亜塩素酸ナトリウム
背景
亜塩素酸ナトリウムは、水の消毒と浄化に使用される化合物です。フレークまたは二酸化塩素と水酸化ナトリウムからの溶液として大量に生産されます。テキスタイルの漂白剤としての使用は、1920年代に最初に発見されました。今日、亜塩素酸ナトリウムは重要な特殊化学物質であり、年間売上高は1,800万ドルを超えています。
乾燥状態の亜塩素酸ナトリウム（NaClO 2 ）は白または薄黄緑色の固体です。緑がかった色合いは、生産残留物である微量のCdO2または鉄に由来します。亜塩素酸ナトリウムの分子量は90.44で、約392°F（200°C）で分解します。一般的に水に溶けますが、水の温度が上がると溶けやすくなります。亜塩素酸ナトリウムは、衝撃で爆発しない強力な酸化剤です。無水塩は水を吸収せず、最長10年間安定です。
亜塩素酸ナトリウムはさまざまな用途に使用されています。水の消毒・浄化薬品として使用されています。また、繊維漂白および水防汚剤としても使用されています。さらに、それは漂白剤として製紙および電子機器製造業で使用されます。
酸性溶液に入れると、亜塩素酸ナトリウムは二酸化塩素に分解します。二酸化塩素を都市の水道に加えると、望ましくない味や臭いを抑えるのに役立ちます。また、鉄やマンガンなどのイオンの除去にも役立ちます。追加の利点の1つは、飲料水中のトリハロメタンの除去に役立つことです。
繊維漂白剤として、亜塩素酸ナトリウムはさまざまな繊維に効果的です。 綿に使用できます 靭皮繊維、およびナイロン、パーロン、ドラロン、ロビルなどの人工繊維。セルロース繊維に含まれる多くの天然ワックスやペクチンに酸化作用があります。それはそれらを可溶化するのを助け、繊維をより均一で機能しやすくします。繊維自体を攻撃することなく、自然の色の物質を破壊するという追加の利点があります。これにより、引張強度を損なうことなく、恒久的な白い布を作るのに役立ちます。
亜塩素酸ナトリウムは、さまざまな産業用途にも使用されています。産業用冷却システムおよびタワーの微生物汚染を制御します。アンモニアと負の反応を起こさないため、工業用アンモニアプラントで塩素の代わりに使用されます。それは酸化剤であるため、多くの場合、煙道ガススクラバーシステムの一部です。殺菌剤であるため、食品加工会社は果物や野菜の洗浄に使用しています。肉や鶏肉も、食品加工機器と同様に、溶液で洗浄されます。最後に、それは洗剤組成物中の防カビ剤であり、練り歯磨きおよびコンタクトレンズ溶液で使用されてきた。
歴史
工業用化学物質としての亜塩素酸ナトリウムの開発は、E。シュミットがセルロース繊維を二酸化塩素でそれほど損傷することなく精製できることを発見した1921年に始まりました。残念ながら、二酸化塩素ガスは高濃度で非常に爆発性があります。これらの発見により、研究者は漂白目的で二酸化塩素を供給するための安全で経済的な方法を探すようになりました。この目的で亜塩素酸ナトリウムを導入した最初の会社は、Mathieson ChemicalCorporationでした。
1960年に、亜塩素酸ナトリウムは、水素に代わって、米国での連続漂白操作の標準的な材料になりました。その後、亜塩素酸ナトリウムの他の用途が発見されました。
原材料
亜塩素酸ナトリウムの製造に使用される主な原料は、二酸化塩素、水酸化ナトリウム、および過酸化水素です。二酸化塩素は室温でガスです。その色は濃い緑がかった黄色です。二酸化塩素は、亜塩素酸ナトリウムに変換される塩素の供給源を提供します。製造時には、ガラスで裏打ちされた鋼製の容器に液体溶液として保管されます。
水酸化ナトリウムは、結晶構造を持つ溶融固体です。苛性ソーダとも呼ばれ、皮膚や植物組織を腐食し、重度の火傷を引き起こします。これは通常、塩化ナトリウム溶液の電気分解によって生成されます。過酸化水素は無色の液体で、苛性で苦味があります。純粋なH202は、酸素と水に急速に分解する濃厚なシロップ状の液体です。自然界では、雪や雨の中で微量にしか発生しません。雷雨の際に自然に発生します。これは通常、亜塩素酸ナトリウムの製造中に希薄溶液で使用されます。
他の材料は通常、販売前に亜塩素酸ナトリウムの粉末または溶液に添加されます。市販の亜塩素酸ナトリウム漂白液には、防食剤、緩衝剤、二酸化塩素ヒュームコントローラー、界面活性剤などの特殊成分が含まれています。防食剤は、ステンレス鋼の漂白装置の腐食を防ぐために使用されます。緩衝塩は、漂白プロセス中に生成される二酸化塩素を解放するのに役立ちます。界面活性剤は、溶液を安定させ、洗浄と浸透効果を可能にします。安定化された亜塩素酸ナトリウム溶液は、活性を失うことなく長期間保存することができます。亜塩素酸ナトリウムが固体として販売されている場合、取り扱いと保管をより安全にするために塩化ナトリウムが含まれていることがよくあります。
製造プロセス
さまざまな亜塩素酸塩が利用可能ですが、商業的に生産されているのは亜塩素酸ナトリウムだけです。それは溶液または固体として販売されています。テクニカルグレードは約80％の亜塩素酸ナトリウムで構成され、残りは塩化ナトリウムです。大規模生産は、水酸化ナトリウム溶液中での二酸化塩素の反応に基づいています。過酸化水素も還元剤として存在します。亜塩素酸ナトリウムは、二酸化塩素の製造、亜塩素酸ナトリウムの生成、回収の3段階で製造されます。
