Что происходит при взаимодействии воды с хлором

При растворении газообразного хлора в воде при обычной температуре до 50% растворенного хлора гидролизуется с образованием сильной хлороводородной и слабой хлорноватистой кислоты НСЮ:

При электролизе (без мембраны) раствора хлорида натрия получается хлор, реагирующий с водой по этому уравнению. Этот раствор называют хлорной водой. Хлорноватстая кислота НСЮ разлагается при действии света на кислород и хлороводородную кислоту:

Слабая хлорноватистая кислота НСЮ — сильный окислитель и применяется для обеззараживания воды и отбелки тканей. Соли хлорноватистой кислоты, гипохлориты, в водных растворах ведут себя как очень сильные окислители. При добавлении к раствору хлора в воде гидроксида натрия NaOH образуется раствор гипохлорита натрия NaCIO (и хлорида натрия), который используется для беления бумаги тканей.

Гипохлорит натрия NaCIO получают также электролизом раствора хлорида натрия. Кристаллический NaCIO-5Н₂0 реагирует с органическими веществами взрывоподобно, и его используют как дезинфицирующее средство. Подобным образом ведет себя гипохлорит калия. Гипохлориты получаются также при пропускании хлора через растворы карбонатов натрия или калия. Если используется гидроксид кальция, образуется хлорная известь, соль хлороводородной и хлорноватистой кислот:

Иногда хлорную известь считают смесью Са(ОС1)₂, СаС1₂ и Са(ОН)₂. Можно встретить и такую формулу: Са(СЮ)₂СаС1₂*2НС1.

Хлорная известь — распространенное дезинфецирующее средство. У свежеприготовленной хлорной извести содержание активного хлора (в группе -ОС1) достигает 38%. На свету и во влажном состоянии она постепенно разлагается, выделяя хлор. Влажная хлорная известь за год теряет около 10% активного хлора.

Дезинфицирующее действие хлорной извести иногда объясняют тем, что на воздухе она в реакции с углекислым газом выделяет оксид хлора С1₂0:

Хлорноватистая кислота в водном растворе неустойчива. Ее разложение может идти по нескольким параллельным реакциям, в которых образуются кислород, оксид хлора С1₂0 и хлорноватая кислота НСЮ₃:

Скорости этих реакций неодинаковы и зависят от условий их проведения. При освещении преобладает первая реакция. Образующийся атомный кислород действует как сильный окислитель или превращается в молекульный кислород 0₂.

При введении в раствор водоотнимающих средств, т.е. при увеличении концентрации хлорноватистой кислоты, образуется оксид хлора С1₂0, который при обычных условиях представляет собой газ, распадающийся на простые вещества. С1₂0 — сильный окислитель. При соприкосновении его с органическими веществами может произойти взрыв. В реакции с водой оксид хлора образует хлорноватистую кислоту НСЮ.

При нагревании раствора НСЮ образуется раствор сильных хлорноватой НСЮ₃ и хлороводородной кислот:

Хлорноватая кислота в свободном состоянии не получена, является сильной кислотой и сильным окислителем в водном растворе. Ее соли, хлораты, в растворе не проявляют окислительные свойства.

При действии на раствор бертолетовой соли диоксидом серы S0₂ или другими восстановителями образуется диоксид хлора С10₂.

При нагревании хлората калия КСЮ₃ возможно прохождение двух параллельных реакций. В присутствии катализатора диоксида марганца Мп0₂ образуется кислород:

Без катализатора протекает реакция с образованием перхлората калия, соли хлорной кислоты НСЮ₄:

При действии на КСЮ₄ концентрированной серной кислотой образуется хлорная кислота НСЮ₄ — очень сильный окислитель и самая сильная кислота в водном растворе. Безводная хлорная кислота неустойчива и взрывоопасна, но в разбавленных растворах устойчива. Водные растворы ее солей, перхлоратов, устойчивы.

Перхлорат-ион СЮ₄ — крайне слабый лиганд, поэтому хлорная кислота используется при изучении водных растворов катионов, когда важно иметь в растворе гидратированные катионы, а не комплексные катионы с лигандами-анионами.

Хлорноватистая кислота НСЮ, хотя и слабый окислитель, тем не менее отличается быстротой окислительного действия. Хотя хлорная кислота НСЮ₄ — самый сильный из неорганических окислителей, ее действие в водном растворе протекает довольно медленно (но если в склянку с концентрированной хлорной кислотой попадет пылинка органического вещества, последует сильнейший взрыв).

