¿Qué tipo de sustancia es el cloruro de sodio? ¿Es perjudicial para el cuerpo humano?
Comparación de hipoclorito de sodio, dióxido de cloro y ozono
Actualmente la desinfección del agua incluye cloro, hipoclorito de sodio, polvo blanqueador, ácido tricloroisocianúrico (dicloroisocianurato de sodio), y dióxido de cloro, peróxido de hidrógeno, ozono y otros medicamentos y métodos, además de algunos métodos como la desinfección ultravioleta.
Debido a que el cloro presenta riesgos de seguridad durante el transporte y almacenamiento; en términos de dosificación cuantitativa, debido a la baja solubilidad del cloro en agua, el cloro se pierde fácilmente y es difícil cumplir con los estándares. Al mismo tiempo, la presión de la botella de cloro gaseoso cambia constantemente, lo que provoca una dosificación imprecisa. El cloro gaseoso se propaga fácilmente y es tóxico para el medio ambiente. La alta actividad del cloro libre puede formar fácilmente tetracloruro de carbono y otros carcinógenos. Por eso, en el ámbito de la desinfección rutinaria, el llamado a cancelar el cloro líquido es cada vez más fuerte y popular.
En lo que respecta a la seguridad del cloro, siempre ha sido un tema sobre el que la gente siempre está alerta. En nuestro país, los accidentes de seguridad relacionados con fugas de tanques de almacenamiento de cloro ocurren casi todos los años. Como producto peligroso, el cloro gaseoso está estrictamente controlado por las agencias de seguridad de varios países. Hace unos años, se produjo un accidente con cloro gaseoso mientras se transportaban botellas de cloro gaseoso en la estación de tren de Sanming, en la provincia de Fujian, lo que provocó la evacuación de emergencia de miles de personas. En algunas piscinas de Beijing, 37 niños fueron ingresados en el hospital porque los operadores fueron descuidados y se quedaron sin cloro durante tres minutos. A las 18:50 del 29 de marzo de 2005, en la ciudad de Huai'an, provincia de Jiangsu, un vehículo de transporte Shandong Lu H-00099 completamente cargado con mercancías peligrosas con cloro líquido llegó a 103 km+300 m de la autopista Beijing-Shanghai y tuvo una colisión con un automóvil Lu QA 000. Provocando que el cloro líquido residual se escape de Lu H-00099. Hasta las 8:00 horas del 31 de marzo, 28 personas habían sido envenenadas y 285 habían sido enviadas al hospital para recibir tratamiento. Después del accidente, los departamentos pertinentes organizaron inmediatamente la evacuación de casi 1.000 aldeanos, lo que provocó que se cerrara la autopista Beijing-Shanghai de Suqian a Baoying durante 20 horas. En Tianjin, China, el uso de cloro está explícitamente prohibido en lugares de entretenimiento públicos.
En muchos países desarrollados del extranjero, como Estados Unidos, Alemania y Japón, existen restricciones estrictas sobre el uso del cloro, que se utiliza principalmente para el tratamiento de aguas residuales. Los lugares públicos y las plantas acuáticas pequeñas y medianas generalmente ya no utilizan cloro líquido, sino hipoclorito de sodio líquido para la desinfección. Por supuesto, también se pueden utilizar otros métodos de desinfección dependiendo de la cantidad de agua utilizada. Por ejemplo, se pueden desinfectar pequeñas cantidades de agua potable mediante métodos como la luz ultravioleta, el ozono y el peróxido de hidrógeno.
Cloro, hipoclorito de sodio, dióxido de cloro y ozono.
2O3 → 3O2
En cuanto a propiedades químicas, el ozono es más oxidante que el oxígeno en medios ácidos, neutros y alcalinos. Debido a esto, el ozono se puede utilizar como biocida para la desinfección y tratamiento de diversos cuerpos de agua. También se puede utilizar para blanquear algodón, lino, papel y eliminar el olor a pelo.
El ozono suele existir en la atmósfera superior y se produce principalmente por la activación de las moléculas de oxígeno por los rayos ultravioleta solares. El ozono en la atmósfera superior tiene un efecto protector sobre la vida en la Tierra, incluidos los humanos. Absorbe los rayos ultravioleta, protegiendo así la vida del daño ultravioleta.
