Dióxido de cloro, qué es, para qué sirve, se usa. El dióxido de cloro se usa principalmente como blanqueador. Como desinfectante es eficaz incluso a bajas concentraciones, debido a sus cualidades únicas.
¿Cuándo se descubrió el dióxido de cloro ?
El dióxido de cloro fue descubierto en 1814 por Sir Humphrey Davy. Produjo el gas mediante el vertido de ácido sulfúrico (H 2 SO4 ) en potasio clorato (KClO 3 ). Luego reemplazó el ácido sulfúrico por ácido hipocloroso (HOCl). En los últimos años, esta reacción también se ha utilizado para producir grandes cantidades de dióxido de cloro. Se usó clorato de sodio (NaClO 3 ) en lugar de clorato de potasio.
2NaClO 3 + 4HCl ® 2ClO 2 + Cl 2 + 2NaCl + 2H 2 O
¿Cuáles son las características del dióxido de cloro?
El dióxido de cloro (ClO 2 ) es un gas sintético verde-amarillento con un olor irritante similar al cloro. El dióxido de cloro es un compuesto de cloro neutro. El dióxido de cloro es muy diferente del cloro elemental, tanto en su estructura química como en su comportamiento.
El dióxido de cloro es una molécula pequeña, volátil y muy fuerte. En soluciones acuosas diluidas, el dióxido de cloro es un radical libre. A altas concentraciones reacciona fuertemente con agentes reductores. El dióxido de cloro es un gas inestable que se disocia en gas cloro (Cl 2 ),gas oxígeno (O 2) Y calor. Cuando el dióxido de cloro se fotooxida por la luz solar, se desmorona. Los productos finales de las reacciones de dióxido de cloro son cloruro (Cl – ), clorito (ClO – ) y clorato (ClO 3 – ).
A –59 ° C, el dióxido de cloro sólido se convierte en un líquido rojizo. A 11 ° C, el dióxido de cloro se convierte en gas.
El dióxido de cloro es 2,4 veces más denso que el aire. Como líquido, el dióxido de cloro tiene una densidad mayor que el agua.
¿Se puede disolver el dióxido de cloro en agua?
Una de las cualidades más importantes del dióxido de cloro es su alta solubilidad en agua, especialmente en agua fría. El dióxido de cloro no se hidroliza cuando entra al agua; sigue siendo un gas disuelto en solución. El dióxido de cloro es aproximadamente 10 veces más soluble en agua que el cloro. El dióxido de cloro se puede eliminar por aireación o dióxido de carbono.
¿Cómo se puede almacenar el dióxido de cloro?
La mejor manera de almacenar dióxido de cloro es en forma líquida a 4 ºC. En este estado es bastante estable. El dióxido de cloro no se puede almacenar por mucho tiempo, porque se disocia lentamente en cloro y oxígeno . Raramente se almacena como un gas, porque es explosivo bajo presión.
Cuando las concentraciones son superiores al 10% de dióxido de cloro en el aire, existe el peligro de explosión. En una solución acuosa, el dióxido de cloro permanece estable y soluble. Las soluciones acuosas que contienen aproximadamente 1% de ClO 2 (10 g / L) se pueden almacenar de forma segura, bajo la condición de que estén protegidas de la luz y la interferencia de calor. El dióxido de cloro rara vez se transporta, debido a su explosividad e inestabilidad. Por lo general, se fabrica en el sitio.
¿Cómo se produce el dióxido de cloro?
El dióxido de cloro es explosivo bajo presión. Es difícil de transportar y generalmente se fabrica en el sitio. El dióxido de cloro generalmente se produce como una solución acuosa o gas. Se produce en soluciones ácidas de clorito de sodio (NaClO 2 ) o clorato de sodio (NaClO 3 ). Para grandes instalaciones,se utilizan clorito de sodio, gas de cloro (Cl 2 ), clorito de hidrógeno de sodio (NaHClO 2 ) y ácido sulfúrico o de hidrógeno para la producción de dióxido de cloro en el sitio.
Para producir dióxido de cloro gaseoso, se une ácido clorhídrico (HCl) o cloro con clorito de sodio.