Столь сильная разница в кинетическом поведении двух кислот объясняется тем, что в хлорноватистой кислоте НСЮ доступ восстановителя к атому хлора почти свободен, а в хлорной кислоте НС10₄ атом хлора в семивалентном состоянии закрыт четырьмя атомами кислорода, что препятствует сближению его с частицей восстановителя (энтропия активации).

Отметим еще одну малоустойчивую кислородную кислоту хлора — хлористую НСЮ₂, соли которой называются хлоритами.

Окислительные и кислотные свойства кислородсодержащих кислот хлора сопоставлены ниже:

Распространенным методом обеззараживания воды является ее хлорирование. С этой целью применяют свободный хлор, соли хлорноватистой кислоты (гипохлориты), диоксид хлора СЮ₂ и другие вещества. Обеззараживание воды хлором основано на его способности угнетать ферментные системы микробов (доза хлора — 20—30 мг/л).

При хлорировании сточных вод, содержащих фенол С_вН-ОН (оксибензол, карболовая кислота), образуется янтарная кислота (инсектицид, лекарственное средство), существенно менее опасная для здоровья человека:

При обеззараживании воды в плавательных бассейнах иногда одновременно вводят хлор С1._;, сульфат меди CuSO^ и дополнительно соли серебра. (В-6-3. Зачем?)

Хлор применяется также для удаления из воды различных ионов и солей, например сульфата железа(И), и растворенных газов, например аммиака, диоксида серы или сульфит-ионов:

При передозировке хлора проводят дехлорирование воды, для чего можно использовать те же вещества, которые удаляются хлором, или пользоваться тиосульфатом натрия (гипосульфитом) Na.,S₂0₃:

Хлор уничтожает бактерии намного лучше, чем озон, но при хлорировании образуются опасные для человека вещества типа канцерогенных диоксимов, молекула которых состоит из двух бензольных колец, связанных друг с другом двумя атомами кислорода.

Один из часто используемых диоксимов с названием диоксин (тетрахлордибензодиоксин) имеет формулу

Диоксин — бесцветные кристаллы без запаха, плавится при

320°С и устойчив до 750°С. Одна из реакций получения диоксина — действие гидроксида натрия на трихлорфенол:

(В-6-4. Это окислительно-восстановительная реакция?) Диоксин обнаружен как побочный продукт при получения гербицидов, в целлюлозной промышленности, металлургии, в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания при их неисправности и плохом бензине. Диоксин образуется при сжигании полимерных материалов, в частности пласмассовых бутылок.

Диоксин — высокотоксичное с разносторонним действием вещество: раздражает кожу, поражает печень, обладает тератогенным (повреждение эмбрионов), мутагенным и канцерогенным действием. Способен накапливаться в организме, медленно ослабляя его до летального исхода. Использовался авиацией США (1965—1968 гг.) для уничтожения зарослей растительности во Вьетнаме. Некоторые летчики, распылявшие диоксин, через десятилетие погибли. Обезвреживание диоксина проводят дехлорированием.

Диоксин вызывает раковые опухоли, разрушает кроветворную и иммунную системы человека и вызывает различные мутации, часто приводящие к аномалиям и уродствам человека, животных и растений. Диоксин химически инертен, накапливается в организме и почти не выводится. Период полуразложения в почве достигает одного года.

Иногда для более сильного бактерицидного действия хлора в воду добавляют соли аммония или пропускают одновременно хлор и аммиак:

Образующийся хлорамин в воде медленно гидролизуется:

Хлорамин — хлорпроизводное аммиака, соединение, в котором один или два атома водорода в аммиаке (или аминогруппе —NH₂) замещены атомами хлора. Хлорамин получают действием хлора или НСЮ на аммиак.

Хлорамин NH._;C1 — сильный окислитель, его 1%-ный водный раствор — дезинфицирующее средство, используемое для хлорирования воды. Даже при небольшой концентрации хлорамин убивает возбудителей многих болезней, среди которых холера, чума и сибирская язва. Иногда хлорамин применяют для отбеливания и стерилизации больничного белья.

