Хлорит натрия

<час />

Фон

Хлорит натрия - это соединение, используемое для обеззараживания и очистки воды. Его производят в больших количествах в виде хлопьев или раствора диоксида хлора и гидроксида натрия. Его использование в качестве отбеливателя для текстиля было впервые обнаружено в 1920-х годах. Сегодня хлорит натрия является важным химическим продуктом специального назначения, объем продаж которого превышает 18 миллионов долларов в год.

В высушенном состоянии хлорит натрия (NaClO ₂ ) представляет собой белое или светло-желто-зеленое твердое вещество. Зеленоватый оттенок возникает из-за следовых количеств CdO2 или железа, которые являются производственными остатками. Хлорит натрия имеет молекулярную массу 90,44 и разлагается при температуре около 392 ° F (200 ° C). Обычно он растворим в воде, но его растворимость увеличивается с повышением температуры воды. Хлорит натрия - мощный окислитель, который не взрывается при ударе. Безводная соль не впитывает воду и устойчива до десяти лет.

Хлорит натрия используется для различных целей. Он используется как дезинфицирующее и очищающее средство для воды. Он также используется в качестве отбеливающего средства для текстиля и водоотталкивающего средства. Кроме того, он используется в бумажной и электронной промышленности в качестве отбеливателя.

При попадании в раствор кислоты хлорит натрия распадается на диоксид хлора. При добавлении в водопроводную воду диоксид хлора помогает контролировать нежелательные вкусы и запахи. Он также помогает удалять ионы, такие как железо и марганец. Еще одно преимущество заключается в том, что он помогает устранить тригалометаны из питьевой воды.

В качестве отбеливающего средства для текстиля хлорит натрия эффективен с различными волокнами. Его можно использовать на хлопке . лубяные волокна и искусственные волокна, такие как нейлон, перлон, дралон и риовил. Он оказывает окисляющее действие на многие натуральные воски и пектины, содержащиеся в целлюлозных волокнах. Это помогает растворить их и делает волокна более ровными и пригодными для обработки. Он обладает дополнительным преимуществом, так как разрушает естественные цветные вещества, не повреждая сами волокна. Это делает его полезным для изготовления прочных белых тканей без ущерба для прочности на разрыв.

Хлорит натрия также используется в различных промышленных целях. Он контролирует микробное загрязнение в промышленных системах охлаждения и градирнях. Он используется вместо хлора на промышленных предприятиях по производству аммиака, поскольку не вступает в отрицательную реакцию с аммиаком. Поскольку это окислитель, он часто входит в состав систем очистки дымовых газов. Пищевые компании используют его для мытья фруктов и овощей, потому что это фунгицид. Раствором также моют мясо и птицу и оборудование для пищевой промышленности. Наконец, он является средством против плесени в моющих композициях и используется в растворах для зубных паст и контактных линз.

История

Развитие хлорита натрия как промышленного химического вещества началось в 1921 году, когда Э. Шмидт обнаружил, что целлюлозные волокна можно очищать диоксидом хлора без значительного повреждения. К сожалению, газообразный диоксид хлора чрезвычайно взрывоопасен при высоких концентрациях. Эти открытия побудили исследователей искать безопасные и экономичные способы доставки диоксида хлора для отбеливания. Первой компанией, которая ввела хлорит натрия для этой цели, была Mathieson Chemical Corporation.

В 1960 году хлорит натрия стал стандартным материалом для непрерывного отбеливания в США, заменив водород. В последующие годы были обнаружены другие применения хлорита натрия.

Сырье

Основным сырьем, используемым при производстве хлорита натрия, является диоксид хлора, гидроксид натрия и перекись водорода. Диоксид хлора - это газ при комнатной температуре. Его цвет интенсивно зеленовато-желтый. Диоксид хлора является источником хлора, который превращается в хлорит натрия. На производстве он хранится в виде жидкого раствора в стальных контейнерах, покрытых стеклом.

Гидроксид натрия - это плавленый твердый продукт с кристаллической структурой. Также известный как каустическая сода, он разъедает кожу и растительные ткани, вызывая сильные ожоги. Обычно его получают путем электролиза растворов хлорида натрия. Перекись водорода - это бесцветная жидкость, едкая и горькая на вкус. Чистый H2 02 - густая сиропообразная жидкость, которая быстро разлагается на кислород и воду. В природе он встречается только в следовых количествах в снегу или дожде. Он естественным образом образуется во время грозы. Обычно он используется в разбавленных растворах при производстве хлорита натрия.

Другие материалы обычно добавляют к порошкам или растворам хлорита натрия перед их продажей. Коммерческие отбеливающие растворы хлорита натрия содержат специальные ингредиенты, включая антикоррозионные агенты, буферные агенты, регуляторы дыма диоксида хлора и поверхностно-активные вещества. Антикоррозионные средства используются для предотвращения коррозии оборудования для отбеливания нержавеющей стали. Буферные соли помогают высвободить диоксид хлора, который образуется в процессе отбеливания. Поверхностно-активные вещества помогают стабилизировать растворы и обеспечивают эффект очистки и проникновения. Стабилизированный раствор хлорита натрия можно хранить длительное время без потери активности. Когда хлорит натрия продается в твердом виде, часто добавляют хлорид натрия, чтобы с ним было безопаснее обращаться и хранить.

