Natriumhypochloriet
Natriumhypochloriet (NaOCl) is een verbinding die effectief kan worden gebruikt voor waterzuivering. Het wordt op grote schaal gebruikt voor oppervlaktereiniging, bleken, geurverwijdering en waterdesinfectie.
Wanneer werd natriumhypochloriet ontdekt?
Natriumhypochloriet heeft een lange geschiedenis. Rond 1785 ontwikkelde de Fransman Berthollet vloeibare bleekmiddelen op basis van natriumhypochloriet. Het bedrijf Javel introduceerde dit product en noemde het “likeur de Javel”. In eerste instantie werd het gebruikt om katoen te bleken. Vanwege zijn specifieke eigenschappen werd het al snel een populaire compound. Hypochloriet kan vlekken van kleding op kamertemperatuur verwijderen. In Frankrijk staat natriumhypochloriet nog steeds bekend als “eau de Javel”.
Wat zijn de kenmerken van natriumhypochloriet?
Natriumhypochloriet is een heldere, enigszins gelige oplossing met een karakteristieke geur.
Natriumhypochloriet heeft een relatieve dichtheid van 1,1 (5,5% waterige oplossing).
Als bleekmiddel voor huishoudelijk gebruik bevat het meestal 5% natriumhypochloriet (bij een pH van rond de 11 is het irriterend). Als het meer geconcentreerd is, bevat het een concentratie van 10-15% natriumhypochloriet (met een pH van rond de 13 brandt het en is het corrosief).
Natriumhypochloriet is onstabiel. Chloor verdampt met een snelheid van 0,75 gram actief chloor per dag uit de oplossing. Vervolgens valt verhit natriumhypochloriet uiteen. Dit gebeurt ook wanneer natriumhypochloriet in contact komt met zuren, zonlicht, bepaalde metalen en giftige en corrosieve gassen, waaronder chloorgas. Natriumhypochloriet is een sterke oxidator en reageert met brandbare verbindingen en reductoren. Natriumhypochlorietoplossing is een zwakke base die ontvlambaar is.
Met deze eigenschappen moet rekening worden gehouden tijdens transport, opslag en gebruik van natriumhypochloriet.
Wat gebeurt er met de pH-waarde als natriumhypochloriet wordt toegevoegd aan water?
Door de aanwezigheid van natronloog in natriumhypochloriet wordt de pH van het water verhoogd. Wanneer natriumhypochloriet oplost in water, ontstaan twee stoffen die een rol spelen bij oxidatie en desinfectie. Dit zijn hypochloorzuur (HOCl) en het minder actieve hypochlorietion (OCl-). De pH van het water bepaalt hoeveel hypochloorzuur er wordt gevormd. Terwijl natriumhypochloriet wordt gebruikt, wordt zoutzuur (HCl) gebruikt om de pH te verlagen. Als alternatief voor azijnzuur kan zwavelzuur (H2SO4) worden gebruikt. Bij gebruik van zwavelzuur worden minder schadelijke gassen geproduceerd. Zwavelzuur is een sterk zuur dat sterk reageert met basen en dat zeer corrosief is.
Hoe kan natriumhypochloriet worden geproduceerd?
Natriumhypochloriet kan op twee manieren worden geproduceerd:
– Door zout op te lossen in onthard water, wat resulteert in een geconcentreerde pekeloplossing. De oplossing wordt geëlektrolyseerd en vormt een natriumhypochlorietoplossing in water. Deze oplossing bevat 150 g actief chloor (Cl2) per liter. Tijdens deze reactie wordt ook het explosieve waterstofgas gevormd.
– Door chloorgas (Cl2) toe te voegen aan natronloog (NaOH). Wanneer dit is gebeurd, worden natriumhypochloriet, water (H2O) en zout (NaCl) geproduceerd volgens de volgende reactie:
Cl2 + 2NaOH + → NaOCl + NaCl + H2O
Wat zijn de toepassingen van natriumhypochloriet?
Natriumhypochloriet wordt op grote schaal gebruikt. Bijvoorbeeld in de landbouw, chemische industrie, verf- en kalkindustrie, voedingsindustrie, glasindustrie, papierindustrie, farmaceutische industrie, kunststofindustrie en afvalverwijderingsindustrie. In de textielindustrie wordt natriumhypochloriet gebruikt om textiel te bleken. Het wordt soms toegevoegd aan industrieel afvalwater. Dit wordt gedaan om geurtjes te verminderen. Hypochloriet neutraliseert zwavelwaterstofgas (SH) en ammoniak (NH3). Het wordt ook gebruikt om cyanidebaden in de metaalindustrie te ontgiften. Hypochloriet kan worden gebruikt om de groei van algen en schaaldieren in koeltorens te voorkomen. Bij waterbehandeling wordt hypochloriet gebruikt om water te desinfecteren. In huishoudens wordt hypochloriet veelvuldig gebruikt voor de zuivering en desinfectie van het huis.
Hoe werkt natriumhypochloriet desinfectie?
Door hypochloriet aan water toe te voegen, wordt hypochloorzuur (HOCl) gevormd:
NaOCl + H2O → HOCl + NaOH-
Hypochloorzuur wordt verdeeld in zoutzuur (HCl) en zuurstof (O). Het zuurstofatoom is een zeer sterke oxidator.
Natriumhypochloriet is effectief tegen bacteriën, virussen en schimmels. Natriumhypochloriet desinfecteert op dezelfde manier als chloor.
