¿Cómo preparar dióxido de cloro (ClO2)?
Desde que mi país introdujo productos extranjeros de dióxido de cloro y comenzó a estudiar su tecnología de producción en la década de 1980, después de más de diez años, no solo se han producido productos nacionales de dióxido de cloro, sino que la tecnología de producción también ha mejorado en gran medida. También se están reconociendo y aplicando los problemas del dióxido de cloro como desinfectante oxidante. Con la amplia aplicación de productos, se ha promovido el desarrollo de formas de dosificación de productos. Actualmente, existen generadores de dióxido de cloro, dióxido de cloro estable, tabletas y otros productos sólidos de dióxido de cloro. A continuación se proporciona una descripción general de las formulaciones de dióxido de cloro utilizadas para la desinfección.
1. Generador de dióxido de cloro
1.1 Propiedades y preparación del dióxido de cloro
El dióxido de cloro es un óxido de cloro y tiene una irritación similar al olor del cloro gaseoso. La fórmula molecular es ClO2, el peso molecular es 67,457, el punto de fusión es -59 °C y el punto de ebullición es 11 °C. Existe en forma de gas a temperatura ambiente y es un gas de color amarillo verdoso. A medida que aumenta la concentración, el color cambia a rojo anaranjado y el dióxido de cloro gaseoso es extremadamente inestable. El dióxido de cloro es fácilmente soluble en agua, con una solubilidad de 107,98 mg/L/L a 20 °C. Puede convertirse en un líquido inestable. Su líquido y gas son sensibles a la temperatura, la presión y la luz. Cuando el contenido de aire es superior al 10%, pueden detonar chispas [1]. El dióxido de cloro es un compuesto inestable y también lo es en el aire.
Los principales métodos para preparar dióxido de cloro a partir de generadores de dióxido de cloro incluyen la electrólisis y los métodos químicos. El método de electrólisis más utilizado es la electrólisis de diafragma, que utiliza sal como materia prima y genera una solución mixta que contiene dióxido de cloro, hipoclorito de sodio, peróxido de hidrógeno y ozono bajo la acción de un campo eléctrico. La concentración de dióxido de cloro es generalmente sólo del 10 al 30%, la mayor parte del cual es cloro. Los métodos químicos incluyen principalmente dos métodos para generar dióxido de cloro utilizando clorato de sodio y clorito de sodio como materias primas. En el proceso de producción de dióxido de cloro mediante el método del clorato de sodio, si se utilizan iones de cloro como agente reductor, el dióxido de cloro producido tiene la desventaja de una baja pureza, mientras que el dióxido de cloro producido mediante el método del clorito de sodio tiene una proporción mayor, generalmente alrededor del 90 % por encima.
1.2 Equipo y rendimiento de esterilización
Los generadores importados del extranjero incluyen principalmente Tetralarent Company, Rio Lindo Company, German Prominent Company, etc. Li et al. [3] informaron del efecto de esterilización sinérgica del esterilizador sinérgico de dióxido de cloro de Tetralent Company. Este generador utiliza una solución salina electrolítica para producir simultáneamente dióxido de cloro, cloro gaseoso, ozono y peróxido de hidrógeno, que es soluble en agua y tiene un efecto de esterilización sinérgico. Su efecto de esterilización es mejor que cualquiera de los desinfectantes anteriores. Los resultados experimentales también muestran que el voltaje de electrólisis de la celda electrolítica. Huan Pengcheng et al. [4] observaron el efecto de desinfección del generador de dióxido de cloro American Vulcan Rio Linda T140. La concentración de dióxido de cloro producido por el generador se puede ajustar a 2000-300 mg/L, matando Escherichia coli y Staphylococcus aureus 1 mg/L durante 3 minutos y matando Bacillus subtilis var. Las esporas de Aspergillus niger fueron 65438±025 mg/L5. Destruya HBsAg 125 mg/L durante 2 minutos, la concentración mínima para experimentos de energía es 400 mg/L, las soluciones bacterianas protectoras de suero de ternera al 25% y 50% pueden afectar el efecto de esterilización. A baja concentración (10 mg/L), el generador presenta una ligera corrosión en el cobre, el acero al carbono y el aluminio, pero básicamente no presenta corrosión en el acero inoxidable.
