Dwutlenek chloru

Chloryn sodu (NaClO2) jest prekursorem do wytwarzania dwutlenku chloru (ClO2), związku chloru o wysokiej zdolności biobójczej, stosowanego wyłącznie w oczyszczaniu wody i uzdatnianiu wody pitnej. Dwutlenek chloru jest ujęty w art. 95 rozporządzenia 528/2012 UE o produktach biobójczych jako substancja czynna.

ClO2 ma krótki okres półtrwania po wytworzeniu, więc najczęstszym sposobem uzyskania go jest in situ, poprzez zmieszanie chloranu sodu, płynnego lub granulowanego, ze słabym kwasem.

Właściwości CLO2

Dwutlenek chloru jest stosowany od 1944 roku do uzdatniania wody w publicznych stacjach uzdatniania wody na całym świecie. Ze względu na swoje selektywne właściwości utleniające, jego zastosowanie jest alternatywą do rozważenia tam, gdzie oprócz dezynfekcji należy poprawić jakość organoleptyczną wody.

Ponadto jest w stanie usunąć żelazo i mangan oraz inne związki nadające kolor i smak(1).

Badania wykazują, że jest on bardziej skuteczny jako środek dezynfekujący niż chlor we wszystkich okolicznościach wobec patogenów przenoszonych przez wodę, takich jak wirusy, bakterie i pierwotniaki (2).

Z drugiej strony, w przeciwieństwie do innych produktów, dwutlenek chloru jest skuteczny w bardzo szerokim zakresie wartości pH (4-10)(3)(5). Jego siła utleniania przewyższa chlor, chloraminę i jod, a w już zanieczyszczonej wodzie jest znacznie lepszy od ozonu ze względu na skuteczność przy niskich stężeniach. Ponadto jego wysoka rozpuszczalność w wodzie pozwala na działanie przez pewien czas, co stanowi ogromną przewagę nad ozonem, który błyskawicznie wyparowuje i wymaga stałego stosowania w czasie (4).

Jedną z głównych zalet stosowania dwutlenku chloru jest ograniczenie powstawania organicznych produktów ubocznych szkodliwych dla ludzi i środowiska, takich jak trihalometany (THM) i chloraminy (4).

Dwutlenek chloru w odpowiednich ilościach jest zdolny do utleniania związków fenolowych. (7): Skażenie BPA (bisfenol-A) z tworzyw sztucznych powoduje uszkodzenia organizmu. Jedyną grupą funkcyjną w BPA są dwa alkohole, które po utlenieniu mogłyby uczynić BPA nietoksycznym. Mechanizm działania BPA nie został jeszcze wyjaśniony, dlatego jego działanie nie może być przypisane grupom funkcyjnym.

Ponadto ClO2 nie reaguje z amoniakiem ani pierwotnymi i wtórnymi aminami, co pozwala uniknąć zwiększenia zapotrzebowania na chlor w systemach dystrybucji. (6)

  • Lotność: bardzo lotny w stanie gazowym.
  • Rozpuszczalność: jedną z jego głównych cech jest wysoka rozpuszczalność w środowisku wodnym, co stanowi dużą przewagę nad innymi substancjami, np. ozonem.
  • Skraplanie: staje się cieczą w niskich temperaturach, ale może powrócić do stanu gazowego w 11°C.
  • Gęstość: ma większą gęstość niż woda i powietrze.
  • Pochodzenie syntetyczne: nie może występować w naturze. Po zmieszaniu z roztworami wodnymi może być rozpraszany przez procesy napowietrzania, ponieważ nie ulega hydrolizie.
  • Kolor: żółtozielony.
  • Łatwo rozpuszcza emulsje i węglowodory, dzięki czemu może przechodzić przez warstwy bakteryjne.
  • Biofilm: ClO2 utlenia matrycę polisacharydową, która wiąże biofilm. Dwutlenek chloru jest przekształcany w jony chlorkowe, które z kolei są rozdzielane na części biofilmu, które pozostają stabilne. Kiedy biofilm zaczyna się ponownie rozwijać, tworzy się kwaśne środowisko, które umożliwia nowe wytwarzanie dwutlenku chloru i całkowite usunięcie pozostałego biofilmu.

ZALETY

  1. Uzyskanie wody o wysokiej czystości, wolnej od niepożądanych substancji.
  2. Silniejszy niż Chlor w krótkim czasie kontaktu.
  3. Wyższa moc utleniania, co sprzyja eliminacji zapachów, kolorów i smaków.
  4. Nie wytwarza trihalometanów (THM) ani chloramin.
  5. Bez wpływu na zmiany pH.
  6. Poprawia eliminację żelaza i manganu.
  7. Kontroluje gromadzenie się mułu w zbiornikach wodnych.
  8. Posiada zdolność do utleniania związków fenolowych.
  9. Jest biodegradowalny.

