آشنایی با کلر و کاربرد های آن در صنعت آب
همه ما با رنگ سفید آب آشامیدنی که پس از مدتی محو میشود یا بوی خاص استخرهای شنا آشنا هستیم. این خاصیت بهخاطر کلر است. اما کلر چیست و چه کاربردی دارد؟ چرا در آب استخر یا آب آشامیدنی از آن استفاده میشود؟ ما از طرف سایت persiangulfwater.com در این مقاله بررسی میکنیم که کلر چیست و در مورد ویژگیها، انواع، مزایا و معایب استفاده از آن اطلاعاتی را در اختیار شما قرار میدهیم. لطفا تا انتها همراه ما باشید.
کلر (chlorine) چیست؟
کلر (Cl) یک عنصر شیمیایی و دومین عنصر از دسته هالوژنهاست که در گروه ۱۷ جدول تناوبی قرار دارد. این ماده درحقیقت یک گاز سمی و خورنده با رنگ زرد مایلبهسبز است که میتواند به چشمها و دستگاه تنفسی آسیب بزند. اگر میخواهید بدانید که دیگر ویژگیهای chlorine چیست؟ جدول زیر را مطالعه کنید:
ویژگی | |
عدد اتمی | 17 |
وزن اتمی | 35.446 to 35.457 |
نقطه ذوب | −103 °C (−153 °F) |
نقطه جوش | −34 °C (−29 °F) |
چگالی | 3.214 g/litre (0.429 ounce/gallon) |
حالت های اکسیداسیون | −1, +1, +3, +5, +7 |
آرایش اتمی | 1s22s22p63s23p5 |
کلر در شیمی آلی نیز بهعنوان اکسیدکننده در واکنشهای جایگزینی به کار میرود. ۸۵ درصد داروها با این ماده ساخته میشوند یا در مراحلی از ساخت آنها از کلر استفاده میشود. کلر در صدها محصول مختلف از جمله کاغذ، رنگ، پارچه و حشرهکش، ساخت پیویسی (PVC) استفاده میشود. اما یکی از رایجترین و پرکاربردترین استفادههایی که از این ماده میشود بهعنوان یک ضدعفونیکننده و ازبینبرنده باکتریهاست که در تصفیه آب آشامیدنی توسط دستگاه تصفیه آب صنعتی یا خانگی و آب استخر نیز به کار میرود که در ادامه مقاله بیشتر به این کاربرد کلر میپردازیم.
انواع کلر
کلر انواع مختلفی دارد و باید با توجه به ساختار استخر خود از کلر مناسب استفاده کنید. در ادامه به بررسی انواع آن می پردازیم:
هیپوکلریت سدیم (Sodium Hypochlorite)
این ماده یک سفیدکننده است که رایجترین نوع کلری است که به آن پودر کلر هم میگویند و در استخرها و حتی برای سفید کردن لباسها استفاده میشود. شاید برایتان سوال باشد که دلیل محبوبیت پودر کلر چیست؟ در واقع قیمت مناسب و مقرونبهصرفه این نوع ماده است که باعث شده از قرن ۱۸ بهصورت گسترده استفاده شود.
هیپوکلریت سدیم طبیعی دارای pH بالای ۱۳ و غلظت حدود ۱۰ درصد حجمی است؛ بنابراین باید در استخرهای شنای بزرگ استفاده شود. درواقع بیخطرترین، سادهترین و ارزانترین نوع کلر است. اما ماندگاری محدودی دارد و پس از مدتی قدرت خود را از دست میدهد. هیپوکلریت سدیم علاوه بر حالت مایع به شکل قرص یا گرانول هم وجود دارد که چون pH آن ۱۳ است باید آب خود را با اسید موریاتیک متعادل کنید.