Производственный процесс

Хотя доступны различные хлориты, хлорит натрия - единственный, который производится в промышленных масштабах. Он продается в растворе или в твердом виде. Технический сорт на 80% состоит из хлорита натрия, остальное - хлорид натрия. Крупномасштабное производство основано на реакции диоксида хлора в растворе гидроксида натрия. Перекись водорода также присутствует в качестве восстановителя. Хлорит натрия производится в три этапа:производство диоксида хлора, производство хлорита натрия и восстановление.

Производство диоксида хлора

• 1 Хотя существует пять основных методов получения диоксида хлора, наиболее распространенным является процесс Hooker R-2, при котором диоксид хлора образуется из хлората натрия. Во время производства растворы хлората натрия и хлорида натрия закачиваются в реакционный сосуд примерно в равных соотношениях. В реакционную смесь также добавляют концентрированную серную кислоту. Затем на дно контейнера барботируют воздух, чтобы вызвать быстрое перемешивание и разбавление производимого диоксида хлора. Во время этого процесса образуется как диоксид хлора, так и газообразный хлор.
• 2 Эти газы отделяются от реакционного сосуда. Диоксид хлора отделяется путем абсорбции в обычной башне с водяным охлаждением. Газообразный хлор проходит через разделительные башни и улавливается в виде гипохлорита натрия или кальция. Этот процесс дает около 95% выхода диоксида хлора.

Образование хлорита натрия

• 3 Газообразный диоксид хлора перекачивается в сосуд, содержащий охлажденный циркулирующий раствор гидроксида натрия. Эти соединения реагируют с образованием хлорита натрия и хлората натрия в примерно равных количествах. Также образуются вода и кислород. Чтобы свести к минимуму образование хлората натрия, добавляется восстановитель. Обычно используется перекись водорода, хотя также могут применяться перекись натрия и амальгама натрия. Этот этап тщательно контролируется, поскольку хлорат натрия крайне нежелателен в конечном продукте.

Выделение и очистка

• 4 Даже несмотря на то, что приняты меры для минимизации его производства, хлорат натрия все же необходимо уменьшить, прежде чем хлорит натрия сможет Химическая реакция, в результате которой образуется хлорит натрия. быть изолированным. Это достигается добавлением перекиси водорода.
• 5 Затем отработанный реакционный раствор прокачивают через колонну фракционной кристаллизации для очистки хлорита натрия. В этом методе используется большая разница в растворимости хлорита и других родственных солей, которые могут образовываться. После очистки раствор хлорита натрия выпаривают и сушат в барабане. Если желателен безводный (не содержащий воды) продукт, выпаренный порошок смешивают с водой при температуре 100 ° F (38 ° C). Раствор насыщают и охлаждают до 77 ° F (25 ° C). Когда это происходит, безводная соль самопроизвольно выкристаллизовывается из раствора. Вращающийся барабан с сушилкой с паровым нагревом используется для выделения кристаллов, в результате чего образуются хлопья или мелкий порошок. Иногда требуется несколько этапов сушки.
• 6 Затем безводную соль можно превратить в порошок, гранулы или раствор. Гранулы используются чаще, потому что они более безопасны, с меньшими рисками токсичности и пожароопасности, а также могут быть созданы однородный состав. Используя типичные методы, размер частиц гранул можно строго контролировать. Перед упаковкой твердый хлорит натрия смешивают с хлоридом натрия, чтобы с ним было безопаснее работать.
• 7 Растворы готовятся путем смешивания порошкообразного хлорита натрия с различными антикоррозионными агентами, буферными агентами и поверхностно-активными веществами в смесительной емкости. Эти растворы используются в коммерческих процессах отбеливания, и их состав может быть чрезвычайно стабильным.
• 8 В зависимости от конечного использования раствор хлорита натрия расфасовывается в пластиковые контейнеры, бочки, баки и автоцистерны. В Соединенных Штатах порошкообразный или хлопьевидный хлорит натрия поставляется в барабанах с футеровкой. Транспортировка твердого тела наливом не допускается из соображений безопасности.

Контроль качества

Чтобы гарантировать качество производимого хлорита натрия, производственный процесс контролируется на каждой стадии. Исходное сырье и конечный продукт подвергаются различным химическим и физическим испытаниям, чтобы определить их соответствие требуемым спецификациям. Некоторые из обычно проверяемых характеристик включают внешний вид, запах, pH, плотность, удельный вес и температуру плавления. Если конечный продукт представляет собой раствор, проверяется его химическая активность, чтобы убедиться, что он имеет правильную концентрацию. Для твердых гранул размер частиц определяется и при необходимости изменяется.

Побочные продукты / отходы

При производстве хлорита натрия образуются некоторые нежелательные побочные продукты, такие как диоксид хлора, которые не могут быть выброшены в непосредственную окружающую среду. Концентрированные пары диоксида хлора токсичны и вызывают у операторов тошноту, тошноту и тошноту. На производственном предприятии важна циркуляция свежего воздуха. Газообразный диоксид хлора также очень агрессивен. По этой причине растворы хлорита натрия необходимо хранить в емкостях со специальным покрытием. Обычно используются такие материалы, как стекло, фарфор, некоторые пластмассы или фаянс. Титан - самый прочный металл, используемый сегодня. В текстильной промышленности нержавеющие стали из молибденового сплава используются для хранения отбеливающих растворов хлорита натрия.

Будущее

В связи с расширением применения диоксида хлора в настоящее время изучаются возможности улучшения производства хлорита натрия. Исследования хлорита натрия направлены на снижение воздействия систем отбеливания на окружающую среду и поиск более быстрых и менее дорогих методов производства. Химики-разработчики постоянно разрабатывают новые отбеливающие составы.