Диоксид хлора СЮ₂ — другой окислитель, действующий сильнее и быстрее хлора. Это зеленовато-желтый газ (?_кип = 11°С), растворим в воде. Получают восстановлением NaCl0₃ хлороводоро- дом или диоксидом серы, а также окислением NaCl0₂ хлором или хлороводородом. (В-6-5. Напишите уравнения реакций.) Хотя диоксид хлора неустойчив и может взрываться, его водные растворы, и особенно кислотные, устойчивы.

Для очистки воды применяют газовую смесь хлора и диоксида хлора. При использовании этой смеси бактерии, вирусы, споры и мельчайшие водоросли уничтожаются в несколько раз быстрее, чем при действии хлора. При этом не образуются токсичные хло- рорганические вещества. Диоксид хлора иродливает обеззараживающее действие до 10 дней, улучшает вкус воды и устраняет запах хлора. Доксид хлора и его смесь с хлором применяются для отбеливания тканей и обезвреживания сточных вод, что удобно при содержании в них фенола (разрушается бензольное кольцо).

Кроме хлора, для очистки воды используются и другие окислители: озон, пероксид водорода и перманганат калия. Озон обладает более сильным бактерицидным действием, чем хлор, но при озонировании погибают не все бактерии, а оставшиеся в живых быстро размножаются, поглощая остатки уничтоженных, через некоторое время очищенная вода становится снова загрязненной бактериями и эффект озонирования пропадает. Поэтому озонирование совмещают с ультрафиолетовым облучением воды и другими методами очистки.

Озонирование может проводиться непосредственно в месте забора и использования воды при наличии электроэнергии (и озонатора). Для хлорирования необходимы баллоны с жидким хлором, что создает трудности их доставки и хранения. Пероксид водорода дорог, хотя его применение расширяется. Перманганат калия не относится к экологически чистым окислителям, так как при его использовании образуется диоксид марганца Мп0₂.

Хлор занимает 17 позицию в таблице Менделеева. Хлор имеет очень резкий запах, сравнимый с тем, как пахнет сероводород. В природе хлор встречается только как часть соединения. Хлор водорастворимый, на свету жидкий элемент при взаимодействии с водородом, высвобождаемым при повышении окружающей температуры, начинает дымиться. Смесь инициирует взрыв, как результат может образоваться газ фосген.

Применение хлора и его характеристика

Хлор широко используется в промышленности:

• хлор применяется для обеззараживания воды в бассейнах, водопроводе;
• хлор применяется для отбеливания разных материалов;
• хлор используется в металлургии;
• при производстве пластмасс, каучука;
• для получения клея, растворителей;
• на химическом производстве при изготовлении бертолетовой и других солей, извести, инсектицидов, средств бытовой химии.

Элемент – часть поваренной соли, необходимой для поддержания электролитного баланса, коррекции уровня артериального давления.

Организм человека содержит элемент – 0,25%, это часть желудочного сока, ион, необходимый при формировании артериального давления. У профессиональных пловцов показатель повышен. Поскольку они длительное время находятся в бассейне с обеззараженной водой, элемент проникает в кровоток.

Газ – часть вещества хлорацетофенон, основы слезоточивого газа. Хлор применялся раньше как средство индивидуальной защиты для бытовых нужд. Полицейские пускали газ для разгона демонстрантов. Теперь ввиду опасности и последствий состав вытесняется другими.

Хлорциан – газ, впервые был применён во время Первой мировой войны как боевое отравляющее вещество. Он характеризуется тем, что не сорбируется шихтой угольного противогаза, т. е. даже стандартные меры предосторожности не спасают от летального исхода.

Основные причины отравления хлором

Хлор попадает в организм разными путями. Отравиться можно, даже не работая на химическом или другом производстве, где находит применение элемент.

Отравление парами хлора может происходить по следующим причинам:

• избыточное содержание газа в бассейне или водопроводной воде;
• стирка и отбеливание тканей в помещении без вентиляции, с плотно закрытыми дверями;
• при нарушении правил транспортировки газа, повреждении контейнеров, баллонов, аварии;
• из-за аварии на производстве.

Образование паров хлора с характерным запахом возможно, если бытовые средства дезинфекции применять совместно или использовать на нагретых поверхностях. Отравление хлоркой и дезинфицирующими средствами возможно при случайном проглатывании или вскрытии ёмкости с раствором. Это частая причина отравлений хлором у детей.

