کلر یا cl با عدد اتمی 17 (به انگلیسی: Chlorine) یکی از مهم ترین عناصر شیمیایی در گروه IV جدول تناوبی و از پارامترهای کیفیت آب می باشد که کاربرد گسترده ای در تصفیه آب و فاضلاب و گندزدایی دارد. این عنصر مهم دارای انواع مختلف کلر مایع، گاز و جامد می باشد و با توجه به ویژگی های فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد، دارای کاربردهای متفاوتی هستند. در ادامه انواع کلر و کاربرد و ویژگی های هر یک را بررسی خواهیم کرد.
کلر چیست؟
کلر یا CL از مهم ترین هالوژن های موجود در گروه IV جدول تناوبی می باشد که در واکنش با آب ترکیباتی بسیار مهم بوجود می آورد. ترکیبات این عنصر مهم شیمیایی تمایل زیادی به حمله به پاتوژن ها و باکتری های محیط اطراف داشته و به همین دلیل در تصفیه آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد. عنصر شیمیایی کلر در حالت نرمال دارای رنگ سبز بوده و بسیار ناپایدار می باشد و در دمای -34 درجه سانتی گراد به نقطه جوش میرسد. لازم به ذکر است، از میان 9 ایزوتوپ کلر تنها کلرهای دارای عدد جرمی 35، 36 و 37 پایدار هستند. به همین دلیل نگهداری از ترکیبات مختلف کلر نیاز به دقت بالایی داشته و نباید در معرض مستقیم هوا قرار بگیرند.
در صنعت به شیوه های مختلف کلر تولید میشود که از مهم ترین آنها می توان به الکترولیز سلول جیوه، الکترولیز سلول دیافراگم و الکترولیز غشایی اشاره کرد. دقت داشته باشید که، تمام ترکیبات بدست آمده از کلر سمی میباشد و دارای خاصیت اکسیدکنندگی بالایی هستند.
انواع کلر
در تصفیه آب و فاضلاب و صنعت ترکیبات مختلفی از کلر مورد استفاده قرار میگیرند که از نظر قدرت واکنش و میان ناپایداری و غیره با هم تفاوت دارند. در حالت کلی انواع کلر را می توان به سه گروه دسته بندی کرد که عبارتند از:
1) کلر مایع
کلر مایع یا هیپوکلریت سدیم NaOcl یکی از مهم ترین انواع کلر می باشد که با نام های دیگری همچون آب ژاول و آنتی فرمین نیز شناخته شده هستند. این ترکیبات بسیار مهم در سال 1785 توسط یکی از دانشمندان فرانسوی به نام Berthollet تولید شد. برای بدست آمدن این ترکیب کاربردی، روش های متعددی ارائه شده است که از رایج ترین آنها می توان به ترکیب گاز کلر و محلول سود سوزآور اشاره کرد.
علاوه براین، کلر مایع را می توان با الکترولیز آب و نمک نیز بدست آورد که البته نیاز به دقت بالایی دارد. چون در این روند گاز هیدروژن نیز به عنوان ترکیب جانبی حاصل میشود که قابل انفجار است.
ویژگی های کلر مایع
از مهم ترین ویژگی های کلر مایع یا هیپوکلریت سدیم می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کلر مایع ناپایدار بوده و تابش نور و افزایش دما منجر به تبخیر آن میشود.
- هیپوکلریت سدیم بسیار خطرناک و خفه کننده می باشد. استفاده از این ترکیبات در محیط های بسته ممنوع است.
- کلر مایع دارای خاصیت اکسیدکنندگی بالایی بوده و منجر به خوردگی سطوح و پوست میشود.
- ترکیب کلر مایع با آب منجر به تولید هیپوکلروز و هیپوکلریت تبدیل میشود. هیپوکلرزو تولید شده در این ترکیب اسید هیپوکلریت را بوجود می آورد که در ضدعفونی مورد استفاده قرار میگیرد.
کاربرد کلر مایع
با توجه به خاصیت ضدعفونی کنندگی و گندزدایی بالای کلر مایع و قدرت سفیدکنندگی زیاد آن، این ترکیبات در موارد زیر کاربرد دارند:
- تصفیه آب و ضدعفونی و گندزدایی آن
- سفید کردن پنبه در نساجی
- پالایش محصولات نفتی
- صنعت تولید قارچ
- فرآوری مواد غذایی
- تصفیه آب استخر
- تصفیه فاضلاب و رفع بوی چاه ها
2) کلر جامد
کلر جامد یا هیپوکلریت کلسیم ca(clo)2 از دیگر انواع کلر می باشد که خاصیت اکسیدکنندگی بسیار بالایی دارد. این گروه از ترکیبات دارای رنگ سفید بوده و به صورت پودری و گرانولی در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. کلر جامد با نام های دیگری همچون پرکلرین نیز شناخته شده می باشد و بوی بسیار تند و زننده ای دارد. در فرآیند تصفیه آب و غیره در اغلب مواقع از قرص کلر جامد استفاده میشود.