Las reacciones principales son:
2NaClO 2 + Cl 2 ® 2ClO 2 + 2NaCl
(el hipoclorito acidificado también se puede usar como fuente alternativa de cloro).
Y:
5 NaClO 2 + 4HCl ® 4 ClO 2 + 5NaCl + 2H 2 O
(Uno La desventaja de este método es que es bastante peligroso.)
Una alternativa es:
2 NaClO 2 + Na 2 S2O 8 ® 2ClO 2 + 2Na2SO 4
El dióxido de cloro también puede ser producido por la reacción de hipoclorito de sodio con ácido clorhídrico:
HCl + NaOCl + 2NaClO 2 ® 2ClO2 + 2NaCl + NaOH
La cantidad de dióxido de cloro que se produce varía entre 0 y 50 g / L.
¿Cuáles son las aplicaciones del dióxido de cloro?
El dióxido de cloro tiene muchas aplicaciones. Se utiliza en la industria electrónica para limpiar placas de circuitos, en la industria petrolera para tratar sulfuros y para blanquear textiles y velas. En la Segunda Guerra Mundial, el cloro escaseó y se utilizó dióxido de cloro como blanqueador.
Hoy en día, el dióxido de cloro se usa con mayor frecuencia para blanquear el papel. Produce una fibra más clara y fuerte que el cloro. El dióxido de cloro tiene la ventaja de que produce subproductos menos dañinos que el cloro.
El gas de dióxido de cloro se usa para esterilizar equipos, superficies, habitaciones y herramientas médicas y de laboratorio.
El dióxido de cloro puede usarse como oxidante o desinfectante. Es un oxidante muy fuerte y mata eficazmente microorganismos patógenos como hongos, bacterias y virus. También previene y elimina la biopelícula.
Como desinfectante y pesticida, se usa principalmente en forma líquida. El dióxido de cloro también se puede usar contra el ántrax, porque es efectivo contra las bacterias formadoras de esporas.
Dióxido de cloro como oxidante
Como oxidante, el dióxido de cloro es muy selectivo. Tiene esta capacidad debido a mecanismos únicos de intercambio de un electrón. El dióxido de cloro ataca los centros ricos en electrones de las moléculas orgánicas. Se transfiere un electrón y el dióxido de cloro se reduce a clorito (ClO 2 – ).
Al comparar la fuerza de oxidación y la capacidad de oxidación de diferentes desinfectantes, se puede concluir que el dióxido de cloro es efectivo a bajas concentraciones. El dióxido de cloro no es tan reactivo como el ozono o el cloro y solo reacciona con sustancias sulfúricas, aminas y algunas otras sustancias orgánicas reactivas.
En comparación con el cloro y el ozono, se requiere menos dióxido de cloro para obtener un desinfectante residual activo. También se puede usar cuando hay una gran cantidad de materia orgánica presente.
La resistencia a la oxidación describe qué tan fuerte reacciona un oxidante con una sustancia oxidable. El ozono tiene la mayor resistencia a la oxidación y reacciona con cada sustancia que se puede oxidar. El dióxido de cloro es débil, tiene un potencial menor que el ácido hipocloroso o el ácido hipobromoso.
La capacidad de oxidación muestra cuántos electrones se transfieren en una reacción de oxidación o reducción. El átomo de cloro en el dióxido de cloro tiene un número de oxidación de +4. Por esta razón, el dióxido de cloro acepta 5 electrones cuando se reduce a cloruro. Cuando observamos el peso molecular, el dióxido de cloro contiene 263% de ‘cloro disponible’; Esto es más de 2,5 veces la capacidad de oxidación del cloro.
¿El dióxido de cloro se oxida de la misma manera que el cloro?
Al contrario que el cloro, el dióxido de cloro no reacciona con el nitrógeno amoniacal (NH 3 ) y apenas reacciona con las aminas elementales. Oxida el nitrito (NO 2 ) a nitrato (NO 3 ). No reacciona rompiendo las conexiones de carbono . No se produce mineralización de sustancias orgánicas. A pH neutro o a valores de pH altos, el ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) reduce el dióxido de cloro a iones de clorito (ClO 2 – ). En circunstancias alcalinas, el dióxido de cloro se descompone en clorito y clorato (ClO 3 – ):
2ClO 2 + 2OH- = H 2 O + ClO 3 – + ClO 2 –
Esta reacción es catalizada por iones de hidrógeno (H + ). La vida media de las soluciones acuosas de dióxido de cloro disminuye al aumentar los valores de pH. A pH bajo, el dióxido de cloro se reduce a iones de cloruro (Cl – ).
