DE2728170C2

DE2728170C2 - Verfahren zur Herstellung von einer wäßrigen Chordioxidlösung

Info

Publication number: DE2728170C2
Application number: DE19772728170
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-06-23
Filing date: 1977-06-23
Publication date: 1982-12-09
Also published as: DE2728170A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Chlordioxidlösung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Chlordioxid CIO2 ist ein ausgezeichnetes Desinfektionsmittel und ist unter Normalbedingungen ein orangegelbes Gas, das dreimal schwerer ist als Luft. In seinem Verhalten zeigt es große Ähnlichkeiten mit Chlor. Bei Einatmung der Dämpfe wirken diese stark stechend und reizen die Schleimhäute der Atmungsorgane. Die maximal zulässige Arbeitsplatzkonzentration beträgt 0,3 mg/m³. In der gasförmigen Phase ist Chlordioxid unbeständig und kann sich bei Anreicherung in der Luft über 10 Vol.-% explosionsartig !ersetzen. Gasförmiges CIO2 zersetzt sich außerdem bei Einwirkung von Sonnenlicht unter Volumenzunahme. Dieses ist auch der Grund, warum Chlordioxid bisher immer direkt beim Verbraucher hergestellt wird, und zwar in Form einer stark verdünnten, wäßrigen Lösung, wodurch die Gefahr einer Explosion weitgehend gebannt ist.

Die wäßrigen Chlordioxid-Lösungen eignen sich relativ gut zur Desinfektion beispielsweise von Badewasser, Trinkwasser, Brauchwasser, Abwässern usw.

Es sind nun zwei Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Chlordioxid-Lösungen im technischen Maßstab bekannt, und zwar

das Natriumchlorit-Salzsäure-Verfahren und
das Natriumchlorit-Chlor- Verfahren.

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Beide Verfahren erfordern den Einsatz geschulten Personals und die Herstellung beim Verbraucher, weil die wäßrigen Lösungen nicht stabil genug sind und die Tendenz zur Ausgasung zeigen, wodurch die Gefanr von Explosionen bei längerer Lagerung besteht, und weil sich die Lösungen im Laufe der Zeit zersetzen. Die mit den bekannten Verfahren hergestellten wäßrigen Lösungen sind also nicht lagerfähig.

Nachteile zum 1. Verfahren sind ferner, daß die beim Verbraucher benötigte Anlage erhöhte Ansprüche an das Bedienungspersonal stellt, daß beim Verfahren mit verdünnten Lösungen die Gefahr der Verwechslung der Ausgangslösungen besteht, bei weichem Badewasser eine pH-Wert-Regulierung erforderlich ist und die Anlagekosten bei Großbädern durch die Verwendung von Tankanlagen für die Ausgangschemikalhn relativ hoch sind.

Die Nachteile beim 2. Verfahren sind ferner, daß das bei diesem Verfahren zwangsläufig vorhandene überschüssige Chlor mit dem aus der Zersetzung von Harn entstehenden Ammonium Chloramin bildet, welches zu den bekannten Nachteilen wie Augenbrennen und Schleimhautreizungen führt, die Beeinträchtigung der Haileniuft durch das überschüssige Chlor, das als Folge des Mischoxidationsmittels »Chlordioxid und Chlor« sowie des im Beckenwasser sich bildenden Chloramins die analytische Überwachung wesentlich erschwert, die Unfallgefahr mit Chlor und die relativ hohen Anlagekosten.

Ferner ist allgemein nachteilig die Gefahr bei der Handhabung mit sauren Lösungen, die relativ lange Reaktionszeit sowie die geringe erreichbare Konzentration an Chlordioxid in der wäßrigen Lösung. Es können höchstens bis zu 9%ige wäßrige Lösungen hergestellt werden.