Una pequeña cantidad de ozono se produce cuando se agota el oxígeno y el aire, por lo que también se puede encontrar cerca de motores en funcionamiento, aparatos eléctricos de alto voltaje, etc. Por ejemplo, una fotocopiadora que funcione durante mucho tiempo emitirá algo de ozono. Durante la temporada de tormentas de verano, los rayos que atraviesan el aire también producen algo de ozono.
Para la generación de ozono, el oxígeno O2 se excita y disocia primero para formar oxígeno atómico con alta capacidad de activación. La mayor parte del oxígeno atómico se combina rápidamente en oxígeno O2, pero también hay algunos átomos de oxígeno que reaccionan. con oxígeno O2 para formar ozono O3:
O2 + O → O3
Además, algunos electrodomésticos y automóviles equipados con dispositivos de alto voltaje también producirán trazas de ozono. Debido a que el ozono se descompone, su contenido en el aire es muy pequeño. Sin embargo, dado que las personas necesitan respirar oxígeno en el aire, si el contenido de ozono en el aire ambiente excede 1 μg/m3, dañará directamente la salud humana. Cuanto mayor sea la concentración, mayor será el daño. Por lo tanto, algunos países han impuesto fuertes restricciones al contenido de ozono en el aire ambiente al formular normas de protección ambiental.
El ozono se puede obtener electrolizando ácido sulfúrico a alta intensidad de corriente. A bajas temperaturas, el oxígeno liberado por el ánodo puede contener hasta un 30% de ozono [1]. Sin embargo, este método sólo puede prepararse en pequeñas cantidades en el laboratorio. Debido a que el ácido sulfúrico es un ácido muy fuerte, el electrodo no solo se corroe rápidamente en ácido fuerte, sino que además los materiales no son fáciles de comprar.
A un voltaje cercano a los 20.000V, el oxígeno ozonizado producido a partir de oxígeno puro utilizando los equipos más avanzados del mundo puede contener un 10% de ozono. La mayoría de los generadores de ozono disponibles para el tratamiento y desinfección del agua a pequeña escala ahora obtienen ozono descargando aire comprimido. La concentración de ozono producida por estos equipos no es muy alta, generalmente entre el 1% y el 2%[8].
Debido a la fuerte capacidad de oxidación del ozono, se genera una gran cantidad de energía térmica durante la descarga. El electrodo de descarga es fácil de usar y debe reemplazarse periódicamente. Los electrodos de descarga están fabricados en su mayoría de materiales extremadamente especiales, generalmente compuestos de metales nobles (como el platino) o materiales compuestos de aleaciones con alta resistencia a la oxidación. El dispositivo tiene una capa dieléctrica en la superficie de su electrodo que excita el aire y lo convierte en aire ozonizado a través de una descarga silenciosa. Por lo tanto, un conjunto de equipos de ozono de alta calidad es caro y los equipos con una producción ligeramente mayor superan el millón de yuanes.
El ozono tiene un alto potencial de oxidación y es superior al cloro en términos de capacidad de desinfección oxidativa, sólo superado por el flúor. Por ello, los equipos generadores de ozono también se utilizan en la industria alimentaria y para la desinfección de muy pocos lugares de baño. Recientemente, algunos expertos han sugerido que se puede utilizar para el tratamiento de aguas residuales a pequeña escala, pero después de las pruebas, el efecto del tratamiento no es bueno.
Sabemos que el ozono suele estar en un estado inestable, especialmente su descomposición en el agua aumentará a medida que aumenta la temperatura del agua. Cuando el ozono se descompone en el agua, libera directamente oxígeno monoatómico [O], por lo que tiene un potente efecto de desinfección oxidativa. Debido a sus pequeñas moléculas, el ozono puede difundirse y penetrar rápidamente en las bacterias, esporas y virus del agua, oxidando y descomponiendo eficazmente diversas sustancias tisulares de bacterias, virus y algas. Además, no produce ninguna sustancia con olor distintivo. Puede desempeñar un papel muy bueno en la mejora de la calidad del agua en términos de sabor, olor y color [3]. Esta característica determina que tenga perspectivas de aplicación muy amplias en la industria alimentaria. Por ejemplo, las grandes plantas de producción de agua pura y mineral utilizan generadores de ozono para la desinfección.
