Clorito de sódio

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Antecedentes

O clorito de sódio é um composto utilizado para a desinfecção e purificação da água. É produzido em grandes quantidades como flocos ou uma solução de dióxido de cloro e hidróxido de sódio. Seu uso como alvejante para têxteis foi descoberto pela primeira vez na década de 1920. Hoje, o clorito de sódio é uma importante especialidade química com vendas de mais de US $ 18 milhões anuais.

Em seu estado seco, clorito de sódio (NaClO ₂ ) é um sólido branco ou verde-amarelo claro. A tonalidade esverdeada vem de traços de CdO2 ou ferro, que são resíduos da produção. O clorito de sódio tem um peso molecular de 90,44 e se decompõe a cerca de 392 ° F (200 ° C). Geralmente é solúvel em água, mas sua solubilidade aumenta com o aumento da temperatura da água. O clorito de sódio é um poderoso oxidante que não explode à percussão. O sal anidro não absorve água e é estável por até dez anos.

O clorito de sódio é usado para uma variedade de aplicações. É usado como desinfetante e produto químico de purificação de água. É também empregado como branqueador de tecidos e agente anti-incrustante de água. Além disso, é usado nas indústrias de fabricação de papel e eletrônicos como agente de branqueamento.

Quando colocado em uma solução ácida, o clorito de sódio se decompõe em dióxido de cloro. Quando adicionado a um abastecimento de água municipal, o dióxido de cloro ajuda a controlar gostos e odores indesejáveis. Também auxilia na remoção de íons como ferro e manganês. Um benefício adicional é que ajuda a eliminar os trihalometanos da água potável.

Como agente de branqueamento de têxteis, o clorito de sódio é eficaz com várias fibras. Ele pode ser usado em algodão, fibras liberianas e fibras artificiais como náilon, Perlon, Dralon e Rhovyl. Tem um efeito oxidante em muitas das ceras e pectinas naturais encontradas nas fibras de celulose. Ajuda a solubilizá-los e torna a fibra mais uniforme e funcional. Tem o benefício adicional de destruir a matéria da cor natural sem atacar as próprias fibras. Isso o torna útil para fazer tecidos brancos permanentes sem comprometer a resistência à tração.

O clorito de sódio também é usado para várias aplicações industriais. Ele controla a contaminação microbiana em torres e sistemas de resfriamento industriais. É usado no lugar do cloro em plantas industriais de amônia porque não reage negativamente com a amônia. Por ser um oxidante, costuma fazer parte dos sistemas de depuração de gases de combustão. As empresas de processamento de alimentos usam-no para lavar frutas e vegetais porque é um fungicida. Carnes e aves também são lavadas com uma solução, assim como os equipamentos de processamento de alimentos. Finalmente, é um agente anti-mofo em composições detergentes e tem sido usado em pastas de dente e soluções para lentes de contato.

História

O desenvolvimento do clorito de sódio como um produto químico industrial começou em 1921, quando E. Schmidt descobriu que as fibras celulósicas podiam ser purificadas com dióxido de cloro sem serem danificadas de forma significativa. Infelizmente, o gás dióxido de cloro é extremamente explosivo em altas concentrações. Essas descobertas levaram os pesquisadores a procurar maneiras seguras e econômicas de fornecer dióxido de cloro para fins de branqueamento. A primeira empresa a lançar o clorito de sódio para esse fim foi a Mathieson Chemical Corporation.

Em 1960, o clorito de sódio se tornou o material padrão para operações de branqueamento contínuo nos Estados Unidos, substituindo o hidrogênio. Nos anos subsequentes, outros usos para o clorito de sódio foram descobertos.

Matérias-primas

As principais matérias-primas usadas na produção de clorito de sódio são dióxido de cloro, hidróxido de sódio e peróxido de hidrogênio. O dióxido de cloro é um gás à temperatura ambiente. Sua cor é amarelo-esverdeado intenso. O dióxido de cloro fornece a fonte de cloro que é convertido em clorito de sódio. Na produção, é armazenado como uma solução líquida em recipientes de aço revestidos de vidro.

O hidróxido de sódio é um sólido fundido com uma estrutura cristalina. Também conhecido como soda cáustica, é corrosivo para a pele e os tecidos vegetais, causando queimaduras graves. É normalmente produzido através da eletrólise de soluções de cloreto de sódio. O peróxido de hidrogênio é um líquido incolor, cáustico e amargo. H2 02 puro é um líquido espesso e xaroposo que se decompõe rapidamente em oxigênio e água. Na natureza, ocorre apenas em pequenas quantidades na neve ou chuva. É gerado naturalmente durante tempestades com raios. É normalmente usado em soluções diluídas durante a fabricação de clorito de sódio.