Hoe wordt natriumhypochloriet in zwembaden toegepast?
Natriumhypochloriet wordt in zwembaden toegepast voor waterdesinfectie en oxidatie. Het heeft als voordeel dat micro-organismen er geen weerstand tegen kunnen opbouwen. Natriumhypochloriet is effectief tegen legionellabacteriën en biofilm, waarin legionellabacteriën zich kunnen vermenigvuldigen.
Onderchlorigzuur ontstaat door de reactie van natriumhydroxide met chloorgas.In water wordt het zogenaamde “actieve chloor” gevormd.
Er zijn verschillende manieren om natriumhypochloriet te gebruiken. Voor zoutelektrolyse op locatie wordt een zoutoplossing (NaCl) in water toegepast. Er worden natrium- (Na +) en chloride- (Cl-) -ionen geproduceerd.
4NaCl- → 4Na + + 4Cl-
Door de zoute oplossing over een elektrolysecel te leiden, vinden de volgende reacties plaats aan de elektroden:
2Cl- → Cl2 + 2e- 2H2O + 2e- → H2 + 20H –
2H20 → O2 + 4H ++ 4e-
Vervolgens reageren chloor en hydroxide tot hypochloriet:
OH- + Cl2 → HOCl + Cl-
Het voordeel van het zoutelektrolysesysteem is dat er geen transport of opslag van natriumhypochloriet is vereist. Wanneer natriumhypochloriet lange tijd wordt opgeslagen, wordt het inactief. Een ander voordeel van het proces ter plaatse is dat chloor de pH verlaagt en er geen ander zuur nodig is om de pH te verlagen. Het geproduceerde waterstofgas is explosief en dientengevolge is ventilatie nodig om uitzetting te voorkomen. Dit systeem is traag en er moet een buffer van extra hypochloorzuur worden gebruikt. Het onderhoud en de aanschaf van het elektrolysesysteem is veel duurder dan natriumhypochloriet.
Wanneer natriumhypochloriet wordt gebruikt, wordt azijnzuur of zwavelzuur aan het water toegevoegd. Een overdosis kan giftige gassen produceren. Als de dosering te laag is, wordt de pH te hoog en kan het de ogen irriteren.
Omdat natriumhypochloriet zowel wordt gebruikt om vervuilingen (urine, zweet, cosmetica) te oxideren als om pathogene micro-organismen te verwijderen, hangt de vereiste concentratie van natriumhypochloriet af. over de concentraties van deze verontreinigingen. Vooral de hoeveelheid organische vervuiling bepaalt de benodigde concentratie. Als het water wordt gefilterd voordat natriumhypochloriet wordt aangebracht, is er minder natriumhypochloriet nodig.
Wat zijn de gezondheidseffecten van natriumhypochloriet?
Blootstelling
Er is geen drempelwaarde voor blootstelling aan natriumhypochloriet. Na blootstelling aan natriumhypochloriet treden verschillende gezondheidseffecten op. Mensen worden blootgesteld aan natriumhypochloriet door inademing van aerosolen. Dit veroorzaakt hoesten en keelpijn. Na inslikken van natriumhypochloriet zijn de effecten buikpijn, een branderig gevoel, hoesten, diarree, keelpijn en braken. Natriumhypochloriet op huid of ogen veroorzaakt roodheid en pijn. Na langdurige blootstelling kan de huid gevoelig worden. Natriumhypochloriet is giftig voor waterorganismen. Het is mutageen en zeer giftig als het in contact komt met ammoniumzouten.
Natriumhypochloriet in zwembaden
De concentratie natriumhypochloriet die in zwembaden wordt aangetroffen is over het algemeen niet schadelijk voor mensen. Als er te veel chloor in het water zit, verbrandt dit de lichaamsweefsels, wat schade aan de luchtwegen, de maag en de darmen, de ogen en de huid veroorzaakt. Wanneer natriumhypochloriet in zwembaden wordt gebruikt, veroorzaakt het soms rode ogen en geeft het een typische chloorgeur af. Als er veel ureum (een mengsel van urine en zweet) aanwezig is, reageren hypochloorzuur en ureum tot chlooramines. Deze chlooramines irriteren de slijmvliezen en veroorzaken de zogenaamde “chloorlucht”. In de meeste zwembaden worden deze problemen voorkomen door waterzuivering en ventilatie. Oogirritatie verdwijnt na verloop van tijd.
Wat zijn de voor- en nadelen van het gebruik van natriumhypochloriet?
Voordelen
Natriumhypochloriet als desinfectiemiddel heeft de volgende voordelen:
Het kan gemakkelijk en worden opgeslagen en vervoerd wanneer het ter plaatse wordt geproduceerd. De dosering is eenvoudig. Transport en opslag van natriumhypochloriet zijn veilig. Natriumhypochloriet is even effectief als chloorgas voor desinfectie. Natriumhypochloriet vormt een resterend desinfectiemiddel.
Nadelen
Natriumhypochloriet is een gevaarlijke en bijtende stof. Bij het werken met natriumhypochloriet moeten veiligheidsmaatregelen worden genomen om werknemers en het milieu te beschermen. Natriumhypochloriet mag niet in contact komen met lucht, omdat het dan uiteen zal vallen. Zowel natriumhypochloriet als chloor deactiveren Giardia Lambia en Cryptosporidium niet.
Wat is de wetgeving voor natriumhypochloriet?
De regelgeving voor natriumhypochloriet is dezelfde als de regelgeving voor chloor.