هیپوکلریت کلسیم (Calcium Hypochlorite)
کلر جامد است که از آن برای شوکدهی استفاده میشود و عمدتاً در استخرهای خصوصی به کار میرود. این نوع محصول به شکل پودر یا قرص در بازار وجود دارد و غلظت آن بین ۶۵ تا ۷۵ است و pH طبیعی آن به ۱۲ میرسد. ماندگاری بالایی دارد و قدرت خود را تا مدتها حفظ میکند. اما اگر بیرویه استفاده شود باعث افزایش سختی آب میشود که میتواند میزان رسوبات را در تجهیزات استخر بیشتر کند.
اگر بخواهید از فرم قرصی هیپوکلریت کلسیم استفاده کنید نیاز به تجهیزات ویژهای دارید. این ماده یک اکسیدکننده قوی و مادهای بسیار فرار است که قابلیت احتراق دارد؛ بنابراین استفاده از آن باید با نهایت دقت انجام شود.
هیپوکلریت لیتیوم (Lithium Hypochlorite)
این ماده شکل دانهای و خشک کلر است که حجم کلر آن حدود ۲۸ تا ۳۵ درصد است و ضعیفتر از هیپوکلریت کلسیم عمل میکند. هیپوکلریت لیتیوم کمی گرانتر از سایر کلرهاست چون لیتیوم یک عنصر پرتقاضا در صنعت است. این نوع از کلسیم قوام خوبی دارد، بهسرعت حل میشود و برای استخرهای فایبرگلاس یا وینیل مناسب است. همچنین ماندگاری بیشتری نسبت به دو نوع قبلی دارد و قابل اشتعال نیست. بااینحال همانطور که اشاره کردیم درصد کلر کمتری دارد.
تری کلر (Trichlor)
تری کلر یک ماده جامد قوی و خشک با حدود ۹۰ درصد کلر یعنی بیشترین سطح کلر ممکن است در واقع یک کلر تثبیت شده است؛ چون مخلوطی از کلر و اسید سیانوریک است. این ماده به شکل قرص در بازار وجود دارد. همچنین حالت اسیدی دارد و pH آن حدود ۳ است.
این نوع ماده یکی از مقرونبهصرفهترین انواع کلر با پایداری و ماندگاری طولانی است. استفاده از آن برای استخرهای خصوصی ایمن است و میتواند جلوی افزایش pH آب را بگیرد. بااینحال اسیدی بودن آن میتواند باعث خوردگی تجهیزات استخر شود. همینطور باید در نظر داشته باشید که pH طبیعی آب استخر حدود ۷.۲ تا ۷.۸ است؛ بنابراین باید pH آب را با افزودن مواد دیگر به آب زیاد کنید. تری کلر میتواند سطح اسید سیانوریک (CYA) شما را بهازای هر ۱.۰ پیپیام کلر اضافه شده ۰.۶ پیپیام افزایش دهد که فقط با تخلیه و پر کردن آب قابلتنظیم است.
دی کلر(Dichlor)
دی کلر بیشتر بهصورت جامد و گرانول وجود دارد البته به شکل قرص هم پیدا میشود. این نوع برای شوکدرمانی استفاده میشود و کلر آزاد درون آن بین ۵۵ تا ۶۵ درصد است که باعث شده قدرت آن از تری کلر کمتر باشد. pH آن نیز تقریباً خنثی و بین ۶.۲ تا ۷ و حاوی اسید سیانوریک است که باعث تثبیتشدن آن شده است. دی کلر مقدار زیادی CYA دارد که استفاده از آن را دشوار کرده است.
این ماده بهراحتی حل میشود و استفاده از آن در کفگیر استخر یا کلرزنی خودکار، ساده است. اینکه pH خنثی دارد باعث میشود که نیاز به اضافه کردن ترکیب شیمیایی دیگری به استخر نباشد. دی کلر گرانتر از تری کلر است و در مقایسه با آن مقرونبهصرفه است. البته این ماده نسبتاً فرار است و حتی اگر با سایر مواد شیمیایی به مقدار کم هم مخلوط شود، ممکن است منفجر شود. همچنین اگر بخواهید آن را بهصورت گرانولی استفاده کنید باید به شکل دستی به آب اضافه کنید؛ چون سریع حل میشود و نمیتوان آن را در سیستم تغذیه بهکار گرفت.
