آب ژاول چیست؟ | کاربرد هیپوکلریت سدیم در صنعت

آب ژاول چیست؟ ویژگی‌ها، روش تولید و کاربردهای آن

آب ژاول یا هیپوکلریت سدیم| Sodium Hypochlorite (که معمولاً به شکل یک محلول رقیق به عنوان سفید کننده (وایتکس) نیز شناخته می‌شود) یک ترکیب شیمیایی با فرمول NaOCl یا NaClO است که شامل یک کاتیون سدیم و آنیون هیپوکلریت است. همچنین ممکن است این ماده را به عنوان “نمک سدیم اسید هیپوکلروس” معرفی کنند.

هیپوکلریت سدیم، ترکیب بی آب و ناپایدار است و ممکن است به صورت انفجاری، تجزیه شود. این ترکیب می‌تواند به عنوان یک ساختار پنتا هیدراته، متبلور شود. سدیم هیپو کلریت جامد، به رنگ زرد مایل به سبز کم رنگ بوده که قابل انفجار نیست و اگر در یخچال نگهداری شود، پایدار است.

آب ژاول اغلب به عنوان یک محلول رقیق به رنگ زرد مایل به سبز کم رنگ وجود دارد که به عنوان مایع سفید کننده نیز شناخته می‌شود؛ این محلول که یک ماده شیمیایی خانگی است که به طور گسترده (از قرن ۱۸) به عنوان ضد عفونی کننده یا عامل سفید کننده استفاده شده است.

ترکیب هیپوکلریت سدیم در حالت محلول، ناپایدار است و به راحتی تجزیه می‌شود و کلر را آزاد می‌کند که اصل فعال بودن چنین محصولاتی است. سدیم هیپوکلریت یا وایتکس، قدیمی‌ترین و همچنان مهمترین سفید کننده با پایه کلر است.

خاصیت خورنده بودن، در دسترس فراوان و محصولات حاصل از واکنش، آن را به یک خطر ایمنی قابل توجه تبدیل می‌کند. به ویژه، مخلوط سفید کننده مایع با سایر محصولات تمیزکننده مانند اسیدها یا آمونیاک، ممکن است بخارات سمی ایجاد کند.

نگاهی به تاریخچه آب ژاول

هیپوکلریت سدیم (NaOCl) ترکیبی است که می‌تواند به طور مؤثر برای تصفیه آب استفاده شود. در مقیاس وسیع برای تصفیه آب‌های سطح، سفید کردن، از بین بردن بو و ضد عفونی آب استفاده می‌شود.

هیپوکلریت سدیم چه زمانی کشف شد؟

آب ژاول یا هیپوکلریت سدیم، سابقه‌ای طولانی دارد. در حدود سال ۱۷۸۵، Berthollet فرانسوی، عوامل سفید کننده مایع را بر اساس ترکیب کلر دار هیپوکلریت سدیم ایجاد کرد.

شرکت Javel، این محصول را معرفی و آن را “لیکور ژاول” یا ‘liqueur de Javel’ نامید. در ابتدا از آن برای سفید کردن پنبه استفاده می‌شد. به دلیل ویژگی‌های خاص، هیپوکلریت سدیم به زودی به ترکیبی محبوب تبدیل شد.

هیپوکلریت می‌تواند لکه‌های لباس را در دمای اتاق از بین ببرد. در فرانسه، سدیم هیپوکلریت هنوز به عنوان “eau de Javel” شناخته می‌شود.

روش‌های تولید

۱-کلر زنی محلول سود

برای اینکه بدانید آب ژاول چیست بهتر است با روش‌های تولید این ماده آشنا شوید. یکی از روش‌های تولید آب ژاول، کلر زنی محلول سدیم هیدروکسید است. هیپوکلریت پتاسیم اولین بار در سال ۱۷۸۹ توسط “کلود لوئیس برتولت” در آزمایشگاه در پاریس، فرانسه، با عبور گاز کلر از محلول پتاس، تولید شد.

