Диоксид хлора как дезинфицирующее средство¶

Диоксид хлора (ClO₂) — неорганическое соединение хлора в степени окисления +4, при нормальных условиях представляющее собой жёлто-зелёный газ с резким запахом, напоминающим смесь хлора и озона. В отличие от молекулярного хлора, диоксид хлора обладает выраженным окислительным действием и широко применяется как дезинфицирующее средство для воды, поверхностей и оборудования. Соединение неустойчиво, взрывоопасно в концентрированном виде и практически всегда производится на месте применения.

¶Свойства

Диоксид хлора — газ тяжелее воздуха (плотность около 2,4 г/л), хорошо растворимый в воде. Температура кипения — около 11 °C, при охлаждении переходит в красно-коричневую жидкость. Молекула имеет угловое строение, содержит неспаренный электрон, что объясняет его высокую реакционную способность.

Ключевая особенность как дезинфектанта — избирательное действие: диоксид хлора разрушает клеточные стенки и мембраны микроорганизмов, воздействуя на белки и нуклеиновые кислоты, но при этом не образует в заметных количествах тригалометаны (хлороформ и родственные соединения), характерные для хлорирования. Вместо них образуются хлориты и хлораты.

¶История

Диоксид хлора был получен в 1814 году Хэмфри Дэви при взаимодействии хлората калия с соляной кислотой. Длительное время соединение оставалось лабораторным курьёзом из-за взрывоопасности. Промышленное применение началось в 1944 году в США на водопроводной станции города Ниагара-Фолс — для устранения привкуса и запаха воды, вызванных фенолами. С 1950-х годов метод распространился в Европе, а в 1970-х получил дополнительный импульс после обнаружения канцерогенных тригалометанов в хлорированной воде.

¶Получение

В промышленности и на объектах водоподготовки диоксид хлора синтезируют непосредственно перед использованием:

• Из хлорита натрия и соляной кислоты — простейший лабораторный способ.
• Из хлорита натрия и хлора — классическая схема, дающая высокий выход.
• Из хлората натрия в кислой среде — с восстановителями (перекись водорода, метанол, сернистый газ).

Готовый газ не хранят и не транспортируют: его растворяют в воде или подают в обрабатываемую среду сразу после генерации.

¶Применение

Преимущества перед хлором: эффективность в широком диапазоне pH (в том числе при щелочных значениях, где хлор малоактивен), уничтожение спор, вирусов и цист простейших (включая Cryptosporidium), отсутствие стойких запахов.

¶Безопасность

Диоксид хлора токсичен при вдыхании: раздражает дыхательные пути, вызывает кашель, головную боль, при высоких концентрациях — отёк лёгких. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны в России составляет 0,1 мг/м³. Газ взрывоопасен при концентрации выше 10 % в воздухе, поэтому генераторы размещают в отдельных помещениях с принудительной вентиляцией.

Побочные продукты — хлориты и хлораты — регулируются санитарными нормами: в питьевой воде содержание хлорита ограничено (в РФ — 0,2 мг/л). Персонал использует средства защиты органов дыхания и кожи.

¶Регулирование

В России применение диоксида хлора для обеззараживания воды регламентируется санитарными правилами и ГОСТами, в США — нормами Агентства по охране окружающей среды (EPA), в ЕС — директивами по качеству питьевой воды. Методы контроля основаны на фотометрии и амперометрическом титровании.