Natriumchloriet

Achtergrond

Natriumchloriet is een verbinding die wordt gebruikt voor de desinfectie en zuivering van water. Het wordt in grote hoeveelheden geproduceerd als vlokken of een oplossing van chloordioxide en natriumhydroxide. Het gebruik ervan als bleekmiddel voor textiel werd voor het eerst ontdekt in de jaren 1920. Tegenwoordig is natriumchloriet een belangrijke chemische specialiteit met een omzet van meer dan $ 18 miljoen per jaar.

In gedroogde staat, natriumchloriet (NaClO ₂ ) is een witte of licht geelgroene vaste stof. De groenachtige tint komt van sporenhoeveelheden CdO2 of ijzer, dit zijn productieresten. Natriumchloriet heeft een molecuulgewicht van 90,44 en ontleedt bij ongeveer 392 ° F (200 ° C). Het is over het algemeen oplosbaar in water, maar de oplosbaarheid neemt toe naarmate de temperatuur van het water stijgt. Natriumchloriet is een krachtige oxidator die niet explodeert bij percussie. Het watervrije zout neemt geen water op en is tot tien jaar stabiel.

Natriumchloriet wordt voor verschillende toepassingen gebruikt. Het wordt gebruikt als ontsmettingsmiddel en als zuiveringsmiddel voor water. Het wordt ook gebruikt als bleekmiddel voor textiel en als aangroeiwerend middel voor water. Bovendien wordt het gebruikt in de papier- en elektronica-industrie als bleekmiddel.

Wanneer het in een zure oplossing wordt gedaan, wordt natriumchloriet afgebroken tot chloordioxide. Wanneer toegevoegd aan een gemeentelijke watervoorziening, helpt chloordioxide ongewenste smaken en geuren onder controle te houden. Het helpt ook bij het verwijderen van ionen zoals ijzer en mangaan. Een bijkomend voordeel is dat het helpt bij het elimineren van trihalomethanen in drinkwater.

Als textielbleekmiddel is natriumchloriet effectief bij verschillende vezels. Het kan worden gebruikt op katoen, bastvezels en kunstmatige vezels zoals nylon, Perlon, Dralon en Rhovyl. Het heeft een oxiderend effect op veel van de natuurlijke wassen en pectines die in cellulosevezels worden aangetroffen. Het helpt ze op te lossen en maakt de vezel gelijkmatiger en werkbaarder. Het heeft als bijkomend voordeel dat het natuurlijke kleurstoffen vernietigt zonder de vezels zelf aan te tasten. Dit maakt het nuttig voor het maken van permanent witte stoffen zonder afbreuk te doen aan de treksterkte.

Natriumchloriet wordt ook gebruikt voor verschillende industriële toepassingen. Het controleert microbiële besmetting in industriële koelsystemen en torens. Het wordt gebruikt in plaats van chloor in industriële ammoniakfabrieken omdat het niet negatief reageert met ammoniak. Omdat het een oxidatiemiddel is, maakt het vaak deel uit van rookgaswassers. Voedselverwerkende bedrijven gebruiken het voor het wassen van groenten en fruit omdat het een fungicide is. Vlees en gevogelte worden ook gewassen met een oplossing, net als voedselverwerkingsapparatuur. Ten slotte is het een middel tegen meeldauw in wasmiddelen en wordt het gebruikt in tandpasta en contactlensoplossingen.

Geschiedenis

De ontwikkeling van natriumchloriet als industrieel chemisch product begon in 1921 toen E. Schmidt ontdekte dat cellulosevezels konden worden gezuiverd met chloordioxide zonder noemenswaardig te worden beschadigd. Helaas is chloordioxidegas bij hoge concentraties extreem explosief. Deze ontdekkingen brachten onderzoekers ertoe op zoek te gaan naar veilige en economische manieren om chloordioxide te leveren voor bleekdoeleinden. Het eerste bedrijf dat voor dit doel natriumchloriet introduceerde, was de Mathieson Chemical Corporation.

In 1960 werd natriumchloriet het standaardmateriaal voor continu bleken in de Verenigde Staten, ter vervanging van waterstof. In de daaropvolgende jaren werden andere toepassingen voor natriumchloriet ontdekt.