Los generadores domésticos de dióxido de cloro se han desarrollado rápidamente y la tecnología ha ido madurando gradualmente [5]. En la actualidad, se han utilizado generadores de dióxido de cloro de presión positiva y presión negativa producidos por el dióxido de cloro producido mediante sal electrolítica y métodos de clorato de sodio y clorito de sodio, y algunos productos han obtenido patentes nacionales. Basado en el principio de funcionamiento y las características operativas de la preparación de desinfectante mixto de dióxido de cloro mediante electrólisis, Ren [6] utilizó tecnología de microcomputadora de un solo chip y un detector de cloro residual para realizar el control automático de todo el proceso de adición de sal, descarga de álcali y operación de ajuste de Equipo de desinfección de dióxido de cloro, mejorando enormemente la eficiencia de la desinfección y el transporte seguro del equipo. El dióxido de cloro producido químicamente contiene altos niveles de dióxido de cloro. El generador para producir dióxido de cloro mediante el método químico desarrollado por Shi Laishun et al. [7] se midió mediante el método yodométrico y el contenido de cloro efectivo fue de 3246,6438 ± 0 mg/l. Se detectó mediante espectrofotómetro ultravioleta y espectrofotómetro infrarrojo que la solución contenía carbono. dióxido de cloro y cloro gaseoso, de los cuales el dióxido de cloro representa entre el 60% y el 70%. El efecto bactericida de esta solución acuosa muestra que contiene 4,5-5,0 mg/L de ingredientes activos y tiene un efecto de 65.438±0-2 minutos sobre Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Candida albicans y Bacillus subtilis var. Níger contiene 90 mg/L de ingrediente activo durante 5 minutos. El ingrediente activo que contiene 400 mg/L puede destruir la antigenicidad del HBsAg en 5 minutos. El rendimiento del desinfectante de dióxido de cloro en los generadores de dióxido de cloro es inestable [8] y la tasa de degradación es del 14,05% después de 3 días de almacenamiento. Sin embargo, si agrega hidróxido de sodio analíticamente puro a la solución desinfectante original, ajuste el valor de pH a 11,80, séllelo protegido de la luz y guárdelo a temperatura ambiente (18°C-25).
1.3 Aplicación en Desinfección
Actualmente, los generadores de dióxido de cloro se utilizan principalmente para la desinfección del agua potable y el tratamiento de aguas residuales. Cuando los desinfectantes tradicionales que contienen cloro utilizados para la desinfección del agua potable tratan el agua cruda, producirán una gran cantidad de hidrocarburos halogenados. Incluyendo trihalógenos como cloroformo, clorofenol, dicloroacetonitrilo y otros compuestos orgánicos halogenados [9][10][11], el Instituto Nacional del Cáncer ha confirmado que el cloroformo es carcinógeno debido a la degradación oxidativa de la materia orgánica en el agua. no se producen productos de desinfección que contienen cloro, así como agentes.
Los estudios sobre el uso de dióxido de cloro en lugar de cloro para el tratamiento del agua han demostrado que el contenido de trihalometanos en el agua tratada con cloro es 100% mayor que la tratada con dióxido de cloro, por lo que el uso de dióxido de cloro puede reducir en gran medida la producción de cloroformo y también puede oxidar. iones de hierro, manganeso, magnesio y sulfuro en agua. No reacciona con los fenoles del agua y no produce olores desagradables [14], por lo que el dióxido de cloro es un desinfectante de agua prometedor que puede reemplazar al cloro. En la actualidad, cada vez más países desarrollados de Europa han convertido el dióxido de cloro en un agente más eficaz que el cloro. Trate el agua del río Yangtze con 0,5 mg/L de dióxido de cloro durante 30 minutos. Agregue 1,0-1,5 mg/L al agua de Minhang y el estándar de desinfección se podrá alcanzar en 30 minutos, con la cantidad de bacterias
El dióxido de cloro se usa en el tratamiento de aguas residuales, además de la desinfección, también puede. Ser utilizado para destruir bacterias que producen olores y olores peculiares. Compuestos para controlar el crecimiento de algas en el agua, eliminar turbidez, mejorar la floculación, decoloración, etc. , y la dosis puede cumplir con el cálculo de los estándares nacionales de descarga de aguas residuales.