Посещение бассейна опасно, если выбрана неправильная пропорция хлорсодержащего раствора или не соблюдено время настаивания. Если вода, которая обрабатывается хлором, не очищена, то при взаимодействии образуются хлорорганические соединения, обладающие канцерогенным эффектом.

Поступление яда возможно несколькими путями: через лёгкие, ЖКТ, кожу. Попадание элемента любым способом вызывает на поверхности химические ожоги.

Механизм поражения дыхательных путей сложный. Пары вещества блокируют антиоксидантную защиту организма и активируют свободные радикалы. Это нарушает работу гормональной системы, эндокринных желез, снижает защиту от вирусов и бактерий.

При вдыхании чувствительная слизистая получает повреждение, пары поражают бронхи и альвеолы, вызывая удушье. Внутри пузырьков лёгких находится жидкость. Хлор легко проникает внутрь тканевого секрета, накопление продуктов обмена дыхательной системы вызывает выброс антигистамина, брадикинина, гепарина (факторов аллергической реакции), моментально вызывая спазм бронхов и лёгких.

Под действием хлора происходит некроз дыхательных путей, то есть омертвение тканей, нарушается работа ворсинок бронхов, выводящих наружу слизь. Постепенно нарастает отёк лёгких, дыхательные пути закрываются.

Если хлор попадает на кожу, то при взаимодействии с водой образуется хлорноватистая и хлористоводородная кислоты. Они разносятся с кровью, вызывая спазм сосудов.

Симптомы отравления хлором

Признаки отравления хлором появляются быстро после контакта с газом, различают несколько степеней отравления хлором. Они зависит от времени и объёма воздействия.

Первые признаки отравления хлором:

• жжение слизистых оболочек;
• першение в горле, затруднение дыхания;
• горечь во рту;
• головная боль;
• дискомфорт за грудиной;
• слабость, головокружение.

Поскольку механизм действия хлора нам знаком, то понятно, откуда появляются симптомы отравления хлором. Резкий запах хлора вызывает раздражение слизистой оболочки, слезотечение и покраснение глаз.

Нарушение метаболизма в тканях вызывает недостаток кислорода, из-за чего появляется головная боль, тошнота, головокружение, дискомфорт в груди. Под кожей могут образовываться мелкие кровоизлияния, имеющие форсу точек или полосок. Деструктивные процессы дыхательной системы провоцируют нарушение её функции.

Отравление хлором может быть острым и хроническим. Острое отравление хлором может протекать в 4 формах.

Виды и формы клинического течения

Острое отравление хлором отличается резким возникновением симптомов отравления, быстрым разворачиванием клинической картины. Отличие от хронического отравления – однократное поступление значимой дозы. Во втором случае люди, чья деятельность связана с хлором, постоянно получают малое количество вещества.

Острое отравление хлором может протекать в нескольких формах:

• лёгкая;
• средняя;
• тяжёлая;
• молниеносная.

Характеристика лёгкой формы отравления хлором: симптомы выражены слабо, лечение не требуется. Беспокоит лёгкое першение во рту и горле, резь в глазах.

Средняя степень отравления хлором требует оказания помощи, характеризуется лающим сухим кашлем, который сложно остановить. Появляется удушье, слезотечение и боль в груди. На этом этапе отравления хлором уже выявляется ожог слизистой оболочки гортани. Через несколько часов развивается отёк лёгких. Проявляются признаки нарушения нервной деятельности: человек становится заторможенным или возбуждённым.

При тяжёлой степени отравления хлором больной не может выдохнуть, появляется цианоз кожи. Человек теряет сознание, впадает в кому, перестаёт реагировать на разговор, прикосновение, болевые раздражители. Затем происходит остановка дыхания, но быстро возобновляется, становясь поверхностным. Полноценного поступления кислорода не происходит, от гипоксии человек умирает через 5–15 минут.

Если в условиях происшествия нет возможности сразу обеспечить врачебный уход, то доврачебная помощь должна быть оказана сразу.

Хроническое отравление хлором чревато развитием ряда заболеваний:

• хронический рецидивирующий бронхит;
• туберкулёз лёгких;
• трахеит и трахеобронхит;
• эмфизема;
• сердечно-лёгочная недостаточность;
• бронхопневмония;
• дерматит;
• бронхоэктатическая болезнь.