Durch die US-PS 35 85 147 ist ein Verfahren zur Herstellung einer stabilisierten wäßrigen Chlordioxidlösung bekannt, bei dem ein Alkali-Metallchlorit und ein Alkali- oder Erdalkali-Chlorid in Wasser bei einem alkalischen pH-Wert gelöst wird. Bei Ansauerung auf einen pH-Wert unter 6 wird Chlordioxid freigesetzt. Bei dem bekannten Verfahren ist das gleichzeitige Vorhandensein von Chlorid erforderlich, weil nur so Chlordioxid in der benötigten Menge freisetzbar ist. Das Verfahren nach der US-PS ist lediglich dazu geeignet, sozusagen am Einsatzort eine zu sofortigen Gebrauch bestimmte Chlordioxidlösung herzustellen, die praktisch nicht stabil ist. Die bekannte Lösung entfaltet ihre Wirkung erst durch Ansäuern, wobei Voraussetzung ist, daß Chloride in ausreichender Menge zugegen sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß eine stabile, lagerfähige wäßrige Chlordioxidlösung erhalten wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensmerkmale gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann auf die 2'ugabe von Chlorid verzichtet werden; dennoch wird eine Ausbeute an gelöstem Chlordioxid erzielt, die wesentlich höher liegt als beim Verfahren nach der US-PS 35 85 147. Beim erfindungsgemäßen Verfahren setzen sich die beiden Reaktionspartner Chlorit und Hypochlorit vollständig zu Chlordioxid um. Die Karbonate dienen zur pH-Wert-Pufferung. Da jede chlorhaltige Chemikalie in alkalischer Lösung zur Disproportionierung neigt, wird der pH-Wert erfindungsgemäß auf einen schwach alkalischen Wert gesenkt. Die erfindungsgemäß hergestellten Lösungen weisen eine große Stabilität auf, wodurch sie sehr lange lagerfähig sind, bei entsprechend kühler und lichtgeschützter Lagerung über mehrere Jahre. Dieses

bedeutet, daß für die Großverbraucher geringere Kosten anfallen, da diese die fertigen Lösungen vom Hersteller beziehen können und selbst keine Anlagen benötigen. Geschultes Personal beim Verbraucher ist nicht mehr notwendig. Da die erfindungsgemäßen wäßrigen Chlordioxid-Lösungen schwach alkalisch sind, ist deren Handhabung ungefährlich. Ferner wird durch die Erfindung eine wesentlich höhere Konzentration erzielt; sie liegt bei etwa 16%. Auch die Reaktionszeit wird verkürzt auf etwa 15 Minuten zur Herstellung solcher 16%igen Lösungen. Die erfindungsgemäß hergestellen wäßrigen Chlordioxid-Lösungen zeigen keine Ausgasung, d. h. auch bei längerer Lagerung besteht nicht die Gefahr von Explosionen. Die erfindungsgemäß hergestellte Lösung ist weitgehend chlorfrei und außerdem unempfindlich gegen Lichteinwirkung und zersetzt sich auch nicht bei Einwirkung höherer Temperaturen.

Im Stande der Technik ist kein technisches Verfahren bekannt, das wie die Erfindung nur im alkalischen Bereich arbeitet, weil man allgemein Rückbildungen zu Chloriten und Chloraten befürchtet, beschleunigt durch die Einwirkung von Licht. Solche Rückbildungen zeigt die nach der Erfindung hergestellte Lösung nicht.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet. Ein vorteilhaftes spezielles Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Chlordioxid-Lösungen ist im Anspruch 4 gekennzeichnet.

Anhand zweier Beispiele soll die Überlegenheit der gemäß erfindungsgemäßem Verfahren hergestellten Lösungen gegenüber den nach dem Verfahren nach der US-PS 35 85 147 hergestellten Lösungen aufgezeigt werden.

1. Beispiel: Oxidation alkalischer Sulfitablauge

Natriumsulfit, das als Hauptverschmutzung vorliegt, wirkt bekanntlich als starkes Reduktionsmittel und reagiert daher sofort mit allen Oxidantien.

