Soluțiile de hipoclorit de sodiu sunt

prepararea unor combinații chimice cum sunt clorhidrinele. Efectul decolorant depinde de valoarea ph

ului. La pH= 9-12, hipocloritul de sodiu de

pentru clorinarea celulozei cu conținut

de hipoclorit se datorește unui proces de oxidare, in care rolul principal este jucat de acidul

separat prin hidroliza sau acidulare. Albirea se

produși de substituție.

Hipocloriții sunt produși labili. Stabilitatea lor depinde de alcalinitatea si de temperatura

de prezenta unor catalizatori si de

eliberarea oxigenului are loc conform

ClO-=Cl

-+1/2O2

Daca pH-ul soluției este scăzut

2HOCl+ClO-=ClO3

-+2H

++2Cl

-

Soluțiile de hipoclorit de sodiu, fara excese de hidroxid, se descompun prin pierderea clorului

activ. Excesul de hidroxid împiedica

se accepta un conținut de hidroxid de sodiu in exces in limitele 4

Temperatura ridicata acționează

oxigen(reacția 5.8.). Daca încălzirea

clorurii(5.9.). Influenta temperaturii asupra descompunerii in timp a hipocloritului

in figura 5.15.

Fig. 5.15. Descompunerea hipocloritului de sodiu în funcţie de temperatura şi timp (sol

315 g/l NaClO, 30 g/l NaOH, 30 g/l Na

de hipoclorit de sodiu sunt utilizate pentru decolorare, dezinfecție, precum si pentru

chimice cum sunt clorhidrinele. Efectul decolorant depinde de valoarea ph

12, hipocloritul de sodiu de utilizează pentru albirea fibrelor de celuloza, iar la

ținut de lignina si a fibrelor animale. Acțiunea decoloranta a

unui proces de oxidare, in care rolul principal este jucat de acidul

separat prin hidroliza sau acidulare. Albirea se realizează si prin participarea clorului la formarea unor

labili. Stabilitatea lor depinde de alcalinitatea si de temperatura

enta unor catalizatori si de acțiunea luminii. In prezenta catalizatorilor, la temperatura ridicata,

eliberarea oxigenului are loc conform reacției:

scăzut, are loc formarea cloratului conform reacției:

de hipoclorit de sodiu, fara excese de hidroxid, se descompun prin pierderea clorului

împiedica reacția de descompunere. Pentru soluții care con

de hidroxid de sodiu in exces in limitele 4-6g/L.

ționează asupra hipocloritului descompunându-l

încălzirea este lenta, descompunerea duce la formarea cl

clorurii(5.9.). Influenta temperaturii asupra descompunerii in timp a hipocloritului de sodiu este redata

Descompunerea hipocloritului de sodiu în funcţie de temperatura şi timp (sol

NaOH, 30 g/l Na2CO3)

, precum si pentru

chimice cum sunt clorhidrinele. Efectul decolorant depinde de valoarea ph-

pentru albirea fibrelor de celuloza, iar la pH=4-2,

decoloranta a soluțiilor

unui proces de oxidare, in care rolul principal este jucat de acidul hipocloros

si prin participarea clorului la formarea unor

labili. Stabilitatea lor depinde de alcalinitatea si de temperatura soluției,

luminii. In prezenta catalizatorilor, la temperatura ridicata,

5.8.

5.9.

de hipoclorit de sodiu, fara excese de hidroxid, se descompun prin pierderea clorului

conțin 150 g/L NaClO

cu degajare de

este lenta, descompunerea duce la formarea cloratului si

de sodiu este redata

Descompunerea hipocloritului de sodiu în funcţie de temperatura şi timp (sol. inițiala

Lumina acționează similar cu temperatura, putând descompune hipocloritul cu formare de

oxigen sau de clorat. Unii catalizatori, cum ar fi oxizii de cobalt, de nichel, de cupru, de plumb precum si

unele substante organice, cauciuc, glucoza, formol, etc. accelerează descompunerea hipocloritului. Ionii

de cobalt, nichel, cupru, mangan si fier, accelerează descompunerea chiar daca se găsesc in concentrații

de ordinul 0,0001%.

Soluțiile de hipoclorit se pot prepara prin procedee chimice si electrochimice.

Procedeul chimic de preparare a hipocloritului de sodiu

Soluțiile de hipoclorit de sodiu se obțin prin acțiunea clorului asupra soluțiilor de carbonat sau

hidroxid de sodiu, sau prin reacția dintre hipocloritul de calciu si carbonatul sau sulfatul de sodiu.