二酸化塩素の生成
- 1二酸化塩素を生成する主な方法は5つありますが、最も一般的なのは、塩素酸ナトリウムから二酸化塩素を生成するHookerR-2プロセスです。製造中、塩素酸ナトリウムと塩化ナトリウムの両方の溶液がほぼ等しい比率で反応容器にポンプで送られます。濃硫酸も反応に加える。次に、空気を容器の底に泡立たせて、生成される二酸化塩素を急速に攪拌および希釈します。このプロセス中に、二酸化塩素と塩素ガスの両方が生成されます。
- 2これらのガスは反応容器から分離されます。二酸化塩素は、従来の水冷塔に吸収されることで分離されます。塩素ガスは分離塔を通過し、次亜塩素酸ナトリウムまたは次亜塩素酸カルシウムとして回収されます。このプロセスにより、約95％の二酸化塩素が生成されます。
亜塩素酸ナトリウムの生成
- 3二酸化塩素ガスは、冷却された水酸化ナトリウムの循環溶液が入っている容器にポンプで送られます。これらの化合物は反応して、ほぼ等量の亜塩素酸ナトリウムと塩素酸ナトリウムを形成します。水と酸素も生成されます。塩素酸ナトリウムの生成を最小限に抑えるために、還元剤が追加されます。通常、過酸化水素が使用されますが、過酸化ナトリウムおよびナトリウムアマルガムも使用できます。塩素酸ナトリウムは最終製品では非常に望ましくないため、このステップは綿密に監視されています。
分離と精製
- 4生産を最小限に抑えるための措置が講じられたとしても、亜塩素酸ナトリウムができるようになる前に、塩素酸ナトリウムを減らす必要があります。
亜塩素酸ナトリウムを生成する化学反応。孤立する。これは、過酸化水素を追加することによって実現されます。 - 5次に、使用済みの反応性溶液を分別結晶塔にポンプで送り、亜塩素酸ナトリウムを精製します。この方法は、亜塩素酸塩と形成される可能性のある他の関連塩との間の大きな溶解度の違いを利用します。精製後、亜塩素酸ナトリウム溶液を蒸発させ、タンブル乾燥する。無水（水を含まない）製品が必要な場合は、蒸発した粉末を100°F（38°C）で水と混合します。溶液を飽和させ、77°F（25°C）に冷却します。これが起こると、無水塩が溶液から自発的に結晶化します。回転ドラム、蒸気加熱乾燥機を使用して結晶を分離し、フレークまたは微粉末を生成します。場合によっては、複数の乾燥ステップが必要になります。
- 6次に、無水塩を粉末、顆粒、または溶液に変換することができます。顆粒は、より安全で、毒性のリスクや火災の危険性が低く、均質な組成を作成できるため、より頻繁に使用されます。典型的な方法を使用して、顆粒の粒子サイズを厳密に制御することができます。包装する前に、固体の亜塩素酸ナトリウムを塩化ナトリウムと混合して、取り扱いをより安全にします。
- 7溶液は、粉末状の亜塩素酸ナトリウムをさまざまな防食剤、緩衝剤、および界面活性剤と混合容器内で混合することによって調製されます。これらの溶液は、商業的な漂白プロセスに使用され、非常に安定するように処方することができます。
- 8最終用途に応じて、亜塩素酸ナトリウム溶液はプラスチック容器、ドラム缶、トートタンク、およびタンクローリーに梱包されます。米国では、粉末またはフレーク状の亜塩素酸ナトリウムが裏打ちされたドラム缶で出荷されます。安全上の理由から、固形物の大量輸送は許可されていません。
品質管理
生産される亜塩素酸ナトリウムの品質を確保するために、各段階で生産プロセスが監視されています。出発原料と最終製品はすべて、必要な仕様を満たしているかどうかを判断するために、さまざまな化学的および物理的テストを受けます。一般的にテストされる特性には、外観、臭い、pH、密度、比重、融点などがあります。最終製品が溶液の場合、その化学活性をテストして、正しい濃度であることを確認します。固体顆粒の場合、粒子サイズが決定され、必要に応じて変更されます。
副産物/廃棄物
亜塩素酸ナトリウムを製造すると、二酸化塩素など、直接の環境に放出できない望ましくない副産物が生成されます。二酸化塩素の濃縮ガスは有毒であり、ラインオペレーターに病気、食欲不振、および吐き気を引き起こします。生産工場では、新鮮な空気の循環が不可欠です。二酸化塩素ガスも非常に腐食性があります。このため、亜塩素酸ナトリウム溶液は特別にコーティングされた容器に保管する必要があります。ガラス、磁器、一部のプラスチック、陶器などの材料が通常使用されます。チタンは、今日使用されている最も耐性のある金属です。繊維産業では、亜塩素酸ナトリウム漂白剤溶液の保管にモリブデン合金ステンレス鋼が使用されています。
未来
二酸化塩素の用途が増えるにつれ、亜塩素酸ナトリウムの生産の改善が現在研究されています。亜塩素酸ナトリウムの研究は、漂白システムの環境への影響を減らし、より迅速で安価な製造方法を見つけることに焦点を当てています。新しい漂白剤は、化学者を配合することによって絶えず開発されています。
製造プロセス