WADY

  1. Jest on nieco droższy od Chloru.

*Wpływ ClO2 na uzdatnianie wody pitnej(4)

Krótka historia CLO2

Dwutlenek chloru został odkryty przez Sir Humphreya Davy'ego w 1814 roku. W tamtym czasie nie cieszył się on dużym powodzeniem w zastosowaniach przemysłowych lub w uzdatnianiu wody ze względu na trudności w posługiwaniu się nim.

W 1944 roku po raz pierwszy zastosowano ją w dużej stacji wody pitnej.

W 1955 roku jego zastosowanie stało się powszechne w USA do uzdatniania wody pitnej.

Został on ustabilizowany 20 lat temu w laboratoriach amerykańskich.

Obecnie zastosowanie dwutlenku chloru rośnie wykładniczo na całym świecie, czy to w uzdatnianiu i oczyszczaniu wody, kontroli zapachów w ściekach, konserwacji produktów organicznych czy kontroli biofilmu.

Na innym poziomie ClO2 jest stosowany w przemyśle i handlu, zwłaszcza w sektorze spożywczym, do czyszczenia i odkażania maszyn i instalacji. Jego trwałość w czasie sprawia, że jest całkowicie skuteczny w eliminowaniu biofilmu obecnego w tych urządzeniach i instalacjach. Oprócz wszystkich opisanych powyżej właściwości, w rurach żeliwnych występuje również niski współczynnik korozji.

Oficjalne uznania dla dwutlenku chloru

Food & Drug Association E.E.U.U

Zatwierdza jego stosowanie i uznaje jego działanie biobójcze skierowane na mikroorganizmy, niszcząc ich ścianę wymiany komórkowej, a tym samym eliminując wszelkie zagrożenie bakteryjne, wirusowe i grzybowe dla zdrowia człowieka.

Environmental Protection Agency E.E.U.U

Dwutlenek chloru jest zarejestrowany w EPA pod numerem rejestracyjnym 74986-1. Przeszedł rygorystyczne wytyczne dis/tiss dotyczące stosowania jako środek do dezynfekcji powierzchni mających kontakt z żywnością.

Stowarzyszenie Międzynarodowego Transportu Lotniczego

W swoich wytycznych "General Guidance Material for Ramp Operations during COVID19" zaleca stosowanie dwutlenku chloru w pełnych zbiornikach wody w magazynie, aby zapobiec skażeniu wody przez mikroorganizmy.

Departament Rolnictwa USA

Dopuszcza dwutlenek chloru i chloryn sodu do stosowania w zakładach przetwórstwa spożywczego w celu dezynfekcji i zwalczania bakterii i grzybów.

Unia Europejska

ClO2 został uwzględniony w art. 95 unijnego rozporządzenia 528/2012 o produktach biobójczych.

Robert Koch Institut

Posiada certyfikat Robert Koch Institut, co oznacza, że ma 99% skuteczności w niszczeniu zarazków (poziom skuteczności A-D) związanych z dezynfekcją wody pitnej, terenów ogólnych, spożyciem przez ludzi i zwierzęta.

Oficjalne uznania dla dwutlenku chloru

(1) United States Environmental Protection Agency (2020). Welcome to the Drinking Water Treatability Database. US.https://iaspub.epa.gov/tdb/pages/treatment/treatmentOverview.do?treatmentProcessId=-1277754943

(2) Ogata, N., & Shibata, T. (2008). Protective effect of low-concentration chlorine dioxide gas against influenza A virus infection. Journal of General Virology, 89(1), 60 67. doi:10.1099/vir.0.83393-0 .

(3) Chauret, C.P., Radziminski, C.Z., Lepuil, M., Creason, R., Andrews, R.C., 2001. Chlorine dioxide inactivation of Cryptosporidium parvum oocysts and bacterial spore indicators. Appl. Enviro. Microbiol. 67 (7), 2993–3001.

(4) Deininger RA, Ancheta A, Ziegler A. Desinfección con dioxido de cloro. Simposio regional sobre calidad del agua: desinfección efectiva. CEPIS/OPS. Lima. 1998; 1-14.

(5) Aieta, E. M., & Berg, J. D. (1986). A Review of Chlorine Dioxide in Drinking Water Treatment. Journal - American Water Works Association, 78(6), 62–72. doi:10.1002/j.1551-8833.1986.tb05766.x

(6) Francisco Ramírez Quirós (2005).Tratamiendo de Desinfección del Agua Potable. Departamento de tratamiento del agua. Canal de Isabel II. España. https://www.fundacioncanal.com/canaleduca/wp-content/uploads/2015/08/Tratamiento-de-desinfeccion-del-agua-potable2.pdf

(7) Stevens, A. A. Reaction products of chlorine dioxide. Environ. Health Perspect. Vol. 46, 101–110 (1982)