کلر عنصری از دسته هالوژن ها و گروه هفتم جدول تناوبی است. این ماده دارای عدد اتمی 17 بوده و با نماد شیمیایی Cl نشان داده می شود. از کلر برای حذف آلودگی ها و ضدعفونی کردن آب و فاضلاب های صنعتی و خانگی استفاده می شود.
ویژگی مهم کلر، اکسیدکنندگی و قابلیت بالا در از بین بردن قارچ ها، باکتری ها و سایر مواد آلوده کننده آب و فاضلاب است. کلر، در حالت فیزیکی به صورت گاز سبز رنگ بوده و در تولید بسیاری از مواد شیمیایی آزمایشگاهی و صنعتی به کار برده می شود.
ترکیبات کلر
برخی از مهمترین ترکیبات کلردار، آب ژاول یا هیپوکلریت سدیم، هیپوکلریت کلسیم، دی اکسید کلر و اسید هیپوکلرو یا گاز کلر هستند.
هیپوکلریت سدیم
آب ژاول یا هیپوکلریت سدیم، یکی از معروفترین ترکیبات کلر است که اغلب با نام وایتکس شناخته می شود. بیشترین کاربرد خانگی این ماده برای ضدعفونی و سفید کردن لباس ها است. در صنایع نیز از آب ژاول برای رنگرزی، تولید کاغذ استفاده می شود.
عملکرد هیپوکلریت سدیم در رفع آلودگی های آب و واکنش پذیری با آن ها زمانی بهتر می شود که PH محیط، قلیایی شود. یکی از شکل های دیگر هیپوکلریت سدیم، حالت مایع آن است که به عنوان کلر مایع در نظر گرفته می شود.
هیپوکلریت کلسیم
هیپوکلریت کلسیم با فرمول مولکولی Ca(ClO)2 یکی دیگر از ترکیبات رایج کلر است. این ترکیب در آب و الکل محلول است. فروش هیپوکلریت کلسیم یا کلر جامد یکی مراودات تجاری مهم در بازار مواد شیمیایی است. این ماده سفیدرنگ بوده و با درصدهای خلوص 60 الی 70 درصد خرید و فروش می شود.
به هیپوکلریت کلسیم، پودر سفید کننده، آهک کلر و یا پرکلرین نیز می گویند. پرکلرین، ماده ای پایدار بوده و نسبت به هیپوکلریت سدیم دارای کلر در دسترس بیشتری است. این ترکیب در 100 درجه سانتی گراد ذوب شده و در دمای 175 درجه سانتی گراد می جوشد.
تولید هیپوکلریت کلسیم
هیپوکلریت کلسیم به طور صنعتی از تصفیه آهک با گاز کلر به دست می آید. مراحل مختلفی برای انجام این واکنش وجود دارد. از دیدگاه علم شیمی، هیپوکلریت کلسیم از طریق الکترولیز و با اکسید کردن محلول های آبی کلرات سدیم تولید می شود. در این فرآیند، ابتدا کلر با شیر آهک در مجاورت سدیم هیدروکسید واکنش داده و در چند مرحله، منجر به تولید دوغاب پرکلرین می شود. در ادامه گرانول های پرکلرین پالایش و خشک می شوند. سپس دوغاب موردنظر به دست می آید.
یکی دیگر از روش های تولید هیپوکلریت کلسیم استفاده از روش سدیم است. در این روش، هیپوکلریت سدیم با کلسیم کلرید واکنش داده و پرکلرین به اضافه کلرید سدیم تولید می کند.
انواع هیپوکلریت کلسیم
با توجه به وجود یا عدم وجود آب در ساختار هیپوکلریت کلسیم، این ترکیب به دو نوع خشک بدون آب و تر آب رسان طبقه بندی می شود. هیپوکلریت کلسیم می تواند به آهستگی تجزیه شده و با تولید اسید هیپوکلروز، آلاینده های موجود در آب را از بین ببرد. در اثر تجزیه این ماده، بوی کلر ویژه ای به مشام می رسد.
مقدار حلالیت هیپوکلریت کلسیم در آب سخت، مطلوب نبوده ولی در آب نرم تا حد متوسطی قابل انحلال است. به همین دلیل، بیشترین کاربرد هیپوکلریت کلسیم در ضدعفونی کردن آب، مربوط به استخرها می شود. در بازار مواد شیمیایی پرکلرین به دو شکل پودر کلر و قرص کلر معامله می شود.