برای تولید کلر جامد روش های متعددی وجود دارد که از رایج ترین آنها می توان به واکنش میان کلرید کلسیم و کلر مایع اشاره کرد. در گذشته نیز کلر جامد در اثر واکنش میان آهک و گاز کلر بدست می آمد و در حال حاضر این روش کاربرد کمتری دارد.
ویژگی های کلر جامد
ویژگی های فیزیکی و شیمیایی کلر جامد به صورت زیر می باشند:
- برخلاف سایر انواع کلر، هیپوکلریت کلسیم بسیار پایدار می باشد.
- کلسیم موجود در کلر جامد پس از ورود به آب درجه سختی آن را افزایش می دهد.
- ترکیب هیپوکلریت کلسیم و مواد اسیدی و عالی منجر به آتش سوزی و انفجار می گردد.
- کلر جامد در روند تصفیه آب و فاضلاب تری هالومتان تولید می کند که بسیار خطرناک و سرطان زا است.
- ترکیب کلر جامد و آمونیاک منجر به انفجار میشود.
کاربرد کلر جامد
کلر جامد یا پودر کلر بیشتر برای تصفیه آب استخرها کاربرد دارد و در تصفیه خانه های آب آشامیدنی نیز به مقدار کم استفاده میشود. علاوه براین، این ترکیبات قدرت بسیار بالایی در گندزدایی و ضدعفونی داشته و به همین دلیل در روند تصفیه مخازن و چاه های سپتیک و همچنین کنترل بو روش های تصفیه لجن فعال از این مواد استفاده میشود. درجه خلوص پودر کلر مورد استفاده در تصفیه آب و فاضلاب با توجه به شرایط متفاوت است و در اغلب مواقع برای تصفیه فاضلاب، کلر جامد با درجه خلوص 70 درصد کاربرد دارد.
3) کلر گاز
کلر گاز یا chlorine گاز سبز مایع به زرد رنگ با خاصیت اکسیدکنندگی بسیار بالا می باشد که بوی زننده ای دارد. این گاز بسیار ناپایدار و خطرناک است و استفاده از آن در محیط های بسته بدون ماسک منجر به خفگی و مسمویت میشود. الکترلیز جیوه، الکترولیز دیافراگمی و الکترولیز غشایی از جمله روش های مناسب برای تولید گاز کلر می باشد.
ویژگی های کلر گاز
- گاز کلر گندزدا و سفیدکننده بسیار قوی می باشد.
- این گاز بوی تند و رنگ سبز مایل به زرد دارد.
- ورود گاز کلر به آب به دلیل تولید نمک منجر به تشکیل لایه های رسوبی در جداره های استخر و تصفیه خانه میشود.
- گاز کلر خاصیت قلیایی آب را افزایش می دهد.
- ورود بیش از اندازه گاز کلر به آب استخرها منجر به سوزش چشم و بینی و سرفه میشود.
- ترکیب گاز کلر با برخی از مواد آلی منجر به انفجار میشود.
کاربرد کلر گاز
همان طور که اشاره شد، گاز کلر خاصیت ضدعفونی و سفیدکنندگی بالایی دارد. به همین دلیل از آن در تصفیه آب استخر و فاضلاب استفاده میشود. علاوه براین، این گاز سبز با بوی زننده در صنعت تولید گاز و تولید دارو و نساجی نیز کاربرد گسترده ای دارد. البته لازم است در مخازن استاندارد و کاملا بسته قرار بگیرند، در غیر این صورت احتمال انفجار آنها وجود دارد.
جمع بندی
بر اساس آنچه در طول متن به آن اشاره شد، تمام انواع کلر مایع، جامد و گاز دارای قدرت ضدعفونی و گندزدایی بالایی بوده و در تصفیه آب و فاضلاب و سایر صنایع مورد استفاده قرار میگیرند. نکته بسیار مهم اینکه، این ترکیبات مسموم کننده بوده و به دلیل خاصیت اکسیدکنندگی بالا در تماس با پوست منجر به سوزش آن میشوند. به همین دلیل باید بر اساس نوع آلاینده های موجود در آب و فاضلاب و شرایط محیط درجه خلوص استاندارد انتخاب و با رعایت اصول ایمنی استفاده شوند.