مایع حاصل، معروف به “Eau de Javel” (“آب ژاول”) ، محلول ضعیف هیپوکلریت پتاسیم بود. آنتوان لابراک با مقداری ارزان‌تر، سود را جایگزین پتاس کرد و بدین ترتیب هیپوکلرایت سدیم به دست آورد.

Cl_۲(g) +2NaOH (aq) → NaCl (aq) + NaClO (aq) + H_۲O (aq)

از این رو، کلر به طور همزمان کاهش یافته و اکسید می‌شود. این فرآیند همچنین برای تهیه پنتا هیدراته برای استفاده‌های صنعتی و آزمایشگاهی استفاده می‌شود.

در یک فرآیند متداول، گاز کلر به محلول NaOH  ۴۵-۴۸٪ اضافه می‌شود. مقداری از کلرید سدیم رسوب می‌کند و با فیلتراسیون جدا می‌شود و سپس پنتا هیدرات، با خنک شدن صافی تا ۱۲ درجه سانتیگراد به دست می‌آید.

۲- تولید آب ژاول از هیپوکلریت کلسیم

روش دیگر برای تولید آب ژاول، شامل واکنش کربنات سدیم با آهک کلرینه (پودر سفید کننده) است که با مخلوطی از کلسیم هیپوکلریت کلسیم (OCl)Ca، کلسیم کلرید و هیدروکسید کلسیم درگیر می‌شود:

Na_۲CO_۳ (aq) + Ca(OCl)_۲ (aq) → CaCO_۳ (s) + 2NaOCl (aq)

Na_۲CO_۳ (aq) + CaCl_۲ (aq) → CaCO_۳ (s) + 2NaCl (aq)

Na_۲CO_۳ (aq) + Ca(OH)_۲ (s) → CaCO_۳ (s) + 2NaOH (aq)

این روش معمولاً برای تولید محلول‌های هیپوکلریت برای مصرف به عنوان ضد عفونی کننده در بیمارستان مورد استفاده قرار می‌گرفت.

۳-الکترولیز آب نمک

در اواخر قرن نوزدهم، E.S smith فرآیند کلرالکالی را ابداع کرد: روشی برای تولید هیپوکلریت سدیم، شامل الکترولیز آب نمک و تولید هیدروکسید سدیم و گاز کلر؛ که در ادامه واکنش، مخلوط می‌شوند و هیپوکلریت سدیم تشکیل می‌شود. واکنش‌های اصلی عبارتند از:

2Cl⁻ → Cl_۲+۲ e⁻(در آند)

H_۲O + 2e⁻ → H_۲ + HO⁻ (در کاتد)

در آن زمان، هم انرژی الکتریکی و هم محلول آب نمک، ارزان بود و بازاریابان با تجربه، با استفاده از این شرایط، تقاضای بازار برای خرید هیپوکلریت سدیم را تأمین کردند.

محلول‌های تجاری همیشه حاوی مقادیر قابل توجهی کلرید سدیم (نمک معمولی) به عنوان محصول جانبی هستند؛ همانطور که در معادله بالا مشاهده می‌شود.

۴-تولید آب ژاول از اسید هیپوکلروس و سود

ثبت اختراع در سال ۱۹۶۶ تولید دی هیدرات NaOCl.2H2O، پایدار و جامد را توصیف می‌کند. این توصیف، از واکنش محلول عاری از کلر حاوی اسید هیپو کلروس یا محلول غلیظ هیدروکسید سدیم حاصل می‌شود. همین اصل نیز در اختراع ثبت شده در سال ۱۹۹۱ برای تولید دوغاب غلیظ پنتاهیدراته مورد استفاده قرار گرفت.

۵- اوزون و نمک

هیپوکلریت سدیم را می‌توان از واکنش اوزون با نمک به راحتی برای اهداف تحقیقاتی تولید کرد.

NaCl + O_۳→ NaClO + O_۲

این واکنش در دمای اتاق اتفاق می‌افتد و می‌تواند برای اکسید کردن الکل‌ها مفید باشد.

