Обработка воды при помощи хлора (мнение)
В статье рассматривается взаимодействие хлора с водой. Какие вещества образовываются и как они зависят от значения рН воды.
Хлор при нормальных условиях является двухатомным газом Cl2. При взаимодействии с водой происходит реакция образования хлорноватистой и соляной кислоты.
Cl2 + H2O = HClO + HCl (1)
Хлорноватистая кислота в свою очередь диссоциирует на водород и гипохлорит-ион.
HClO = H+ + ClO— (2)
Данные процессы зависят от рН воды. В процессе образования хлорноватистой кислоты образуется соляная кислота и тем самым уменьшается рН воды. Чем больше соляной кислоты, тем медленнее идет процесс взаимодействия хлора с водой. При определенном значении рН достигается равновесие. И в случае добавления в воду кислоты начинает происходить обратный процесс. Из воды начинает выделяться хлор. Но если в воду добавить щелочь и компенсировать образующиеся кислоты, то процесс взаимодействия хлора с образованием гипохлорит иона будет продолжаться до полного перехода хлора в гипохлорит ион.
Это можно проиллюстрировать при помощи графиков зависимости форм содержания хлора в воде от значения рН воды. На рисунке 1 изображен данный график.
Они были построены следующим способом.
Константа диссоциации хлора по уравнению (1) равна 0,788*10-3 (при 25 С0). Константа диссоциации хлорноватистой кислоты 5*10-8 (при 25 С0). Соответственно можно записать следующие уравнения.
где,
3,1 = — log (0,788*10-3)
7,3 = — log (5*10-8)
По данным уравнениям, задаваясь различными значениями хлора, хлорноватистой кислоты и гипохлорит иона, были рассчитаны значения рН. Графики данных уравнений представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 Формы хлора в воде в зависимости от значения рН
Теперь наглядно можно проследить в каких формах находится хлор в воде в зависимости от ее значения рН.
Работая с материалами по теме обеззараживания воды хлором можно прийти к выводу, что наибольший обеззараживающий эффект проявляется для диапазона рН обрабатываемой воды от 7,0 до 7,6. Хотя указывается, что обеззараживающие свойства проявляет только гипохлорит ион (СlО—), который начинает появляться в обработанной воде от рН = 5,2 и выше. Следуя этой логике можно сделать вывод, что чем выше рН воды, тем выше эффект обеззараживания. Но практическое применение показывает, что наибольший эффект обеззараживания достигается в диапазоне рН от 7,0 до 7,6.
Почему так может быть?
На графике можно увидеть, что значению рН = 7,3 соответствует одинаковое процентное содержание в воде хлорноватистой кислоты и гипохлорита. Т.е. ровно половина кислоты подверглось диссоциации с образованием гипохлорита. Указывается, что именно хлорноватистая кислота проявляет большие дезинфицирующие свойства по сравнению с гипохлоритом. Что довольно странно, учитывая тот факт, что гипохлорит выделяет атомарный кислород, который является сильнейшим окислителем. Или также высказывается мнение, что гипохлорит ион в щелочной среде быстро разлагается с образованием газообразного кислорода, и из-за этого бактерицидное действие снижается с повышением рН воды. Вероятно, оба процесса имеют место быть, и поэтому нахождение в воде и гипохлорит иона и хлорноватистой кислоты примерно в одинаковых количествах обеспечивают максимальную эффективность процессе обеззараживания. Еще следует добавить, что повышение рН воды будет способствовать окислению органических кислот. Вероятно, в этом случае значительная часть атомарного кислорода будет тратиться на окисление органики, и поэтому будет требоваться больший расход активного хлора и более продолжительное время реакции. При меньших значениях рН органика более устойчива и большая часть атомарного кислорода гипохлорита расходуется на обеззараживание воды.
В любом случае, при учете всех возможных мнений, именно примерно равный баланс между хлорноватистой кислотой и гипохлоритом оказывается наиболее эффективным для целей обеззараживания воды. Этот баланс достигается при значении рН воды в диапазоне 7,0 – 7,6.