¿El dióxido de cloro produce subproductos?
El gas de dióxido de cloro puro que se aplica al agua produce menos subproductos de desinfección que los oxidantes, como el cloro. A diferencia del ozono (O 3 ), el dióxido de cloro puro no produce iones bromuro ( Br – ) en iones bromato (BrO 3 – ), a menos que se someta a fotólisis. Además, el dióxido de cloro no produce grandes cantidades de aldehídos, cetones, ácidos cetónicos u otros subproductos de desinfección que se originan a partir de la ozonización de sustancias orgánicas.
¿Cuáles son las aplicaciones de desinfección del dióxido de cloro?
El tratamiento del agua potable es la principal aplicación de desinfección por dióxido de cloro. Gracias a sus capacidades biocidas adecuadas, el dióxido de cloro también se usa hoy en otras ramas de la industria.
Por ejemplo, desinfección de aguas residuales, tratamiento de aguas de procesos industriales, desinfección de aguas de torres de enfriamiento, tratamiento de aire industrial, control de mejillones, producción y tratamiento de alimentos, oxidación de desechos industriales y esterilización con gas de equipos médicos.
¿Cómo desinfecta el dióxido de cloro?
El dióxido de cloro desinfecta a través de la oxidación. Es el único biocida que es un radical libre molecular. Tiene 19 electrones y prefiere las sustancias que emiten o absorben un electrón. El dióxido de cloro solo reacciona con sustancias que emiten un electrón. El cloro, opuestamente, agrega un átomo de cloro o lo sustituye de la sustancia con la que reacciona.
¿Cómo funciona la desinfección con dióxido de cloro?
Las sustancias de naturaleza orgánica en las células bacterianas reaccionan con el dióxido de cloro, provocando la interrupción de varios procesos celulares.
El dióxido de cloro reacciona directamente con los aminoácidos y el ARN en la célula. No está claro si el dióxido de cloro ataca la estructura celular o los ácidos dentro de la célula. Se evita la producción de proteínas. El dióxido de cloro afecta la membrana celular al cambiar las proteínas y grasas de la membrana y al prevenir la inhalación.
Cuando se eliminan las bacterias, el dióxido de cloro penetra en la pared celular. Los virus se eliminan de una manera diferente; El dióxido de cloro reacciona con la peptona, una sustancia soluble en agua que se origina en la hidrólisis de proteínas a aminoácidos. El dióxido de cloro mata los virus al prevenir la formación de proteínas. El dióxido de cloro es más efectivo contra los virus que el cloro o el ozono .
¿Se puede usar dióxido de cloro contra parásitos protozoarios?
El dióxido de cloro es uno de varios desinfectantes que son efectivos contra los parásitos Giardia Lambia y Cryptosporidium, que se encuentran en el agua potable e inducen enfermedades llamadas ‘giardiasis’ y ‘criptosporidiosis’. La mejor protección contra parásitos protozoarios como estos es la desinfección mediante una combinación de ozono y dióxido de cloro.
¿Pueden los microorganismos volverse resistentes contra el dióxido de cloro?
El dióxido de cloro como desinfectante tiene la ventaja de que reacciona directamente con la pared celular de los microorganismos. Esta reacción no depende del tiempo de reacción o concentración. A diferencia de los desinfectantes no oxidantes, el dióxido de cloro mata los microorganismos incluso cuando están inactivos.
Por lo tanto, la concentración de dióxido de cloro necesaria para matar eficazmente los microorganismos es menor que las concentraciones de desinfectantes no oxidantes. Los microorganismos no pueden generar resistencia contra el dióxido de cloro.
¿Se puede usar dióxido de cloro contra biopelícula?
El dióxido de cloro permanece gaseoso en solución. La molécula de dióxido de cloro es potente y tiene la capacidad de atravesar todo el sistema. El dióxido de cloro puede penetrar las capas de baba de las bacterias, porque el dióxido de cloro se disuelve fácilmente, incluso en hidrocarburos y emulsiones.