انتشار آگهی خرید و فروش آب ژاول

خواص و کاربردها

۱-واکنش‌های تجزیه شدن ترکیب و تبدیل به کلرات یا اکسیژن

در محلول هیپوکلریت سدیم، تحت شرایط خاص، آنیون هیپوکلریت نیز ممکن است با کلرید و کلرات اکسید شود.

3ClO⁻ + H⁺ → HClO_۳ + 2Cl⁻

به طور خاص، این واکنش در محلول‌های هیپوکلریت سدیم در دمای بالا رخ می‌دهد و کلرات سدیم و کلرید سدیم تشکیل می‌دهد:

3NaOCl (aq) → 2NaCl (aq) + NaClO_۳ (aq)

تجزیه هیپوکلریت، اکسیژن تولید می‌کند:

2OCl⁻ → 2Cl⁻ + O_۲

در محلول‌های گرم هیپوکلریت سدیم، این واکنش با تشکیل کلرات رقابت می‌کند و کلرید سدیم و گاز اکسیژن تولید می‌کند:

2NaOCl (aq) → 2NaCl (aq) + O_۲ (g)

دو واکنش تجزیه محلول‌های NaClO در pH حدود ۶ به حداکثر می‌رسند. واکنش تولید کلرات در pH بالاتر از ۶ غالب است، در حالی که اکسیژن به یک محصول قابل توجه تبدیل می‌شود.

۲-اکسیداسیون ترکیبات آلی

اکسیداسیون نشاسته توسط هیپوکلریت سدیم، گروه‌های کربونیل و کربوکسیل را به ساختار اصلی اضافه می‌کند.

در حضور یک کاتالیزور انتقال فاز، الکل‌ها به ترکیب کربونیل مربوطه (آلدهید یا کتون) اکسید می‌شوند. آب ژاول همچنین می‌تواند سولفیدهای آلی را به سولفوکسیدها یا سولفون‌ها، دی سولفیدها یا تیول‌ها را به سولفونیل کلریدها یا برومیدها و ایمین‌ها را به اگزازیریدین‌ها اکسید کند. همچنین می‌تواند فنل ها را از حالت معطر بودن خارج کند.

۳-اکسیداسیون فلزات و کمپلکس‌ها

واکنش‌های ناهمگن هیپوکلریت سدیم و فلزات مانند روی، به آهستگی انجام می‌شود و اکسید فلز یا هیدروکسید تولید می‌کند:

NaOCl + Zn → ZnO + NaCl

واکنش‌های همگن با کمپلکس‌های فلز تا حدودی سریع‌تر پیش می‌روند.

**واکنش‌های دیگر آب ژاول

اگر هیپوکلریت سدیم به درستی در ظروف مقاوم به نفوذ هوا نگهداری نشود، محلول با دی اکسید کربن واکنش داده و کربنات سدیم ایجاد می‌کند:

2NaOCl + CO_۲ + H_۲O → Na_۲CO_۳ + 2HOCl

هیپوکلریت سدیم با اکثر ترکیبات نیتروژن، واکنش داده و مونو کلرآمین فرار، دی کلرآمین و تری کلرید نیتروژن را تولید می‌کند:

NH_۳ + NaOCl → NH_۲Cl + NaOH

NH_۲Cl + NaOCl → NHCl_۲ + NaOH

NHCl_۲ + NaOCl → NCl_۳ + NaOH

۴-پایداری هیپوکلریت سدیم جامد

هیپوکلریت سدیم بی آب را می‌توان تهیه کرد اما مانند بسیاری از هیپوکلریت‌ها بسیار ناپایدار است و در اثر گرم شدن یا اصطکاک به صورت انفجاری تجزیه می‌شود. واکنش تجزیه، توسط دی اکسید کربن در سطح جو، تسریع می‌شود. این ترکیب، یک جامد سفید با ساختار کریستالی ارتورومبیک است.

هیپوکلریت سدیم را می‌توان به عنوان پنتا هیدرات بلوری نیز به دست آورد. این ترکیب، قابل انفجار نیست و بسیار پایدارتر از ترکیب بدون آب است.