پودر کلر
یکی از شکل های جامد کلر، پودر کلر است. پودر کلر از نظر فرم ظاهری، گرانولی و به رنگ سفید بوده که بوی کلر شدیدی می دهد. از پودر کلر به عنوان گندزدا در آب استخرها استفاده می شود.
هنگام حل شدن پودر کلر در آب، این ترکیب یون هیدروژن را جذب کرده و به عنوان یک قلیایی قوی رفتار می کند. پودر کلر به دلیل قابلیت جذب الکترون ها، نقش اکسنده ای قوی دارد.
واکنش های پودر کلر
دقت شود که با این که پودر کلر آتش گیر نیست، اما می تواند برای مواد آتش زای دیگر، نقش اکسنده را داشته باشد. واکنش هایی که پودر کلر در آن شرکت می کند، گرماده هستند؛ به همین دلیل احتمال آتش گرفتن این ماده زمانی که با مواد شیمیایی آزمایشگاهی و صنعتی چون ترکیبات آلی و روغن ها واکنش می دهد، وجود دارد.
کاربرد پودر کلر در ضدعفونی آب استخرها
مهمترین کاربرد هیپوکلریت کلسیم در ضدعفونی کردن آب استخرهای شنا است. به دلیل رفتار قلیایی که پودر کلر در آب دارد، آنیون هیپوکلریت با گرفتن پروتون، اسید هیپوکلروز ایجاد می کند. این اسید ضعیف با نفوذ در غشای سلول های میکروارگانیسم های آلوده کننده، آن ها را تخریب کرده و از بین می برد.
قرص کلر
قرص کلر، شکل فشرده هیپوکلریت کلسیم است که بر خلاف پودر کلر، تا خلوص 90 درصد نیز در بازار وجود دارد. هر یک از قرص های موجود در بازار می توانند به طور تقریبی برای تصفیه 5000 لیتر از آب استخرها به مدت یک هفته کافی باشند.
از آنجایی که قرص کلر، ساختاری فشرده دارد، مدت زمان زیادی نیاز است تا به طور کامل در آب حل شود. در نتیجه لازم نیست که به طور روزانه در گندزدایی آب استخر استفاده شود. این قرص ها گزینه خوبی برای استخرهایی هستند که در هفته یکبار استفاده می شوند.
روش های استفاده از قرص کلر در ضدعفونی آب استخرها
بر خلاف پودر کلر، قرص کلر نباید به صورت مستقیم برای گندزدایی آب استخرها استفاده شود؛ چرا که عدم تناسب حلالیت قرص کلر در آب و انتشار غیر یکنواخت کلر می تواند به سطوح و تجهیزات استخر آسیب برساند. به همین دلیل به طور معمول از سه روش برای ضدعفونی آب استخر با قرص کلر استفاده می شود.
کلرزن شناور
کلرزن شناور، محفظه ای پلاستیکی است که با شناور شدن در آب قرص کلری که داخل آن قرار داده شده است را در کل آب پخش می کند. استفاده از این روش از نظر اقتصادی بسیار به صرفه است. مهمترین معایب استفاده از سبدکلر، احتمال ساکن ماندن آن درگوشه های استخر است که موجب ورود حجم زیادی از کلر در آن ناحیه می شود. همچنین در این روش، کلر پیوسته وارد آب می شود، و در نتیجه بوی کلر در فضای استخر به مشام می رسد.
سبد اسکیمر
سبد اسکیمر یکی دیگر از روش های کاربرد قرص کلر استخر است. در این روش با روشن شدن پمپ، به کمک جریان قوی آب، کلر به میزان یکنواخت و یکسان در استخر پخش می شود. از معایب این روش، این است که هنگام خاموش بودن پمپ، کلر همچنان در داخل محفظه حل شده و وقتی پمپ روشن شود، غلظت زیادی از کلر به یک باره وارد آب می شود. در این شرایط تجهیزات و سیستم لوله کشی آسیب می بینند.
کلرزن خطی
با استفاده از کلرزن خطی، میزان کنترل شده ای از کلر به آب استخر اضافه می شود. در این وسیله فقط کافی است با توجه به میزان کلر مورد نیاز و شرایط آب و هوایی، ورود کلر به آب تنظیم شود تا همیشه مقدار کلر آزاد در آن بین 1 تا 3 ppm نگه داشته شود.