El dióxido de cloro oxida la matriz de polisacárido que mantiene la biopelícula unida. Durante esta reacción, el dióxido de cloro se reduce a iones de clorito. Estos se dividen en piezas de biopelícula que permanecen estables. Cuando la biopelícula comienza a crecer nuevamente, se forma un ambiente ácido y los iones de clorito se transforman en dióxido de cloro. Este dióxido de cloro elimina la biopelícula restante.
¿Cuáles son los subproductos de desinfección del dióxido de cloro?
El proceso de reacción del dióxido de cloro con bacterias y otras sustancias tiene lugar en dos pasos. Durante este proceso se forman subproductos de desinfección que permanecen en el agua. En la primera etapa, la molécula de dióxido de cloro acepta un electrón y se forma clorito (ClO 3 ).
En la segunda etapa, el dióxido de cloro acepta 4 electrones y forma cloruro (Cl – ). En el agua también se puede encontrar clorato (ClO 3 ), que se forma por la producción de dióxido de cloro. Tanto el clorato como el clorito son agentes oxidantes. El dióxido de cloro, el clorato y el clorito se disocian en cloruro de sodio (NaCl).
¿Se puede usar dióxido de cloro para desinfectar el agua potable?
En la década de 1950 se conocía la capacidad biocida del dióxido de cloro, especialmente a altos valores de pH. Para el tratamiento del agua potable, se utilizó principalmente para eliminar componentes inorgánicos, por ejemplo, manganeso y hierro , para eliminar sabores y olores y para reducir los subproductos de desinfección relacionados con el cloro.
Para el tratamiento del agua potable, el dióxido de cloro puede usarse como desinfectante y como agente oxidante. Se puede utilizar para los pasos de preoxidación y posoxidación.
Al agregar dióxido de cloro en la etapa de preoxidación del tratamiento de aguas superficiales, se puede prevenir el crecimiento de algas y bacterias en las siguientes etapas. El dióxido de cloro oxida las partículas flotantes y ayuda al proceso de coagulación y a la eliminación de la turbidez del agua.
El dióxido de cloro es un poderoso desinfectante para bacterias y virus. El subproducto, el clorito (ClO 2 – ), es un agente bactericida débil. En el agua, el dióxido de cloro es activo como biocida durante al menos 48 horas, su actividad probablemente supera a la del cloro.
El dióxido de cloro previene el crecimiento de bacterias en la red de distribución de agua potable. También es activo contra la formación de biopelículas en la red de distribución. La biopelícula suele ser difícil de vencer. Forma una capa protectora sobre los microorganismos patógenos.
La mayoría de los desinfectantes no pueden llegar a esos patógenos protegidos. Sin embargo, el dióxido de cloro elimina las biopelículas y mata los microorganismos patógenos. El dióxido de cloro también previene la formación de biopelículas, ya que permanece activo en el sistema durante mucho tiempo.
¿Cuánto dióxido de cloro se debe dosificar?
Para la oxidación previa y la reducción de sustancias orgánicas se requieren entre 0,5 y 2 mg / L de dióxido de cloro en un tiempo de contacto entre 15 y 30 minutos. La calidad del agua determina el tiempo de contacto requerido. Para la desinfección posterior, se aplican concentraciones entre 0,2 y 0,4 mg / L. La concentración residual de subproductos de clorito es muy baja y no existen riesgos para la salud humana.
¿Se puede usar dióxido de cloro para desinfectar piscinas?
Para la desinfección de piscinasse puede aplicarla combinación de cloro (Cl 2 ) y dióxido de cloro (ClO 2 ). Se agrega dióxido de cloro al agua. El cloro ya está presente en el agua como ácido hipocloroso (HOCl) e iones hipoclorito (OCl – ). El dióxido de cloro descompone sustancias, como los fenoles. Las ventajas del dióxido de cloro son que puede usarse a bajas concentraciones para desinfectar el agua, que apenas reacciona con la materia orgánica y que se forman pocos subproductos de desinfección.
¿Cuánto dióxido de cloro se debe dosificar?