Verwendet man zur Oxidation die nach dem US-Patent hergestellte Lösung, erfolgt überhaupt keine Reaktion, da die dort hergestellte Chlordioxid-Lösung

lediglich alkalisch reagiert. Erst nach Säurezugabe in die Gesamtflüssigkeitsmenge kann das zur Oxidation notwendige Chlordioxid zur Verfügung gestellt werden. Wendet man dagegen das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung an, ist eine sofortige Reaktion (unter Wärmeentwicklung) festzustellen, und die Sulfitreaktion, d. h. Umwandlung in Sulfat, ist bereits nach einigen Minuten restlos abgeschlossen.

2. Beispiel: Keimzahlreduktion im Wasser

Verwendet man für diesen Zweck eine Lösung nach dem US-Patent, ist eine Keimreduktion erst nach Stunden feststellbar, wegen des schwachen Oxidationspotentials der Lösung nach der US-Patentschrift. Das

π Oxidationspotential der Lösung nach dem vorliegenden Verfahren ist wesentlich größer, so daß beim Einsatz der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Lösung die Keime bereits nach Sekunden abgetötet werden.

2» Die Erfindung soll nachfolgend noch anhand eines Beispieles näher erläutert werden.

Beispiel

In 70 Teile Wasser werden etwa 14 Teile einer 30%igen Natriumchlorit-Lösung, 15 Teile einer 15%igen Natrium-Hypochlorit-Lösung und 1 Teil gesättigtes Natriumkarbonat-Lösung gegeben werden. Anschließend wird diese wäßrige Lösung, die einen pH-Wert von etwa 10,6 aufweist, mit 0,01 Teilen Peroxyd, beispielsweise Silberperoxyd, Wasserstoffperoxyd u. a., als Stabilisator versetzt. Danach wird eine 2%ige Schwefelsäure zur Einstellung eines bestimmten pH-Wertes, der noch im alkalischen Bereich liegen muß, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 7 und 8, chargenweise in kleinen Mengen zugegeben. Zur Erzielung eines pH-Wertes von 8 müssen im vorliegenden Beispiel etwa 15 Teile der 2%igen Schwefelsäure hinzugegeben werden.
Der Gehalt an Chlordioxid in der durch dieses

to Verfahren erzielten wäßrigen Lösung beträgt etwa 15,6%. Die Reaktionszeit ist etwa 15 Minuten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Chlordioxidlösung durch Lösen eines Chlorits und Karbonats in Wasser und durch anschließendes Einstellen eines schwach alkalischen pH-Wertes, dadurch gekennzeichnet, daß 7 bis 21 Gew.-Teile des Chlorits, 7,5 bis 22,5 Gew.-Teile eines Hypochlorits und 0,5 bis 1,5 Gew.-Teile des Karbonats in der angegebenen Reihenfolge in 35 bis 105 Gew.-Teilen Wasser gelöst werden und daß zur Einstellung der so erhaltenen wäßrigen Lösung auf den schwach alkalischen pH-Wert diese mit 7,5 bis 22,5 Gew.-Teilen verdünnter anorganischer oder organischer Säure versetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Versetzen mit der Säure 0,01 bis 0,1 Gew.-Teile eines Stabilisators zugegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator ein Peroxyd ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 14 Vol.-Teile einer 30%igen Natriumchlorit-Lösung, 15 Vol.-Teile einer 15%igen Natrium-Hypochlorid-Lösung und 1 Vol.-teil einer gesättigten Natriumkarbonat-Lösung mit 70 Vol.-Teilen Wasser gemischt werden, daß anschließend 0,01 Gew. Teile Silberperoxyd hinzugegeben werden und danach die wäßrige Lösung durch chargenweise Zugabe von 15 Vol.-Teilen einer 2%igen Schwefelsäure auf einen pH-Wert von etwa 8 eingestellt wird.