Pero para el tratamiento del agua de piscinas, el ozono no es fácilmente soluble en agua, por lo que de todos modos es inestable. Sólo cuando el agua y el ozono se mezclan completamente se puede lograr una desinfección eficaz. Por tanto, es factible utilizar ozono para desinfectar el agua de la piscina. Cuanto mayor sea el agua de la piscina, mayor será el depurador. En términos generales, el volumen de agua de un depurador de almacenamiento dedicado debe representar al menos un tercio del agua de la piscina y ocupar un área relativamente grande. En los países desarrollados, las piscinas son de construcción propia y son muy pequeñas.
Al mismo tiempo, debido a la toxicidad del ozono, la concentración máxima permitida de ozono en el agua de la piscina no excederá los 0,01 ml/L, y la concentración máxima permitida de ozono en el aire no excederá 0,001 mg/m3 (1μg/m3). Por lo tanto, antes de que el agua de desinfección con ozono ingrese a la piscina, se debe utilizar carbón activado para absorber el exceso de ozono. Este método de desinfección no tiene ningún efecto residual de desinfección eficaz en el agua de la piscina. Es necesario instalar un sistema de desinfección de dosificación auxiliar, como hipoclorito, para mantener el cloro residual en el agua de la piscina entre 0,5 y 1,0 mg/L [3]. Entre ellos, el hipoclorito de sodio también puede consumir parte del exceso de ozono puesto en el agua:
O3 + HOCl → Ácido perclórico + O2
Creemos que estas medidas y equipos auxiliares relacionados son Imprescindible para el uso de ozono. El equipo generador es imprescindible para la desinfección de piscinas. Porque la desinfección con ozono afectará el efecto de la desinfección si no alcanza una determinada concentración, pero si excede la concentración especificada, provocará síntomas de intoxicación como dolor de cabeza, mareos, náuseas e incluso vómitos. Según datos médicos relevantes, la exposición prolongada al ozono aumenta cien veces la probabilidad de cáncer. Esto es imaginable en un lugar de baño originalmente destinado al ejercicio.
Se puede observar que aunque el ozono tiene un buen efecto desinfectante, es sólo la zona donde el cuerpo de agua entra en contacto con el ozono. Y debido a que los equipos de desinfección de piscinas, incluidos secadores de aire, generadores de ozono, depuradores de ozono, adsorbentes de carbón activado y otros accesorios importantes, son relativamente complejos, costosos de invertir y tienen un alto nivel de gestión, no muchas unidades pueden permitírselo. .
Las condiciones nacionales básicas de China son una gran población, un vasto territorio y escasos recursos hídricos. China es también el país económicamente en desarrollo más grande del mundo en la actualidad. Esto también determina que la construcción de piscinas en nuestro país sea principalmente pública. Sólo construyendo piscinas más grandes podremos satisfacer las necesidades de vida de la población. Una piscina relativamente grande puede resolver el problema del flujo relativamente concentrado de nadadores y los bajos niveles de consumo, logrando así el propósito de reducir costos. También proporcionaría a los residentes un lugar conveniente para hacer ejercicio. Pero en esta situación realista, el uso de generadores de ozono para desinfectar piscinas grandes suele generar más pérdidas que ganancias. Según nuestra investigación, el efecto de desinfección con ozono de muchas grandes instalaciones de natación no es bueno. En verano se producen graves fenómenos de barro y agua, y la mayoría de ellas quedan fuera de servicio al cabo de un año.
Además, el ozono tiene requisitos similares al cloro para el rango de pH del agua y no puede adaptarse a la calidad del agua alcalina, lo que sólo acelerará la descomposición del ozono. Además, la desinfección con ozono del agua de la piscina también provocará una gran corrosión en las tuberías de hierro. Los átomos de oxígeno altamente reactivos pueden formar fácilmente óxido de hierro con el hierro.
Además, desde la perspectiva del uso real, los generadores de ozono consumen mucha energía y tienen una vida útil relativamente corta, que es de aproximadamente un año de uso normal. El mantenimiento y el reemplazo son frecuentes, y el costo de ellos. cada reemplazo también es alto. En este sentido, encontramos que algunas unidades que utilizaban generadores de ozono (incluida la piscina Yingdong de Beijing construida para los Juegos Asiáticos) tuvieron que modificar posteriormente sus equipos de desinfección. Quizás estos factores hayan limitado en gran medida la promoción y aplicación de equipos de desinfección con ozono.