La cantidad de desinfectante requerida debe determinarse primero. Esta cantidad puede determinarse agregando desinfectante al agua y midiendo la cantidad que queda después de un tiempo de contacto definido. La cantidad de dióxido de cloro que se dosifica depende del tiempo de contacto, el pH, la temperatura y la cantidad de contaminación presente en el agua.
¿Se puede usar dióxido de cloro para desinfectar torres de enfriamiento?
El dióxido de cloro se usa para desinfectar el agua que fluye a través de torres de enfriamiento. También elimina las biopelículas y evita la formación de biopelículas en torres de enfriamiento. La eliminación de la biopelícula evita el daño y la corrosión de los equipos y las tuberías y mejora la eficiencia del bombeo.
El dióxido de cloro también es efectivo para eliminar la bacteria Legionella . Las circunstancias en las torres de enfriamiento son ideales para el crecimiento de la bacteria Legionella. El dióxido de cloro tiene la ventaja de que es efectivo a un pH entre 5 y 10 y que no se requieren ácidos para ajustar el pH.
¿Cuáles son las ventajas del uso de dióxido de cloro?
El interés en el uso de dióxido de cloro como alternativa o adición al cloro para la desinfección del agua ha aumentado en los últimos años. El dióxido de cloro es un desinfectante bacteriano muy efectivo y es aún más efectivo que el cloro para la desinfección del agua que contiene virus.
El dióxido de cloro ha recuperado la atención porque desactiva efectivamente los patógenos resistentes al cloro Giardia y Cryptosporidium. El dióxido de cloro elimina y previene la biopelícula.
La desinfección con dióxido de cloro no causa molestias por olor. Destruye los fenoles, que pueden causar problemas de olor y sabor. El dióxido de cloro es más efectivo para la eliminación de hierro y manganeso que el cloro, especialmente cuando se encuentran en sustancias complejas.
¿El dióxido de cloro forma subproductos de desinfección clorada?
El uso de dióxido de cloro en lugar de cloro evita la formación de subproductos de desinfección halogenados nocivos, por ejemplo trihalometanos y ácidos ácidos halogenados. El dióxido de cloro no reacciona con nitrógeno amoniacal, aminas u otra materia orgánica oxidable.
El dióxido de cloro elimina sustancias que pueden formar trihalometanos y mejora la coagulación. No oxida el bromuro en bromo. Cuando el agua que contiene bromuro se trata con cloro u ozono, el bromuro se oxida en bromo y ácido hipobromoso. Después de eso, estos reaccionan con material orgánico para formar subproductos de desinfección bromados, por ejemplo bromoformo.
¿Es necesaria la concentración de dióxido de cloro para una desinfección suficiente alta?
El uso de dióxido de cloro reduce el riesgo para la salud de las contaminaciones microbianas en el agua y al mismo tiempo disminuye el riesgo de contaminaciones químicas y subproductos. El dióxido de cloro es un desinfectante más efectivo que el cloro, lo que hace que la concentración requerida para matar microorganismos sea mucho menor. El tiempo de contacto requerido también es muy bajo.
¿El valor del pH influye en la eficiencia del dióxido de cloro?
A diferencia del cloro, el dióxido de cloro es efectivo a un pH de entre 5 y 10. La eficiencia aumenta a valores de pH altos, mientras que las formas activas de cloro están muy influenciadas por el pH. En circunstancias normales, el dióxido de cloro no se hidroliza. Es por eso que el potencial de oxidación es alto y la capacidad de desinfección no está influenciada por el pH.
Tanto la temperatura como la alcalinidad del agua no influyen en la eficiencia. A las concentraciones requeridas para la desinfección, el dióxido de cloro no es corrosivo. El dióxido de cloro es más soluble en agua que el cloro. En los últimos años se han desarrollado métodos mejores y más seguros para la producción de dióxido de cloro.
¿Se puede usar dióxido de cloro combinado con otros desinfectantes?
El dióxido de cloro puede usarse para reducir la cantidad de trihalometanos y ácidos ácidos halogenados, formados por la reacción del cloro con la materia orgánica en el agua. Antes de que el agua se clore, se agrega dióxido de cloro. La cantidad de amonio en el agua disminuye. El cloro que se agrega después, oxida el clorito en dióxido de cloro o clorato. El ozono también se puede usar para oxidar iones de clorito en iones de clorato.
