушерстве и гинекологии — для периоперационной обработки влагалища, лечения бартолинита, кольпита, трихомониаза, хламидиоза, эндометрита, аднексита и т. п.; в оториноларингологии — для полосканий носа и горла, закапывания в слуховой проход; в дерматологии — для влажных повязок, примочек, компрессов при различных видах инфекций. В стоматологической практике гипохлорит натрия наиболее широко применяется в качестве антисептического ирригационного раствора (концентрация NaOCl 0,5—5,25 %) в эндодонтии. Популярность NaOCl определяется общедоступностью и дешевизной раствора, а также бактерицидным и противовирусным эффектом в отношении таких опасных вирусов как ВИЧ, ротавирус, вирус герпеса, вирусы гепатита A и B. Имеются данные об использовании гипохлорита натрия для лечения вирусных гепатитов: он обладает широким спектром противовирусных, детоксикационных и антиоксидантных эффектов. Растворы NaOCl можно использовать в целях стерилизации некоторых медицинских изделий, предметов ухода за больными, посуды, белья, игрушек, помещений, твёрдой мебели, сантехнического оборудования. Из-за высокой коррозионной активности, гипохлорит не применяют для металлических приборов и инструментов. Отметим также применение растворов гипохлорита натрия в ветеринарии: они используются для дезинфекции животноводческих помещений. Промышленное применение. Применение в качестве промышленного отбеливателя. Использования гипохлорита натрия в качестве отбеливателя является одним из приоритетных направлений промышленного использования наряду с дезинфекцией и очисткой питьевой воды. Мировой рынок только в этом сегменте превышает 4 млн. тонн. Обычно, для промышленных нужд в качестве отбеливателя используются водные растворы NaOCl, содержащие 10—12 % действующего вещества. Гипохлорит натрия широко используется в качестве отбеливателя и пятновыводителя в текстильном производстве и промышленных прачечных и химчистках. Он может быть безопасно использован для многих видов тканей, включая хлопок, полиэстер, нейлон, ацетат, лён, вискозу и другие. Он очень эффективен для удаления следов почвы и широкого спектра пятен в том числе, кровь, кофе, трава, горчица, красное вино и т. д. Гипохлорит натрия также используется в целлюлозно-бумажной промышленности для отбелки древесной массы. Отбелка с использованием NaOCl обычно следует за этапом хлорирования и является одной из ступеней химической переработки древесины, используемой для достижения высокой степени белизны целлюлозы. Обработку волокнистых полуфабрикатов проводят в специальных башнях гипохлоритной отбелки в щелочной среде (pH 8—9), температуре 35—40 °C, в течение 2—3 часов. В течение этого процесса происходит окисление и хлорирование лигнина, а также разрушение хромофорных групп органических молекул.
Применение в качестве промышленного дезинфицирующего средства. Широкое применение гипохлорита натрия в качестве промышленного дезинфицирующего средства связано, прежде всего, со следующими направлениями: - дезинфекция питьевой воды перед подачей в распределительные системы городского водоснабжения;
- дезинфекция и альгицидная обработка воды плавательных бассейнов и прудов;
- обработка бытовых и промышленных сточных вод, очистка от органических и неорганических примесей;
- в пивоварении, виноделии, молочной промышленности — дезинфекция систем, трубопроводов, резервуаров;
- фунгицидная и бактерицидная обработка зерна;
- дезинфекция воды рыбохозяйственных водоёмов;
- дезинфекция технических помещений.
Гипохлорит как дезинфектант входит в состав некоторых средств для поточной автоматизированной мойки посуды и некоторых других жидких синтетических моющих средств. Промышленные дезинфицирующие и отбеливающие растворы выпускаются многими производителями под различными торговыми марками.