Conclusión
En resumen, desde la perspectiva de la tendencia de desarrollo de los equipos de desinfección, por supuesto es necesario elegir un mejor método de desinfección que no sea tóxico, no contaminante, De bajo costo y seguro de usar, es relativamente ideal. Sin embargo, todo desinfectante tiene sus ventajas y desventajas. En términos de capacidad de desinfección, tanto el ozono como el hipoclorito de sodio son buenos, pero el ozono es ligeramente más rápido que el hipoclorito de sodio en la esterilización y no produce muchas sustancias olorosas en la calidad del agua. Sin embargo, el hipoclorito de sodio en forma líquida es más fácil de manejar que el ozono. . También puede garantizar plenamente que la calidad del agua cumpla con los estándares. En cuanto al espacio que ocupa el equipo, casi no hay diferencia entre los dos, excepto que el generador de hipoclorito de sodio requiere de uno a dos o tres metros cuadrados más de espacio para almacenar sal que el generador de ozono. Desde la perspectiva de inversión y uso de equipos, los generadores de hipoclorito de sodio tienen más ventajas que el ozono en la desinfección, con mucha menos inversión, solo una quinta parte del ozono. El equipo funciona de manera más estable y tiene una vida útil de más de 20 años. Desde la perspectiva de los costos operativos, los generadores de hipoclorito de sodio consumen menos energía y son fáciles de mantener.
Ya sea cloro gaseoso, ozono gaseoso o dióxido de cloro gaseoso, no solo tiene problemas de difusión y fugas, sino que su solubilidad es pobre, lo que dificulta agregar productos químicos de manera tan conveniente y precisa como los desinfectantes líquidos como como hipoclorito de sodio. En términos generales, la presión del gas que forman a través del generador es casi la presión atmosférica, no mucho más alta que la presión atmosférica. No hay una presión similar a la del cloro líquido y no existe un equipo de dosificación como un clorador al vacío, por lo que es difícil de lograr. él.
El dióxido de cloro se ha utilizado ampliamente como desinfección del agua en los últimos años, pero tiene muchos aspectos insatisfactorios. Los resultados reales de la aplicación difieren mucho de los resultados del laboratorio. La calidad del agua medicada no cumplía con los estándares requeridos y su seguridad también era muy pobre. Estas deficiencias están estrechamente relacionadas con las propiedades y tecnología de aplicación del dióxido de cloro, así como con el nivel de conocimiento de los administradores de equipos existentes en las unidades de demanda. En la actualidad, el país no ha formulado una norma nacional de producto relativamente completa y unificada para el dióxido de cloro, y no puede determinar un conjunto de las soluciones efectivas más maduras y factibles. Aunque se han celebrado varias conferencias sobre el dióxido de cloro en todo el país, las características inestables del dióxido de cloro indican que el mecanismo por el que el dióxido de cloro participa en el blanqueo y la desinfección necesita más investigación. El dióxido de cloro se utiliza en el campo de la desinfección al igual que el ozono. la etapa de exploración y mejora del producto.
El hipoclorito de sodio sigue siendo un biocida relativamente estable y fiable. Después de años de desarrollo y mejora, el generador de hipoclorito de sodio ha establecido estándares nacionales estrictos y se ha convertido en un equipo relativamente completo y práctico digno de promoción a gran escala.
Datos de referencia
[1][Inglés] C. Chambers A.K. Holiday Inorganic Chemistry Peking University Press 1987, 9, primera edición.
[2] "Corrosión y protección de metales en sistemas de agua de refrigeración industrial" de Zhou Ben Chemical Industry Press, 1993, 10, primera edición.
[3] Desinfección de piscinas de Zhang Ruliang, Instituto de Diseño Arquitectónico de Beijing, 1989, 10.
[4] "Manual de propiedades físicas y químicas de sustancias inorgánicas y ecuaciones de reacción importantes", editado por Liu Yu, Chengdu University of Technology Press, abril de 1993, primera edición, p252.
【5】El consumo prolongado de agua del grifo que contiene cloro puede aumentar el riesgo de cáncer, Knowledge Encyclopedia 1999.
[6] Huang Luo Yueping "Investigación sobre subproductos de la desinfección del agua potable en Australia" Tecnología de purificación de agua Volumen 17N.4 199P39.
[7] "Inorganic Chemistry", editado por la Oficina de Investigación y Enseñanza de Química Inorgánica de la Universidad de Tianjin, Higher Education Press, 2ª edición de abril de 1994.
[8] "Manual del ingeniero de tratamiento de agua" editado por Tang Shouyin, Dai Youzhi y otros, primera edición de Chemical Industry Press, abril de 2000.