Mediante el uso de cloraminas, la nitrificación puede tener lugar en la red de distribución. Para regular esto, se agrega dióxido de cloro.
El control de los subproductos por dióxido de cloro puede llevarse a cabo en combinación con una desinfección adecuada, especialmente la reducción de trihalometanos que contienen bromo y ácidos ácidos halogenados que se originan de la reacción del agua que contiene bromo con materia orgánica natural.
El dióxido de cloro en sí mismo combinado con bromo no forma ácido o bromato hipobromoso, mientras que el cloro y el ozono sí. El dióxido de cloro tiene excelentes cualidades antimicrobianas sin la oxidación inespecífica del ozono.
¿Es explosivo el dióxido de cloro?
Al producir dióxido de cloro con clorito de sodio y cloro gaseoso, se deben tomar medidas de seguridad con respecto al transporte y uso del cloro gaseoso. Se requiere ventilación suficiente y máscaras de gas. El dióxido de cloro gaseoso es explosivo.
El dióxido de cloro es una sustancia muy inestable; Cuando entra en contacto con la luz solar, se descompone.
Durante los procesos de producción de dióxido de cloro, se forman grandes cantidades de cloro. Esto es una desventaja. El cloro libre reacciona con la materia orgánica para formar subproductos de desinfección halogenados.
¿El dióxido de cloro forma subproductos?
El dióxido de cloro y sus subproductos de desinfección clorito y clorato pueden crear problemas para los pacientes en diálisis.
¿Es efectivo el dióxido de cloro?
El dióxido de cloro es generalmente efectivo para la desactivación de microorganismos patógenos. Es menos efectivo para la desactivación de rotavirus y bacterias E. coli.
¿Cuáles son los costos del uso de dióxido de cloro?
El dióxido de cloro es aproximadamente 5 a 10 veces más caro que el cloro. El dióxido de cloro generalmente se produce en el sitio. Los costos del dióxido de cloro dependen del precio de los productos químicos que se utilizan para producir dióxido de cloro. El dióxido de cloro es menos costoso que otros métodos de desinfección, como el ozono.
¿Cuáles son los efectos del dióxido de cloro en la salud?
Gas de dióxido de cloro
Mientras se usa dióxido de cloro como desinfectante, hay que tener en cuenta que el gas de dióxido de cloro puede escapar de una solución acuosa que contiene dióxido de cloro. Especialmente cuando la desinfección se lleva a cabo en un espacio cerrado, esto puede ser peligroso. Cuando las concentraciones de dióxido de cloro alcanzan el 10% o más en el aire, el dióxido de cloro se vuelve explosivo.
La exposición aguda de la piel al cloro que se origina por la descomposición del dióxido de cloro, causa irritaciones y quemaduras. La exposición de los ojos a dióxido de cloro causa irritaciones, lagrimeo y visión borrosa. El gas de dióxido de cloro puede ser absorbido por la piel, donde daña los tejidos y las células sanguíneas.
La inhalación de gas de dióxido de cloro causa tos, dolor de garganta, dolores de cabeza severos, edema pulmonar y bronquio espasma. Los síntomas pueden comenzar a aparecer mucho después de que se haya producido la exposición y pueden permanecer durante mucho tiempo. La exposición crónica al dióxido de cloro causa bronquitis. El estándar de salud para el dióxido de cloro es 0,1 ppm.
Desarrollo y reproducción
Se cree que el dióxido de cloro tiene efectos sobre la reproducción y el desarrollo. Sin embargo, hay muy poca evidencia para fundamentar esta tesis. Se requiere más investigación.
Mutagenidad
La prueba de Ames se usa para determinar la mutagenidad de una sustancia. La prueba de Ames utiliza la bacteria Salmonella que está genéticamente modificada. No se forman colonias bacterianas, a menos que entren en contacto con una sustancia mutagénica que altera el material genético.
Las pruebas muestran que la presencia de 5-15 mg / L de ClO 2 aumenta la mutagenidad del agua. Es difícil demostrar la mutagenidad del dióxido de cloro y los subproductos del dióxido de cloro, porque las sustancias son biocidas. Los biocidas generalmente matan los organismos indicadores que se utilizan para determinar la mutagenidad.
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