2. Solución estable de dióxido de cloro
2.1 Propiedades y preparación del dióxido de cloro estable
Solución estabilizada de dióxido de cloro: dióxido de cloro gaseoso Soluble en estabilizantes como el carbonato de sodio , percarbonato de sodio, borato de sodio y perborato de sodio. Suele ser una solución acuosa incolora, inodora y transparente con una concentración del 65.438+00%. No es inflamable ni volátil. El dióxido de cloro estable no tiene capacidad bactericida. El dióxido de cloro en la solución sólo puede tener una fuerte capacidad bactericida cuando se libera nuevamente mediante una reacción de activación (acidificación). El valor de pH de la solución acuosa activada al 2% es ácido. La gravedad específica es 1,03-1,04 (20 °C ± 0,04 (20 °C)) y la solución acuosa es de color amarillo claro. La solución es inestable después de la activación y el contenido se puede reducir en un 80 % después de un día de almacenamiento. 16], por lo que es adecuado para el uso actual.
Los métodos de producción nacional de dióxido de cloro estable son en su mayoría procesos de producción químicos que utilizan clorato de sodio como materia prima, y los agentes reductores son principalmente ácido clorhídrico, dióxido de azufre y metanol. , etc. Este método es de bajo costo y algunos también utilizan clorito de sodio como método de producción de materias primas.
Para mejorar la velocidad de activación y la tasa de dióxido de cloro estable, se han realizado muchas investigaciones. Se ha hecho con activadores en China. Los activadores se dividen en activadores de liberación rápida que pueden liberarse completamente en poco tiempo, como ácidos fuertes como el ácido clorhídrico y el ácido fosfórico, y activadores de liberación lenta, principalmente ácidos débiles. como ácido cítrico Los experimentos han demostrado que el ácido cítrico sólo puede activar el 60% del dióxido de cloro. Debido a la liberación incompleta del dióxido de cloro activo, todavía queda algo de dióxido de cloro en la solución. dióxido de carbono Para mejorar la incomodidad del uso de activadores líquidos, también se han desarrollado activadores sólidos en China. Los resultados experimentales muestran que el efecto de activación del ácido oxálico más tricloruro de aluminio es el mismo que el del ácido clorhídrico. La proporción entre solución estable y activador suele ser de 10: 1.
2.2 Rendimiento bactericida
El dióxido de cloro estable es un desinfectante eficiente y de amplio espectro que puede matar propágulos bacterianos, esporas y hongos. y virus [19]. Wang Fuyu et al. [20] observaron el efecto desinfectante de una solución estable de dióxido de cloro. Los resultados mostraron que cuando se usaba una concentración de 2,0 mg/L durante 1 minuto, podía matar las bacterias contaminadas. coli se reduce en 5-6 valores log (la tasa de destrucción es 99,999% -99,9999%) y puede matar el fago f 2 de E. coli. Ju et al [21] informaron el uso de 50 mg/L de dióxido de cloro estable. El tratamiento durante 1 minuto puede matar completamente Escherichia coli y Staphylococcus aureus, y la tasa de destrucción de Bacillus subtilis es var. Las esporas de Aspergillus niger a 500 mg/L pueden destruir completamente la antigenicidad del HBsAg durante 30 minutos. sobre Mycobacterium tuberculosis Se ha informado que el dióxido de cloro puede matar los 1100 mg/L de Mycobacterium tuberculosis en 10 a 20 minutos [22]. La concentración puede matar a Mycobacterium tuberculosis en el endoscopio durante 5 minutos [23]. [24] realizaron una prueba de efecto bactericida y corrosión de