Reacțiile care au loc sunt următoarele:

2Na2CO3+Cl2+H2O=NaClO+NaCl+2NaHCO3 5.10

2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O 5.11

Ca(ClO)2+CaCl2+2Na2CO3=2NaClO+2NaCl+2CaCO3 5.12

Ca(ClO)2+CaCl2+2Na2SO4=2NaClO+2NaCl+2CaSO4 5.13

Procedeul cel mai răspândit are la baza reacția de clorurare a soluțiilor de hidroxid de sodiu. Pentru

ca reacția de clorurare sa se desfășoare in direcția formarii hipocloritului cu randamente mari si pentru a

obține produs care sa nu se descompună in timpul fabricării sau depozitarii, trebuie sa se respecte

următoarele condiții:

- Concentrația soluției de hidroxid de sodiu trebuie sa fie de 215-220 g/L;

- Temperatura in timpul procesului de clorurare sa nu depaseasca 35C;

- Absorbția clorului in timpul procesului de clorurare sa se efectueze sub un debit constant pentru

a evita suprasaturările locale cu clor, care duc la descompunerea hipocloritului, datorita creșterii

temperaturii;

- Impuritățile din soluția de hidroxid de sodiu si materialele utilizate in constructia utilajelor si a

traseelor tehnologice nu trebuie sa favorizeze reacțiile de descompunere catalitica a produsului;

- Soluția de hipoclorit de sodiu obținuta trebuie sa cantina cel mult 160-180 g/L clor activ si un

exces de hidroxid sub 4-6 g/L (valoarea pH-ului minim 10)

- Reacția fiind exoterma (~345 kcal/kg clor), soluția trebuind răcita in timpul clorurării.

1 – vas pentru prepararea soluţiei de hidroxid de sodiu; 2 – răcitor; 3 – pompă centrifugă; 4 –

rezervor pentru hipoclorit de sodiu; 5 – pompă centrifugă; 6 – coloană de absorbţie; 7 – răcitor

pentru soluţie de hipoclorit; 8 – ventilator.

Fig. 5.14. Schema tehnologica de fabricare a hipocloritului de sodiu(L. Filipescu, R. Filip,

Tehnologia produselor sodice si clorosodice, Ed. Tehnica, București, 1986)

Instalațiile industriale de fabricare a hipocloritului de sodiu utilizează drept materii prime hidroxid

de sodiu sub forma de soluție cu concentrația 220 g/L si clor gazos uscat diluat cu gaze nelichefiate de la

instalația de lichefiere a clorului.

Hidroxidul de sodiu, cu concentrația de 50% NaOH, se diluează cu apa demineralizata prin

recirculare in rezervorul (1). Pentru preluarea efectului termic de diluare, soluția se raceste in

schimbătorul de căldura (2). După ce s-a ajuns la concentrația de 220g/l soluția se trimite in rezervorul

de preparare a hipocloritului de sodiu( rezervorul de sarja4)

Procesul de clorurare are loc in turnul (6) umplut cu inele ceramice. Pe la partea inferioara se

introduce clorul, iar pe la partea superioara se stropește soluția. Circulația fluidelor se realizează in

contracurent. Gazele nereactionate se evacuează direct in atmosfera, sau sunt aspirate si evacuate cu un

ventilator. Soluția se scurge in rezervorul de șarja(4), de unde, cu pompa centrifuga (5), se recircula la

partea superioara a turnului, după ce in prealabil se raceste la 30 C in răcitorul (7). Ca agent de răcire se

utilizează apa. La începutul reacției, când soluția de hidroxid de sodiu este mai concentrata, clorul se

poate introduce cu debit mai mare, fora însa a depăși temperatura de 35 C in turnul de clorurare. Pe

măsură ce clorurarea avansează, se reduce debitul de clor sau se mărește densitatea de stropire cu

soluție. Terminarea reacției se constata prin control analitic de laborator. La terminarea reacției, se

oprește admisia clorului in turn, se oprește pompa de recirculare si soluția de hipoclorit se trimite in

rezervoarele de depozitare. Acestea sunt construite de obicei sub forma cilindrica si sunt prevăzute la

partea superioara cu un sistem de stropire a mantalei cu apa de răcire, pentru a menține temperatura

soluției in timpul depozitarii la valori sub 30 C. instalația funcționează in șarje. In timpul operării trebuie

respectate condițiile impuse pentru evitarea reacțiilor de descompunere a hipocloritului. In caz contrar,

se obțin soluții de culoare roșcata, cu conținut redus de clor activ, care daca nu sunt utilizate imediat se

descompun in timp foarte scurt.

Utilajele si traseele prin care se vehiculează hipocloritul se construiesc din materiale ceramice,

otel ebonitat, otel emailat, materiale plastice sau titan.