Таблица 1.3. Марки промышленной химии с использованием гипохлорита натрия | Торговая марка | Производитель | Назначение | Концентрация NaOCl | | Гиподез | ООО «ДонДез» | средство для дезинфекции и санитарной обработки | 4 % (в пересчете на активный хлор) | | Форэкс-Хлор | ДНПК «Альфа» | средство для дезинфекции и санитарной обработки | 4 % (в пересчёте на активный хлор) | | СТЭК | Kemira oyj | средство для водоподготовки, дезинфекции, обработки воды в бассейнах | не менее 180 г/л (в пересчёте на активный хлор) | | Аква-Кемикал | Kemira oyj, ООО «Скоропусковский синтез» | средство для водоподготовки и дезинфекции | не менее 180 г/л (в пересчёте на активный хлор) | | Рекон | Kemira oyj | средство для обработки воды в бассейнах, проведения водоподготовки и дезинфекции | не менее 180 г/л (в пересчёте на активный хлор) | | Эмовекс | ООО «Макропул Кемиклс» | средство для дезинфекции бассейнов | не менее 130 г/л (в пересчёте на активный хлор) | | Bleach Concentratte | Harvard Chemical Company | промышленный отбеливатель | 12,5—15 % (в пересчёте на активный хлор) | | Liquid Bleach | Hill Brothers Chemical Co. | промышленный отбеливатель и дезинфектант | 10 %; 12,5 % | | Clorox Bleach | The Clorox Company | отбеливатель для прачечных | 6,5—7,35 % | | Poolchlor 1 | Hasa Inc. | жидкость для санитарной обработки бассейнов и спа | 10 % | Использование для дезинфекции воды. Окислительная дезинфекция с помощью хлора и его производных — едва ли не самый распространённый практический метод обеззараживания воды, начало массового использование которого многими странами Западной Европы, США и Россией датируется первой четвертью XX века. Использование гипохлорита натрия в качестве дезинфицирующего агента взамен хлора является перспективным и обладает рядом существенных преимуществ: - реагент может быть синтезирован электрохимическим методом непосредственно на месте использования из легкодоступной поваренной соли;
- необходимые показатели качества питьевой воды и воды для гидротехнических сооружений могут быть достигнуты за счёт меньшего количества активного хлора;
- концентрация канцерогенных хлорорганических примесей в воде после обработки существенно меньше;
- замена хлора на гипохлорит натрия способствует улучшению экологической обстановки и гигиенической безопасности.
- гипохлорит обладает более широким спектром биоцидного действия на различные типы микроорганизмов при меньшей токсичности;
Для целей очистки бытовой воды используются разбавленные растворы гипохлорита натрия: типовая концентрация активного хлора в них составляет 0,2—2 мг/л против 1—16 мг/л для газообразного хлора. Разбавление промышленных растворов до рабочей концентрации производят непосредственно на месте. Также с технической точки зрения, принимая во внимание условие использования в РФ, эксперты отмечают: - существенно более высокую степень безопасности технологии производства реагента;
- относительную безопасность хранения и транспортировки до места использования;
- лояльные требования к технике безопасности при работе с веществом и его растворами на объектах;
- неподведомственность технологии обеззараживания воды гипохлоритом Ростехнадзору РФ.
Использование гипохлорита натрия для дезинфекции воды в России становится все более популярным и активно внедряется в практику ведущими промышленными центрами страны. Применение в промышленном органическом синтезе. Сильные окислительные свойства гипохлорита натрия используются в промышленном органическом синтезе для получения различных соединений, среди которых: · антраниловая кислота — промежуточный продукт в синтезе красителей; · метансульфоновая кислота — промежуточный продукт в синтезе лекарственных препаратов и электролитов для получения покрытий драгоценными металлами; · хлорпикрин — инсектицид; · аскорбиновая кислота (синтетическая) — лекарственное средство (витамин С) и консервант в пищевой промышленности; · дихлоризоциануровая и трихлоризоциануровая кислота — инсектициды, дезинфектанты и полупродукты для синтеза пестицидов; · крахмал окисленный (E1404) — пищевая добавка, используемая в качестве загустителя, носителя и улучшителя для хлебопекарных изделий.
Прочие направления использования. Среди прочих направлений использования гипохлорита натрия отметим: - в промышленном органическом синтезе или гидрометаллургическом производстве для дегазации токсичных жидких и газообразных отходов, содержащих циановодород или цианиды;
- окислитель для очистки сточных вод промышленных предприятий от примесей сероводорода, неорганических гидросульфидов, сернистых соединений, фенолов и др.;
- в электрохимических производствах в качестве травителя для германия и арсенида галлия;
- в аналитической химии как реагент для фотометрического определения бромид-иона;
- в пищевой и фармацевтической промышленности для получения пищевого модифицированного крахмала;
- в военном деле как средство для дегазации боевых отравляющих веществ, таких как иприт, льюизит, зарин и V-газы
|