metales en una solución de dióxido de cloro con un contenido de 2,55% y un valor de pH de 6,0. La concentración de 160 mg/L actúa sobre E. coli durante 10 minutos, y la concentración de. 200 mg/L actúa sobre Staphylococcus aureus durante 2 minutos. La tasa de destrucción alcanza el 100%. Se elabora acero inoxidable con una solución de dióxido de cloro de 400 mg/L. El remojo de aluminio, cobre y acero al carbono durante 72 horas provocó una corrosión severa y moderada. acero inoxidable El autor cree que la razón por la cual la solución requiere una alta concentración y tiempo de acción para matar microorganismos puede estar relacionada con el alto valor de pH de la solución en el experimento, el efecto bactericida de 400 mg/L de cloro. Se observó dióxido activado por ácido cítrico en la cepa enterohemorrágica de Escherichia coli O157:H7 y sus factores que influyen. A 25°C, el valor D de esterilización de esta cepa sobre tela es de 1,53 minutos y la tasa de esterilización alcanza el 99,99% después de 7 minutos. Su coeficiente de concentración es 1,36, es decir, a 25°C, es necesario extender el tiempo de acción. en 2,57 veces y el coeficiente de humedad (Q10) es 1,63. La solución desinfectante tiene un buen efecto bactericida en condiciones ácidas (PH3-5). Cuando el valor del pH es >:7, el efecto bactericida disminuye significativamente [25]. Las pruebas de irritación y toxicidad aguda con dióxido de cloro estable [26] muestran que la LD50 oral >: 10000 mg/kg es en realidad una sustancia no tóxica, y las soluciones que contienen dióxido de cloro entre 9,7 y 11,4 mg/L son perjudiciales para la piel del conejo. Puntuación de irritación de cero horas y sin irritación de la mucosa ocular.
Los productos de dióxido de cloro estable producidos en Shanghai pueden alcanzar básicamente LD50 >: 5000 mg/kg, índice de irritación de la piel > 0,4 y el resultado de la prueba de micronúcleos es negativo.
2.3 Aplicación
En 1985, Estados Unidos acordó utilizar dióxido de cloro como desinfectante para equipos de procesamiento de alimentos, y en 1987, lo aprobó como desinfectante ambiental de superficies en el procesamiento de alimentos. plantas. Nuestro país también ha aprobado la desinfección de tuberías, contenedores de equipos y vajillas de la industria alimentaria, con una concentración de 250 mg/L.
En el campo de la atención sanitaria, Estados Unidos ha aprobado bactericidas para su uso en hospitales, laboratorios y entornos médicos. China también ha aprobado su uso para la desinfección de superficies ambientales en los departamentos mencionados, pudiendo utilizarse también para. desinfección de equipos médicos resistentes a la corrosión como termómetros, dilatadores vaginales, botellas de humidificación de oxígeno, tubos de ensayo, portaobjetos, etc. , Se utiliza para la desinfección de ventiladores, máquinas de hemodiálisis, máquinas de anestesia, incubadoras de bebés, etc., pero generalmente no es adecuado para la desinfección por inmersión a largo plazo de equipos médicos. La concentración común es 500-650.
Además, mi país formuló en 1996 la norma GB 2760-1996 "Normas de higiene para el uso de aditivos alimentarios", que enumeraba el dióxido de cloro estable como "conservante" en los aditivos alimentarios y se utiliza para la conservación de frutas, verduras y pescado para las industrias procesadoras, la dosis máxima es de 0,2 a 1,0 mg/l.
3. Desinfectante de dióxido de cloro sólido
3.1 Formas farmacéuticas y preparados
Los productos de dióxido de cloro sólido incluyen polvos, tabletas y productos de envasado binario.