بلورهای شفاف و زرد مایل به سبز، در دمای ۲۵–۲۷ درجه سانتیگراد ذوب می‌شوند. این ترکیب در دمای اتاق به سرعت تجزیه می‌شود، بنابراین باید در یخچال نگهداری شود. در دمای پایین‌تر، کاملاً پایدار است؛ طبق گزارشات، فقط ۱٪ از آن پس از ۳۶۰ روز در ۷ درجه سانتیگراد، تجزیه می‌شود.

 مشخصات فیزیکی و شیمیایی آب ژاول

کاربردهای آب ژاول چیست؟

کاربرد آب ژاول در تولید مواد شوینده

۱- تولید مواد شوینده

آب ژاول به دلیل دارا بودن خاصیت پاک‌کنندگی و تمیزکنندگی فوق‌العاده در صنعت تولید مواد شوینده کاربرد بسیار دارد. علت تمیزکنندگی این ماده وجود یون‌های هیپوکلریت است که دارای خاصیت اکسیدکنندگی قوی هستند و توانایی زدودن هرگونه جرم، چربی و آلایندگی را دارند. میزان پاک‌کنندگی هیپوکلریت سدیم بستگی به میزان PH و غلظت کلرین دارد.

۲-به عنوان سفید کننده (وایتکس)

یکی از رایج‌ترین و متداول‌ترین موارد کاربردی آب ژاول، استفاده از آن به عنوان محلول سفید کننده (وایتکس) است. یک محلول هیپوکلریت سدیم می‌تواند با غلظت متفاوت برای سفید کردن و از بین بردن لکه‌ها استفاده شود. وایتکس‌های موجود در بازار محلول رقیق آب ژاول هستند.

۳- به عنوان تمیز کننده

هیپوکلریت سدیم خاصیت تمیز کنندگی دارد. از جمله کاربردهای دیگر این محلول می‌توان برای از بین بردن لکه‌های کپک، لکه‌های دندان ناشی از فلوروز و لکه‌های روی ظروف، مخصوصاً مواردی که توسط تانن موجود در چای، ایجاد می‌شود، استفاده کرد. همچنین از آن در مواد شوینده لباس و به عنوان پاک کننده سطوح استفاده می‌شود.

اثرات سفید کنندگی، تمیز کنندگی، معطر کنندگی و سوزاننده هیپوکلریت سدیم، به دلیل اکسیداسیون و هیدرولیز است. آلاینده‌های آلی در تماس با هیپوکلریت محلول در آب، به ترکیباتی غیر فرار تبدیل می‌شوند که بو را کاهش داده و حذف لکه‌ها را تسهیل می‌کند.

۴- برای ضد عفونی

هیپوکلریت سدیم، فعالیت ضد میکروبی قوی از خود نشان می‌دهد و به طور گسترده در مراکز بهداشتی و درمانی در محیط‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولاً بسته به کاربرد مورد نظر، در آب رقیق می‌شود.

“محلول قوی کلر ” محلول ۰.۵٪ هیپوکلریت (حاوی تقریباً ۵۰۰۰ ppm کلر آزاد) است و برای ضد عفونی مناطق آلوده به مایعات از جمله خون زیاد استفاده می‌شود.

این ماده با رقیق سازی سفید کننده خانگی در نسبت‌های مناسب (به طور معمول ۱ قسمت سفید کننده به ۹ قسمت آب) تهیه شود. “محلول ضعیف کلر “، یک محلول ۰.۰۵٪ از هیپوکلریت است که برای شستن دست‌ها استفاده می‌شود، اما به طور معمول با گرانول‌های جامد هیپوکلریت کلسیم آن را تهیه می‌کنند.