Procedeul electrochimic de fabricare a hipocloritului de sodiu

Procedeul anodic de formare a clorului in celulele de electroliza a soluțiilor apoase de clorura de

sodiu este insolit de o serie de reacții secundare. Din studiul reacțiilor secundare s-a stabilit necesitatea

separării spațiului anodic de cel catodic cu diafragma, pentru a se putea obține clor la anod, hidrogen la

catod si hidroxid de sodiu in electrolit. In cazul in care nu se separa cele doua spatii, clorul degajat la

anod se poate combina direct cu hidroxidul de sodiu din soluție, cu formare de hipoclorit de sodiu

conform reacției 5.11. In soluția neutra sau alcalina ionii de hipoclorit se pot descărca cu ușurința la

anod (datorita potențialului lor de separare mai mic decât al ionilor de clor) si procesul global de

electroliza se desfasoara in direcția formarii cloratului de sodiu. Mersul procesului de electroliza a unei

soluții neutre saturate de clorura de sodiu in celule cu catod solid fara diafragma de separare a spațiului

anodic de cel catodic este redat in figura 5.12. La începutul procesului de electroliza are loc formarea

hipocloritului (curba III) a cărui concentrație creste rapid. Creșterea conținutului de hipoclorit din soluție

determina descărcarea ionilor hipoclorit cu formarea cloratului (curba IV) si cu descărcarea oxigenului

(curba II). Randamentul de curent al oxigenului activ (curba I), dat de suma hipoclorit –clorat, scade

treptat pana la valoarea constanta de 66,6%. In continuare procesul de electroliza se desfasoara cu

formare de clorat.

Pentru a obține soluții cu conținut cat mai mare in hipoclorit, este necesar sa se atingă cat mai târziu

starea staționara, ceea ce se poate realiza in următoarele condiții:

- Utilizarea soluțiilor concentrate de clorura de sodiu, pentru a favoriza descărcarea ionilor Cl- si

formarea de hipoclorit, in detrimentul descărcării ionilor ClO- cu formare de ClO3

-(pana la 15%

NaCl);

- Soluția de clorura de sodiu trebuie sa aibă pH neutru, pentru a menține in vecinătatea anodului

valori scăzute ale concentrației ionilor ClO-. In soluție acida, este favorizata oxidarea chimica a

hipocloritului la clorat, iar in soluție alcalina, ca urmare a desfasurarii reacției de hidroliza spre

formarea ionilor hipoclorit, are loc creșterea concentrației acestor ioni in soluție;

- Temperatura de lucru sa fie cat mai scăzuta pentru a evita desfășurarea reacției de oxidare

chimica a hipocloritului la clorat(~21 C);

- Densitatea anodica de curent sa fie ridicata pentru a favoriza descărcarea ionilor Cl-in

detrimentul ionilor hipoclorit

- Materialul anodic sa prezinte supratensiune scăzuta pentru ionii Cl-. In acest scop, se utilizează

anozi din platina platinata;

- Evitarea reducerii ionului ClO- la catod:

ClO-+H2O+2e

-=Cl

-+2HO

-

In acest scop, in soluția de clorura de sodiu se introduc

calciu, uleiuri sulfonate, etc.) care au rolul de a forma pe catod un strat de

ionilor hipoclorit si favorizând descărcarea

Procesul de electroliza a solu

celule construite din gresie, faianța

trepte se asiza pereții de separare din sticla sub care se

plasa de platina cu 10% iridiu. La partea de jos se

anod si catod se asiza bastoane din sticla pentru a evita

leagă la sursa de curent, sunt construi

sticla, se lasă canale de circulație a

ajunge la concentrația stabilita de hipoclorit de sodiu.

40 de celule legate in serie.

Celulele funcționează la tensiuni de 4,5

concentrația hipocloritului, care variază

pentru o tona de clor activ este de ~5500

1 – vas de ceramică; 2 – electrozi din grafit; 3

de ceramică exterior; 7 – serpentine de răcire, de plumb.

de clorura de sodiu se introduc substanțe(cromat de potasiu, clorura de

calciu, uleiuri sulfonate, etc.) care au rolul de a forma pe catod un strat de protecție, împiedicând

descărcarea ionilor H+.

soluțiilor de clorura de sodiu, cu formarea hipocloritului se

ța sau beton. Fundul celulei este construit in trepte succesive. Intre

de separare din sticla sub care se montează electrozii bipolari

plasa de platina cu 10% iridiu. La partea de jos se montează anodul, iar deasupra acestuia, catodul. Intre

bastoane din sticla pentru a evita scurtcircuitarea. Electrozii terminali, care se

construiți din grafit. Pe partea laterala a celulei, in dreptul

a soluției de clorura de sodiu, care se recircula după

stabilita de hipoclorit de sodiu. Instalația de electroliza se compune de obicei din

la tensiuni de 4,5-6,0 V, cu randamente de curent ~68-

variază in limitele 15-30 g clor activ per litru. Consumul de energie

pentru o tona de clor activ este de ~5500-6000 kwh.

electrozi din grafit; 3 – plăci de sticlă; 4 – găuri; 5 – locuri de scurgere; 6

serpentine de răcire, de plumb.

(cromat de potasiu, clorura de

împiedicând difuzia

de clorura de sodiu, cu formarea hipocloritului se realizează in

sau beton. Fundul celulei este construit in trepte succesive. Intre

electrozii bipolari confecționați din

anodul, iar deasupra acestuia, catodul. Intre

scurtcircuitarea. Electrozii terminali, care se

din grafit. Pe partea laterala a celulei, in dreptul pereților de

după răcire, pana se

de electroliza se compune de obicei din

-85%, in funcție de

30 g clor activ per litru. Consumul de energie

locuri de scurgere; 6 – vas