Grondstoffen

De primaire grondstoffen die worden gebruikt bij de productie van natriumchloriet zijn chloordioxide, natriumhydroxide en waterstofperoxide. Chloordioxide is een gas bij kamertemperatuur. De kleur is intens groengeel. Chloordioxide vormt de bron van chloor dat wordt omgezet in natriumchloriet. Tijdens de productie wordt het opgeslagen als een vloeibare oplossing in met glas beklede stalen containers.

Natriumhydroxide is een gesmolten vaste stof met een kristallijne structuur. Ook bekend als bijtende soda, is het bijtend voor huid en plantaardig weefsel en veroorzaakt het ernstige brandwonden. Het wordt meestal geproduceerd door de elektrolyse van natriumchloride-oplossingen. Waterstofperoxide is een kleurloze vloeistof die bijtend en bitter van smaak is. Pure H2 02 is een dikke, stroperige vloeistof die snel ontleedt in zuurstof en water. In de natuur komt het alleen in sporenhoeveelheden voor in sneeuw of regen. Het wordt van nature gegenereerd tijdens bliksemstormen. Het wordt meestal gebruikt in verdunde oplossingen tijdens de productie van natriumchloriet.

Andere materialen worden meestal toegevoegd aan natriumchlorietpoeders of -oplossingen voordat ze worden verkocht. Commerciële bleekoplossingen met natriumchloriet bevatten speciale ingrediënten, waaronder anticorrosieve middelen, buffermiddelen, chloordioxidedampregelaars en oppervlakteactieve stoffen. Corrosiewerende middelen worden gebruikt om corrosie van roestvrijstalen bleekapparatuur te voorkomen. Bufferzouten helpen bij het vrijmaken van het chloordioxide dat vrijkomt tijdens het bleekproces. Oppervlakteactieve stoffen helpen oplossingen te stabiliseren en zorgen voor reinigings- en penetratie-effecten. Gestabiliseerde natriumchlorietoplossing kan lange tijd worden bewaard zonder verlies van activiteit. Wanneer het natriumchloriet als vaste stof wordt verkocht, wordt vaak natriumchloride toegevoegd om het veiliger te hanteren en op te slaan.

Het fabricageproces

Hoewel er een verscheidenheid aan chlorieten beschikbaar is, is natriumchloriet de enige die commercieel wordt geproduceerd. Het wordt in oplossing of als vaste stof verkocht. De technische kwaliteit bestaat uit ongeveer 80% natriumchloriet en de rest is natriumchloride. Grootschalige productie is gebaseerd op een reactie van chloordioxide in een natriumhydroxide-oplossing. Waterstofperoxide is ook aanwezig als reductiemiddel. Natriumchloriet wordt vervaardigd in drie fasen, chloordioxideproductie, natriumchlorietgeneratie en terugwinning.

Chloordioxideproductie

• 1 Hoewel er vijf hoofdmethoden zijn voor het genereren van chloordioxide, is de meest voorkomende het Hooker R-2-proces, dat chloordioxide genereert uit natriumchloraat. Tijdens de productie worden oplossingen van zowel natriumchloraat als natriumchloride in ongeveer gelijke verhoudingen in een reactievat gepompt. Aan de reactie wordt ook geconcentreerd zwavelzuur toegevoegd. Vervolgens wordt er lucht in de bodem van de container geborreld om een ​​snelle agitatie en verdunning van het geproduceerde chloordioxide te creëren. Tijdens dit proces ontstaat zowel chloordioxide als chloorgas.
• 2 Deze gassen worden uit het reactievat afgescheiden. Het chloordioxide wordt afgescheiden door te worden geabsorbeerd in een conventionele, watergekoelde toren. Het chloorgas wordt door scheidingstorens geleid en als natrium- of calciumhypochloriet opgenomen. Dit proces levert ongeveer 95% chloordioxide op.

Generatie van natriumchloriet

• 3 Het chloordioxidegas wordt in een vat gepompt dat een gekoelde, circulerende oplossing van natriumhydroxide bevat. Deze verbindingen reageren om natriumchloriet en natriumchloraat te vormen in ongeveer gelijke hoeveelheden. Water en zuurstof worden ook gegenereerd. Om de productie van natriumchloraat te minimaliseren, wordt een reductiemiddel toegevoegd. Gewoonlijk wordt waterstofperoxide gebruikt, hoewel natriumperoxide en natriumamalgaam ook kunnen worden gebruikt. Deze stap wordt nauwlettend gevolgd omdat natriumchloraat in het eindproduct zeer ongewenst is.