Экстренная помощь при отравлении хлором

Сразу после установления факта отравления хлором как можно быстрее нужно организовать помощь:

Санитарно-гигиенические мероприятия подразумевают ограничение опасной зоны в радиусе 200 м, организация оказания помощи с подветренной стороны. Необходимо предупредить всех, что запрещено спускаться в подвалы и отлогие и низкие места.

В рамках неотложной помощи проводятся мероприятия:

• обезболивание слизистой оболочки глаз раствором новокаина или дикаина;
• назначение мази с антибиотиком для профилактики инфекции;
• парентеральное введение преднизолона или гидрокортизона.

Антибактериальную мазь можно заменить раствором альбуцида, борной кислоты или сульфата цинка.

Оказание своевременной неотложной медицинской помощи остановит усугубление состояния больного. Независимо от первых признаков интоксикации, все поражённые должны быть доставлены в стационар.

Лечение при отравлении хлором

Терапия отравления хлором – краткосрочные и долгосрочные мероприятия, позволяющие вывести из организма газ и справиться с последствиями его поступления.

Первое действие – обеспечение проходимости дыхательных путей. Для этого может понадобиться интубация трахеи.

Лечебные мероприятия должны быть направлены:

• на устранение спазма дыхательных путей;
• стабилизацию щелочного обмена;
• профилактику вторичной инфекции;
• борьбу с отёком лёгких.

Некоторое время пострадавшие должны находиться в положении сидя или полусидя. Нужно продолжать ингаляции с содой или минеральной водой, пить молоко с содой. Ингалятор можно заправлять сальбутамолом и другими бронхолитиками.

Одна из проблем больного с отравлением – гипоксия, поэтому противоядие в случае хлора – ингаляция кислорода, подкожное применение атропина, морфина. Препараты расслабляют гладкую мускулатуру, снимают спазм бронхов и сосудов и голосовой щели. Кислород позволяет поддержать состояние организма, обеспечивая вентиляцию в тканях и клетках, снизить гиперфункцию дыхательной и сердечно-сосудистой системы.

Введение унитиола, который применяется при отравлении солями тяжёлых металлов, в этом случае не поможет улучшить состояние человека.

Терапия подразумевает назначение следующих средств:

• обезболивающих;
• кортикостероидных;
• витаминов;
• отхаркивающих;
• бронхолитических (хлористый кальций 10% или эуфиллин 2,4%);
• антибиотиков.

Важная часть терапии – увлажнение дыхательных путей, удаление лишней жидкости.

Как определить наличие хлора в организме

Диагностировать отравление хлором можно по результатам рентгенологических, лабораторных, функциональных исследований. Установить отравление хлором несложно по клиническим проявлениям. Чтобы удостовериться, сводят воедино результаты исследований.

На рентгеновском снимке лёгких видно, что корни лёгких увеличены, края размыты, сосудистый рисунок усилен. По отдельным частям доли лёгкого видны мелкие тёмные очаги. Это признаки начинающегося отёка лёгких. Если состояние больного стабилизируется, то признаки отравления хлором исчезают уже через 6–8 часов.

Когда отёк уже развился, на снимке прозрачность ткани ухудшается, тёмные очаги сливаются между собой. Терминальное состояние характеризуется тем, что верхушку сердца различить практически невозможно, но периферические отделы лёгкого могут быть светлые и чистые.

Контроль гипоксии производится путём измерения сатурации. Если насыщение крови кислородом меньше 70%, назначают оксигенотерапию.

Биохимический анализ крови позволяет выявить концентрацию различных элементов в крови. Исследование покажет, сколько хлорида циркулирует по биологической жидкости.

Профилактика при отравлении хлором

Чтобы не отравится хлором, нужно знать несколько вещей про хлор:

• при выборе бытовой химии лучше отказаться от хлорсодержащих средств;
• раствор должен находиться так высоко, чтобы ребёнок не мог до него дотянуться;
• работать с хлорсодержащими составами с использованием мер предосторожности;
• помещение должно хорошо вентилироваться;
• не злоупотреблять посещением бассейна;
• не пренебрегать техникой безопасности;
• обрабатывать водопроводную жидкость: кипятить, фильтровать.

Профилактика отравления хлором — обращение к врачу при первых признаках ухудшения здоровья.

Хлорирование воды в России было впервые применено в 1910 г. как принудительная мера, во время эпидемии холеры (в Кронштадте) и брюшного тифа (Нижегородский ярмарочный водопровод). Период с 1910 г. по 1913 г. является началом развития хлорирования питьевых вод в России. Первоначально хлорирование воды производилось раствором хлорной извести. Пер¬вые опыты по применению газообразного хлора были проведе¬ны в 1917 г. на ленинградской водопроводной станции [1, 5].

