На главную » Физико-химические свойства

Физико-химические свойства

Диоксид хлора – это газ, который хорошо растворяется в воде. При высоких концентрациях он становится взрывоопасным. На рис. 3.1 показана область взрывоопасных концентраций в газовой фазе и растворе. Другие свойства: Физические:
  • Зеленый цвет (при высоких концентрациях оранжевый)
  • Едкий запах (напоминающий озон)
Химические:
  • Высоко селективное окислительное дезинфицирующее средство, которое не вступает в реакцию с простейшими аминами (хлорамины не образуются)
  • Вступает в реакцию с соединениями серы и фенолами (устраняет запах)
  • Реакционная способность практически не зависит от рН
На рис. 3.2 показана разница между интенсивностью дезинфицирующих свойств диоксида хлора и хлора/гипохлорита в зависимости от показателя рН. Из выше приведённой зависимости видно, что окислительная способность диоксида хлора гораздо в меньшей степени зависит от рН, а в особенности в щелочной области. Также видно, что окислительная активность хлора высока только в кислотной среде и значительно падает в щелочной области. Другим важным преимуществом диоксида хлора является то, что при малых дозах (около 0,5 мг/л) обработанная им вода не имеет ни вкуса не запаха. Основное различие между хлором и диоксидом хлора, это их окислительно-восстановительные потенциалы (ОВП). Проще говоря, ОВП – это энергия, которая высвобождается во время химической реакции, измеряемая в милливольтах. Энергия высвобождающаяся в результате реакции пропорциональна количеству высвобождающихся электронов.
Рис. 3.1. Диапазон взрывоопасных концентраций
Рис. 3.2. Сокращение количества микроорганизмов при воздействии хлором и диоксидом хлора в зависимости от рН при 5 °С. Время экспозиции 5 мин.
Приведенные ниже упрощенные уравнения электронного баланса демонстрируют разницу между двумя веществами:
Сl20+ H2O →HOCl → Cl+ 2e (3.1)
ClO2 + е →ClO2→ Cl + 6e (3.2)
Здесь следует отметить два момента (для более глубокого понимания механизмов окисления):
  1. Из уравнения 3.1 видно, что диоксид хлора сначала забирает один электрон, а затем высвобождает шесть электронов, восстанавливаясь до хлоридиона. Однако эта трансформация в хлорид-ион не является окончательной. Эффективность реакции повышается при снижении рН.
  2. Для оценки эффективности окислительных свойств диоксида хлора и хлора, следует принять во внимание то, что «свободный» хлор гидролизуясь переходит в HOCl, где хлор имеет степень окисления +1 и молярную массу 35,5 г/моль. Молярная масса диоксида хлора составляет 67,5 г/моль. Таким образом, соотношение молярных масс (Cl/ClO2) составляет 0,526.
Эти соотношение показывает, что для получения такой же фактической концентрации хлорида требуется в два раза больше диоксида хлора, чем хлора, однако с другой стороны, молекула диоксида хлора в конечном итоге высвобождает пять электронов, в то время, как молекула хлора – только два. Это значит, что при одинаковом массовой концентрации диоксида хлора и хлора в растворе (в виде гипохлорит– и хлорит–ионов) теоретическая окислительная способность диоксида хлора в 2,63 раза больше чем при использовании свободного хлора (0,526 • 5е = 2,63), а если пересчитать на количество высвобождающихся электронов с одного моль вещества, то ОВП диоксида хлора в 2,5 раза больше чем у хлора. На данном этапе мы не будем углубляться в этот вопрос. В результате можно сделать вывод, что диоксид хлора обладает теоретическим окислительным потенциалом до 2,5 раз большим, чем хлор.