Isolatie en zuivering

• 4 Hoewel er stappen zijn genomen om de productie ervan te minimaliseren, moet natriumchloraat toch worden verminderd voordat het natriumchloriet kan Een chemische reactie waarbij natriumchloriet ontstaat. geïsoleerd zijn. Dit wordt bereikt door extra waterstofperoxide toe te voegen.
• 5 De gebruikte reactieve oplossing wordt vervolgens door een fractionele kristallisatietoren gepompt om het natriumchloriet te zuiveren. Deze methode maakt gebruik van de grote oplosbaarheidsverschillen tussen het chloriet en andere verwante zouten die kunnen worden gevormd. Na zuivering wordt de natriumchlorietoplossing ingedampt en in de droogtrommel gedroogd. Indien een watervrij (zonder water) product gewenst is, wordt het verdampte poeder gemengd met water bij 100°F (38°C). De oplossing wordt verzadigd en afgekoeld tot 77°F (25°C). Wanneer dit gebeurt, kristalliseert het watervrije zout spontaan uit de oplossing. Een roterende trommel, stoomverwarmde droger wordt gebruikt om de kristallen te isoleren, wat resulteert in vlokken of een fijn poeder. Soms zijn meerdere droogstappen nodig.
• 6 Het watervrije zout kan vervolgens worden omgezet in poeder, korrels of een oplossing. Korrels worden vaker gebruikt omdat ze veiliger zijn, met minder toxische risico's en brandgevaar en omdat er een homogene samenstelling kan worden gecreëerd. Met behulp van typische methoden kan de deeltjesgrootte van de korrels nauwkeurig worden gecontroleerd. Voorafgaand aan de verpakking wordt vast natriumchloriet gemengd met natriumchloride om het veiliger te hanteren.
• 7 Oplossingen worden bereid door poedervormig natriumchloriet te mengen met verschillende anticorrosieve middelen, buffermiddelen en oppervlakteactieve stoffen in een mengvat. Deze oplossingen worden gebruikt voor commerciële bleekprocessen en kunnen zo worden geformuleerd dat ze extreem stabiel zijn.
• 8 Afhankelijk van het uiteindelijke gebruik wordt de natriumchlorietoplossing verpakt in plastic containers, vaten, bakken en tankwagens. In de Verenigde Staten wordt natriumchloriet in poedervorm of in vlokken vervoerd in beklede vaten. Bulktransport van de vaste stof is uit veiligheidsoverwegingen niet toegestaan.

Kwaliteitscontrole

Om de kwaliteit van het geproduceerde natriumchloriet te waarborgen, wordt het productieproces in elke fase gecontroleerd. De uitgangsgrondstoffen en het eindproduct worden allemaal onderworpen aan een verscheidenheid aan chemische en fysische tests om te bepalen of ze aan de vereiste specificaties voldoen. Enkele van de vaak geteste kenmerken zijn uiterlijk, geur, pH, dichtheid, soortelijk gewicht en smeltpunt. Als het eindproduct een oplossing is, wordt de chemische activiteit ervan getest om er zeker van te zijn dat het de juiste concentratie heeft. Voor vaste korrels wordt de deeltjesgrootte bepaald en zo nodig aangepast.

Bijproducten/afval

De productie van natriumchloriet produceert enkele ongewenste bijproducten, zoals chloordioxide, die niet in de directe omgeving kunnen worden vrijgegeven. Geconcentreerde dampen van chloordioxide zijn giftig en veroorzaken misselijkheid, verlies van eetlust en misselijkheid bij lijnoperators. In de productie-installatie is circulatie van frisse lucht essentieel. Het chloordioxidegas is ook zeer corrosief. Daarom moeten natriumchlorietoplossingen in speciaal gecoate containers worden bewaard. Materialen zoals glas, porselein, sommige kunststoffen of aardewerk worden meestal gebruikt. Titanium is het meest resistente metaal dat tegenwoordig wordt gebruikt. In de textielindustrie wordt roestvast staal van molybdeenlegeringen gebruikt om de natriumchlorietbleekoplossingen op te slaan.

De Toekomst

Met toenemende toepassingen voor chloordioxide worden momenteel verbeteringen in de productie van natriumchloriet bestudeerd. Onderzoek naar natriumchloriet is gericht op het verminderen van de milieu-impact van bleeksystemen en het vinden van snellere, goedkopere productiemethoden. Er worden voortdurend nieuwe bleekformuleringen ontwikkeld door chemici.