El dióxido de cloro sólido utiliza principalmente clorito de sodio como principal materia prima. En la actualidad, los productos de envasado binario de dióxido de cloro se preparan a partir de clorito de sodio y activadores ácidos. La preparación de dióxido de cloro adsorbido se adsorbe mediante una solución de clorito de sodio en sal de bentonita sódica o el dióxido de cloro gaseoso se adsorbe en portadores como silicato de calcio, dicloruro y cloruro de sodio. Se forma sobre óxido de silicio, talco en polvo y percarbonato de sodio en polvo seco. Además, existe un proceso de producción de desinfectante sólido de dióxido de cloro no adsorbente. Jiang Xingjin [27] utilizó un agente ácido mixto sólido para activar el clorito de sodio y generar dióxido de cloro. Como resultado, sólo entre el 29 % y el 56 % del dióxido de cloro del clorito de sodio se activa mediante ácidos orgánicos sólidos como el ácido cítrico y el ácido oxálico. Sin embargo, si se mezclan ácidos orgánicos y sales de ácidos inorgánicos en una proporción de 1: 1-9, la tasa de activación puede alcanzar más del 90%. Los autores también observaron la cantidad adecuada de agua añadida y el tiempo de activación óptimo. Como resultado, la cantidad de agua añadida fue 10 veces mayor que la del ácido orgánico sólido y el mejor efecto fue dejarlo reposar durante 10 minutos.
3.2 Rendimiento bactericida
La tasa de activación y el efecto bactericida del dióxido de cloro muestran que la activación está relacionada con el valor del pH. Cuando el pH <0,5, el dióxido de cloro activado se puede liberar rápidamente. Cuando el pH >:0,5, el dióxido de cloro se libera lentamente, la activación es incompleta y la capacidad bactericida es débil. El efecto de desinfección del dióxido de cloro en envases binarios informado por Jia Songshu [28] es: el contenido promedio de dióxido de cloro del producto es del 6,74 %, y el contenido promedio de dióxido de cloro después de 14 días de almacenamiento a 54 °C es del 6,736 %, con ningún cambio significativo. La solución de 7,5 mg/L actúa sobre Escherichia coli y Staphylococcus aureus durante 5 minutos, la tasa de eliminación de Candida albicans es de 150 mg/L y la tasa de eliminación de Bacillus subtilis es var. Niger Spore tiene una duración del 100% durante 10 minutos. El uso de una solución de 200 mg/l durante 5 minutos puede destruir la antigenicidad del HBsAg purificado diluido a 20 mg/ml. La solución de 200 mg/L es ligeramente corrosiva para el acero inoxidable y moderadamente corrosiva para el cobre y el aluminio. Además, también se observaron daños a los productos de caucho. Como resultado, después de múltiples inmersiones en una solución de 200 mg/L, la resistencia a la rotura y el alargamiento de rotura del tubo de látex disminuyeron, pero la diferencia no fue significativa (P
3.3 Aplicación de desinfección
El dióxido de cloro sólido es fácil de almacenar y transportar, pero debe activarse antes de su uso y se debe prestar atención a su uso actual. El ámbito de uso es el mismo que el del dióxido de cloro líquido estable.
4.Conclusión
Resumen. Como se mencionó anteriormente, la investigación y aplicación de las formas de dosificación de dióxido de cloro se están expandiendo y profundizando constantemente en los generadores de dióxido de cloro existentes, las soluciones estables de dióxido de cloro y el polvo o dióxido de cloro sólido. Todas las tabletas tienen fuertes efectos bactericidas. Dado que no se producen carcinógenos durante el proceso de desinfección, no son tóxicos e inofensivos para el cuerpo humano y tienen amplias perspectivas de aplicación. Sin embargo, dado que el dióxido de cloro es un nuevo tipo de desinfectante, todavía existen muchos. problemas, especialmente en la investigación y aplicación de nuevas formas de dosificación, merece la pena realizar más investigaciones, como mejorar la estabilidad y la tasa de activación del dióxido de cloro sólido, reducir su corrosión a los metales y establecer un método rápido de detección de contenido in situ. Se espera que a través de esfuerzos, la investigación de la aplicación del dióxido de cloro logre mejores resultados.