کلر را می توانید از فروشگاه هایی که فروش عمده مواد شیمیایی دارند تهیه کنید.
روش های تولید کلر
گاز کلر را میتوان با استخراج از مواد طبیعی به شکلهای مختلف تولید کرد. در ادامه توضیح دادهایم که رایجترین روشهای تولید گاز کلر چیست. همچنان همراه ما باشید.
استخراج گاز
گاز کلر را میتوان با الکترولیز محلول آبنمک تولید کرد که در این فرایند هیدروکسید سدیم و گاز هیدروژن هم تولید میشوند که بسیار واکنشپذیرند. کلر از الکترولیت کلرید پتاسیم که محصول مشترک هیدروژن و هیدروکسید سدیم است تولید میشود.
الکترولیز سلول جیوه
در این روش آندهای تیتانیوم با پلاتین یا اکسیدهای فلزی رسانا مثل آند گرافیتی پوشیده میشوند و در محل کلرید سدیم یا پتاسیم قرار میگیرند. وقتی اختلاف پتانسیل اعمال شود، کلر در آند تیتانیوم آزاد میشود و سدیم یا پتاسیم در کاتد جیوه حل شده و یک آمالگام شکل میدهد. آنها به یک راکتور ثانویه وارد میشوند و با واکنش با آب به جیوه تبدیل میشود و هیدروژن و هیدروکسید سدیم یا پتاسیم با غلظت مناسب تولید میشود. سپس جیوه توسط یک پمپ جدا میشود و به سلول اول برمیگردد.
الکترولیز سلول غشایی
این روش در سال ۱۹۷۰ ابداع شد. سلول الکترولیز توسط یک غشای کاتیونی تراوا و بهعنوان مبدل کاتیونی عمل میکند که به دو بخش تقسیم میشود. محلول کلرید سدیم یا پتاسیم اشباع شده از محفظه آند عبور داده شده و غلظت آن کمتر میشود. محلول هیدروکسید سدیم یا پتاسیم از طریق محفظه کاتد به گردش در میآید و با غلظت بالاتری از آن خارج میشود. بخشی از محلول غلیظ شده که خارج میشود بهعنوان محصول خارج میشود و باقیمانده با آب دیونیزه رقیق شده دوباره وارد دستگاه میشود. این روش هیدروکسید سدیم یا پتاسیم با غلظت ۳۲ درصد تولید میکند؛ ولی به آبنمک خالص نیاز دارد.
مزایا و معایب استفاده از کلر در صنعت آب
استفاده از کلر در آب مزایا و معایبی دارد که در ادامه به مهمترین موارد اشاره کردهایم:
مزایا
- میکروبها و میکروارگانیسمهای درون آب را غیرفعال میکند.
- آب را سالم نگه میدارد.
- یک روش ساده برای سالم نگه داشتن آب است.
- مقرونبهصرفه است.
- یک روش استاندارد در همه جهان است.
معایب
- باعث تغییر بوی آب میشود.
- موها را خشک میکند.
- باعث تحریک، حساسیت و آلرژیهای پوستی میشود.
- باعث از بین رفتن رنگ پارچه میشود.
- باعث تغییر طعم آب به یک طعم نامطبوع میشود.
جمعبندی
در این مقاله توضیح دادیم که گاز کلر چیست و گفتیم که این ماده یکی پرکاربردترین مواد در پاکسازی آب استخرهاست که در آب آشامیدنی هم به کار میرود. کلر انواع مختلفی دارد که هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب هستند. درعینحال روشهای تولید مختلفی نیز دارد. استفاده از این ماده گرچه باعث تغییر رنگ و بوی آب و خشکی پوست و مو میشود؛ اما یک روش امن و استاندارد برای از بین بردن میکروبها و میکروارگانیسمهای درون آب است بهطوریکه به بدن انسان آسیب نزند.