В растворах хлорсодержащих соединений процессы обеззараживания обусловлены присутствием хлорноватистой кислоты, которая при взаимодействии с восстановителями разлагается с образованием атомарного кислорода (обладающего обеззараживающим действием) и хлорид-ионов по схеме:

В качестве восстановителей могут выступать ионы, содержащиеся в обрабатываемых растворах, такие как: Mn2+, Fe2+, Cl? и др. [8-11, 13]

Молекулярный хлор (Cl2). Хлор представляет собой газ желто-зеленого цвета. Хлор получают путем электролиза растворов хлорида натрия. При прохождении электрического тока через раствор хлорида натрия на аноде выделяется молекулярный хлор, а на катоде происходит разряд ионов водорода. Устанавливая между анодом и катодом диафрагму, обеспечивают разделение продуктов электролиза.

Сl2 + Н2О - НСl + НСlО

Образующаяся в процессе гидролиза хлора хлорноватистая кислота существует только в растворе. В нейтральной или щелочной среде происходит фотохимическое раз-ложение хлорноватистой кислоты с выделением атомарного кислорода. В кислой среде происходит реакция с соляной кислотой, в результате которой выделяется свободный хлор:

НСlО + НСl - Н2О + Сl2

При нагревании хлорноватистая кислота распадается с образованием хлорноватой кислоты:

3НСlО - 2НСl + НСlО3

Хлорноватистая кислота является сильным окислителем, она обесцвечивает такие индикаторы как лакмус и индиго 13.

Гипохлориты. Соли хлорноватистой кислоты – гипохлориты, получаются при реакции между молекулярным хлором и холодным раствором щелочи:

Сl2 + 2NaOH - NaCIO + NaCl + Н2О

Осуществляется эта реакция либо при пропускании газообразного хлора в раствор щелочи, либо при электролизе растворов хлоридов щелочных металлов в условиях, обеспечивающих перемешивание продуктов электролиза (бездиафрагменный электролиз).

Растворы солей хлорноватистой кислоты гидролизуются с образованием хлорноватистой кислот, разлагающейся с образованием атомарного кислорода:

NaCIO + Н2О - НСlО + NaСl

Разложение их с выделением атомарного кислорода идет лучше при освещении, особенно в области рН = 7. Более энергичное действие гипохлоритов, приготовленных электролитическим путем, по сравнению с соответствующими солями, полученными пропусканием хлора в растворы гидроксидов, объясняется более низким рН раствора и образованием побочных продуктов обладающих сильными окислительными свойствами (СIO2, НСIO, CIO٠, О٠; Н2О2, О3, О2,Сl2, CI٠), которые не могут существовать вне воды в иной агрегатной форме 13. При этом в растворе гарантируется отсутствие диоксинов и каких-либо ксенобиотиков, создающих риск загрязнений внешней среды.

Хлорная известь образуется при взаимодействии хлора с гашеной известью:

= СаОСl2 + СаСl2 + 2Н20

Хлорная известь в растворе, так как и молекулярный хлор гидролизуется с образованием хлорноватистой кислоты, однако, процесс протекает значительно медленнее, чем гидролиз хлора, благодаря известной стойкости гипохлорита кальция в растворе. При этом техническая хлорная известь содержит много неактивных примесей, снижающих ее ценность как обеззараживающего реагента. Поэтому хлорная известь является менее эффективным окислителем, нежели молекулярный хлор.

Хлорная известь гигроскопична вследствие содержания СаСl2 и малостойкая из-за реакции гидролиза и распада под влиянием света и углекислоты. Разложение хлорной извести может идти с выделением свободного хлора, но в нейтральной или щелочной среде, более характерной для природной воды, реакция протекает в основном с выделением хлорноватистой кислоты. Реакция разложения хлорной извести водой в этом случае отвечает уравнению:

2 СаОСl2 + 22Н2О - - СаСl2 + Са (ОН)2 + 2НСlО

Таким образом, в результате гидролиза хлорной извести непосредственно образуется свободная хлорноватистая кислота, которая затем разлагается с образованием атомарного кислорода и хлоридиона.