۵– تصفیه فاضلاب

از محلول‌های هیپوکلریت سدیم برای تصفیه پساب‌های رقیق مانند ضایعات آبکاری، حاوی سیانید، استفاده می‌شود. در عملیات تصفیه، از آب ژاول برای تصفیه پسماند حاوی سیانید غلیظ مانند محلول‌های آبکاری سیانید نقره استفاده شده است. سیانید سمی به سیانات (⁻OCN) اکسید می‌شود که دیگر، سمی نیست:

⁻CN⁻ + OCl⁻ → OCN⁻ + Cl

آب ژاول معمولاً به عنوان ماده کشنده میکروارگانیسم‌های زنده در پسماندهای صنعتی، برای کنترل تشکیل لجن و باکتری در سیستم‌های آبی در نیروگاه‌ها، کارخانه‌های کاغذسازی و … به کار می‌رود. معمولاً محلول‌هایی با غلظت‌های ۱۰-۱۵٪ وزنی استفاده می‌شود.

برای مطالعه بیشتر: آشنایی با مواد اولیه تصفیه آب و فاضلاب

۶- درمان ریشه دندان

هیپوکلریت سدیم به دلیل اثر گذاری قوی روی ارگانیسم‌های بیماری زا و هضم پالپ در درمان ریشه، یک داروی انتخابی است. غلظت آن برای این کاربرد، از ۰.۵٪ تا ۵.۲۵٪ متغیر است. در غلظت‌های کمتر، بافت آسیب دیده را کامل حل می‌کند. در غلظت‌های بالاتر نیز بافت حیاتی و عفونت‌های باکتریایی اضافی را حل می‌کند.

ایمنی آب ژاول

برگه اطلاعات ایمنی آب ژاول

خطر اکسیداسیون و خورندگی

هیپوکلریت سدیم یک اکسید کننده قوی است. واکنش‌های اکسیداسیون، خورنده هستند. محلول‌های آب ژاول، پوست را می‌سوزانند و باعث آسیب به چشم می‌شوند، به ویژه هنگامی که به صورت غلیظ استفاده می‌شوند.

طبق مراجع استاندارد، فقط محلول‌های حاوی بیش از ۴۰٪ هیپوکلریت سدیم از نظر وزنی، اکسید کننده‌های خطرناک محسوب می‌شوند. محلول‌های کمتر از ۴۰٪ به عنوان یک اکسید کننده با خطر متوسط محسوب می‌شوند.

آب ژاول برای استخر، محلول‌های کلرینه شده و محلول‌های سفید کننده خانگی هستند و معمولاً با غلظت قابل توجهی تهیه می‌شوند. این محلول می‌تواند در اثر واکنش چربی زدایی و صابونی شدن، روغن‌های پوست را تجزیه کند و با تخریب بافت، باعث ایجاد تحریک سوزاننده یا سوختگی می‌شود.

شرایط نگهداری آب ژاول

نگهداری و ذخیره سازی آب ژاول، خطرناک است و ملاحظات بسیاری را طلب می‌کند.

تماس محلول‌های هیپوکلریت سدیم با فلزات می‌تواند گاز هیدروژن قابل اشتعال را آزاد کند. در اثر حرارت، به دلیل آزاد شدن گاز کلر، ممکن است ظروف منفجر شوند.

محلول‌های هیپوکلریت برای مواد معمولی ساخت مخازن و ظروفی مانند فولاد ضد زنگ و آلومینیوم، خورنده هستند. معدود فلزاتی شامل تیتانیوم (که با کلر خشک سازگار نیست) و تانتالوم برای مخازن توصیه شده‌اند.

ظروف شیشه‌ای برای نگهداری و ذخیره سازی محلول آب ژاول ایمن هستند. برخی از مخازن و ظروف پلاستیکی نیز تحت تأثیر محلول هیپو کلریت سدیم قرار می‌گیرند. ظروف ایمن برای نگهداری این ماده شامل مخازن ساخته شده از پلی اتیلن (PE)، پلی اتیلن با چگالی بالا، پلی پروپیلن (PP)، برخی از پلیمرهای کلره و فلوئوره مانند پلی وینیل کلراید (PVC)، پلی تترا فلورواتیلن (PTFE) و پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF) و همچنین اتیلن پروپیلن و … است.

مجاورت نور خورشید و حرکت زیاد (به دلیل افزایش گازهای تولیدی) موجب کاهش اکتیویته اب ژاول می‌شود. بنابراین جابجایی این ماده باید با احتیاط و به سرعت انجام شود. همچنین ظروف حاوی آب ژاول باید دارای دریچه تخلیه اکسیژن باشد تا گازی که در اثر گذشت زمان و تجزیه، تولید شده را خارج کند، در غیر این صورت ممکن است منفجر شوند.

مخلوط کردن محلول سفیدکننده با برخی از پاک کننده‌های خانگی می‌تواند خطرناک باشد.

محلول‌های هیپوکلریت سدیم، مانند مایع سفید کننده ممکن است در صورت حرارت بالاتر از ۳۵ درجه سانتیگراد یا مخلوط شدن با یک اسید، مانند اسید کلریدریک یا سرکه، گاز کلر سمی آزاد کند.

انبارهای مخصوص نگهداری آب ژاول باید مجهز به تهویه قوی باشد. مخلوط کردن سفید کننده‌های هیپوکلریت با آمین‌ها، کلر آمین تولید می‌کند. این محصولات گازی می‌توانند باعث آسیب حاد ریه شوند.

سفید کننده هیپو کلریت سدیم می‌تواند به شدت با پراکسید هیدروژن واکنش داده و گاز اکسیژن تولید کند:

H_۲O_۲ (aq) + NaOCl (aq) → NaCl (aq) + H_۲O (aq) + O_۲ (g)

هنگامی که هیپوکلریت سدیم با ترکیبات مختلف آلی مخلوط می‌شود، می‌تواند واکنش‌های انفجاری یا محصولات جانبی نیز ایجاد کند.

بسته بندی آب ژاول

مخزن آب ژاولبسته بندی آب ژاول معمولاً ظروف و مخازن پلاستیکی ساخته شده از بهترین پلیمرها (IBC Tank) هستند. این مخازن را در تصویر مشاهده می‌کنید. حجم هر ظرف بسته به نیاز مصرف کننده متفاوت است. وایتکس صنعتی در حجم ۵ لیتر، ۲۰ لیتر و یا ۲۲۰ لیتر به فروش می‌رسد. برای فروش این ماده معمولاً میزان اکتیویته بیان می‌شود. هیپوکلریت سدیم معمولا با اکتیویته ۱۵ درصد مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده شیمیایی در سفارش فله‌ای، توسط تانکرهای مخصوص حمل می‌شود.

وضعیت بازار و خرید و فروش آب ژاول

مشتریان اصلی خرید آب ژاول، صنایع تولیدکننده مایع شوینده و تمیزکننده با خاصیت جرم زدایی و سفیدکنندگی هستند. آب ژاول ۵ درصد و هیپو کلریت سدیم ۱۵ درصد، دو نوع متداول این ماده شیمیایی هستند.

وبسایت شیمیکو، بزرگ‌ترین مرجع برای استعلام قیمت آب ژاول، بستری آنلاین است که شما می‌توانید محصولات مورد نظر خود را سفارش دهید.

آب ژاول نیروکلر از برندهای معروف ایرانی به شمار می‌رود. در بازار خرید و فروش مواد اولیه صنعتی، علاوه بر وایتکس، با مواد دیگری نظیر سود پرک، هیدروکسید سدیم و … نیز سر و کار دارید. ترکیبات اسیدی و قلیایی شدید باید با رعایت نکات ایمنی و استانداردها حمل شوند.

منابع:

https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_hypochlorite#:~:text=Sodium%20hypochlorite%20(commonly%20known%20in,sodium%20salt%20of%20hypochlorous%20acid.

https://www.lenntech.com/processes/disinfection/chemical/disinfectants-sodium-hypochlorite.htm#:~:text=Sodium%20hypochlorite%20has%20a%20long,it%20’liqueur%20de%20Javel’.&text=In%20France%2C%20sodium%20hypochlorite%20is,as%20’eau%20de%20Javel‘.