Следует отметить, что гидролиз хлорной извести протекает медленнее, чем гидролиз хлора в хлорной воде, благодаря известной стойкости гипохлорита кальция, поэтому образование НСlО в случае применения хлорной извести идет медленнее, чем в водном растворе хлора.

Большое разнообразие химических способов получения хлорной извести сводится к трем основным методам [1, 6].

1. Хлорирование известкового молока:

2Са(ОН)2 + 2Сl2 = = Са(СlО)2 + CaCl2 + 2Н20

2. Хлорирование известкового молока и щелочи:

Са (ОН)2 + 2NaOH + 2Сl2 = 2NaCI + +Са(СlО)2 + 2Н20

3. Хлорирование известкового молока в присутствии солей щелочных металлов (большей частью NaCl).

Двуокись хлора (СlО2). Двуокись хлора, по окислительной активности значительно сильнее молекулярного хлора. Данный реагент эффективен при достаточно широком диапазоне рН раствора.

Двуокись хлора получают действием соляной кислоты на хлорит натрия:

5NaClO2 + 4HCl = = 5NaCl + 4ClO2 + 2H2O

Широкое использование двуокиси хлора в качестве окислителя сдерживается из-за ряда существенных недостатков: он сильно токсичен, взрывоопасен, не может ни сжижаться, ни храниться, ни перевозиться.

Эффект обеззараживания воды зависит от сочетания следующих факторов [3, 4, 10, 11]:

1. Биологические особенности микроорганизмов. Например, микроорганизмы характеризуются разной устойчивостью (резистентностью) по отношению к окислителям.

2. Бактерицидное действие реагентов. Данный фактор определяется окислительным потенциалом и способностью взаимодействовать с составными частями клеток микроорганизмов.

3. Состояние водной среды. Обеззараживающее действие зависит от таких свойств обрабатываемой воды как: рН, наличие органических и неорганических веществ, способных к окислению взвешенных и коллоидных примесей. Энергично взаимодействуют с хлором азотсодержащие органические вещества, а присутствие в воде взвешенных частиц ухудшает процесс обеззараживания, т.к. хлор адсорбируется частицами взвеси. Микроорганизмы, которые находятся внутри таких частиц не уничтожаются.

4. Условия, при которых происходит обеззараживание.

Постхлорирование представляет собой обеззараживание воды хлором, которое производится после всех других этапов ее обработки и является, таким образом, завершающим этапом очистки воды. Если вода не подвергается другой обработке, кроме обеззараживания, то и в таком случае это будет постхлорирование, т. е. конечное хлорирование.

Постхлорирование может проводиться как небольшими (нормальное хлорирование), так и повышенными дозами (перехлорирование); может оно применяться и совместно с другими обез¬зараживающими веществами (комбинированное хлорирование).

Нормальное хлорирование, применяемое при небольшом загрязнении воды, в технологической схеме очистки и является обычно завершающим этапом. Нередко оно применяется и как самостоятельный процесс, например, когда вода достаточно чистая и обеззараживание ее производится главным образом с профилактической целью.

Перехлорирование, т. е. хлорирование повышенными дозами хлора, применяется в тех случаях, когда нормальное хлорирование приводит к ухудшению органолептических свойств воды (например, при наличии в воде фенолов) или недостаточно обеззараживает воду. Перехлорирование устраняет многие неприятные привкусы, запахи, уничтожает бактерии, с успехом может применяться в некоторых случаях очистки воды от ОВ. Применение перехлорирования при очистке сточных и питьевых вод, кроме гибели микробов, приводит к уничтожению ряда органических веществ, служащих для бактерий питательным материалом.

Удаление марганца из вод, содержащих его в количестве выше 0,3 мг/дм3, основано на осаждении нерастворимой двуокиси марганца. Последняя, образуется в результате гидролиза и окисления растворенным кислородом получающихся при хлорировании солей трехвалентного марганца.

При хлорировании воды большими дозами происходит переход части карбонатной жесткости в некарбонатную в результате образующейся при гидролизе хлора соляной кислоты и взаимодействия ее с бикарбонатами воды:

Са (НСО3)2 + 2НСl = = СаСl2 + 2H2О + 2СО2.

Таким образом, хлорирование, кроме его санитарно-профилактического значения, играет большую роль как один из методов очистки воды от коллоидных примесей, а также как эффективный подсобный способ улучшения процессов коагуляции, отстаивания и фильтрования.