Outros materiais são normalmente adicionados a pós ou soluções de clorito de sódio antes de serem vendidos. As soluções de branqueamento de clorito de sódio comerciais contêm ingredientes especiais, incluindo agentes anticorrosivos, agentes tamponantes, controladores de fumaça de dióxido de cloro e surfactantes. Agentes anticorrosivos são usados ​​para prevenir a corrosão de equipamentos de branqueamento de aço inoxidável. Os sais tampão ajudam a liberar o dióxido de cloro que é produzido durante o processo de branqueamento. Os surfactantes ajudam a estabilizar as soluções e permitem efeitos de limpeza e penetração. A solução estabilizada de clorito de sódio pode ser armazenada por longos períodos sem perda de atividade. Quando o clorito de sódio é vendido como um sólido, o cloreto de sódio é frequentemente incluído para torná-lo mais seguro de manusear e armazenar.

O processo de fabricação

Embora uma variedade de cloritos esteja disponível, o clorito de sódio é o único produzido comercialmente. É vendido em solução ou sólido. O grau técnico é composto por cerca de 80% de clorito de sódio e o restante é cloreto de sódio. A produção em grande escala é baseada na reação do dióxido de cloro em uma solução de hidróxido de sódio. O peróxido de hidrogênio também está presente como agente redutor. O clorito de sódio é fabricado em três fases:produção de dióxido de cloro, geração e recuperação de clorito de sódio.

Produção de dióxido de cloro

• 1 Embora existam cinco métodos principais para gerar dióxido de cloro, o mais comum é o processo Hooker R-2, que gera dióxido de cloro a partir do clorato de sódio. Durante a produção, soluções de clorato de sódio e cloreto de sódio são bombeadas para um vaso de reação em proporções aproximadamente iguais. O ácido sulfúrico concentrado também é adicionado à reação. Em seguida, o ar é borbulhado no fundo do recipiente para criar uma rápida agitação e diluição do dióxido de cloro que é produzido. Durante esse processo, tanto o dióxido de cloro quanto o gás de cloro são criados.
• 2 Esses gases são separados do vaso de reação. O dióxido de cloro é separado ao ser absorvido em uma torre convencional de resfriamento de água. O cloro gasoso passa por torres de separação e é coletado como hipoclorito de sódio ou cálcio. Este processo produz cerca de 95% de rendimento de dióxido de cloro.

Geração de clorito de sódio

• 3 O gás dióxido de cloro é bombeado para um recipiente contendo uma solução circulante de hidróxido de sódio resfriada. Esses compostos reagem para formar clorito de sódio e clorato de sódio em quantidades aproximadamente iguais. Água e oxigênio também são gerados. Para minimizar a produção de clorato de sódio, um agente redutor é adicionado. Normalmente, o peróxido de hidrogênio é usado, embora o peróxido de sódio e o amálgama de sódio também possam ser usados. Esta etapa é monitorada de perto porque o clorato de sódio é altamente indesejável no produto final.

Isolamento e purificação

• 4 Mesmo que medidas sejam tomadas para minimizar sua produção, o clorato de sódio ainda deve ser reduzido antes que o clorito de sódio possa Uma reação química que cria clorito de sódio. ser isolado. Isso é feito adicionando peróxido de hidrogênio extra.
• 5 A solução reativa gasta é então bombeada através de uma torre de cristalização fracionada para purificar o clorito de sódio. Este método tira vantagem das grandes diferenças de solubilidade entre o clorito e outros sais relacionados que podem ser formados. Após a purificação, a solução de clorito de sódio é evaporada e seca na máquina. Se um produto anidro (sem água) for desejado, o pó evaporado é misturado com água a 100 ° F (38 ° C). A solução é saturada e arrefecida a 77 ° F (25 ° C). Quando isso acontece, o sal anidro se cristaliza espontaneamente na solução. Um tambor rotativo, secador aquecido a vapor, é usado para isolar os cristais, resultando em flocos ou um pó fino. Ocasionalmente, várias etapas de secagem são necessárias.
• 6 O sal anidro pode então ser convertido em pó, grânulos ou uma solução. Os grânulos são usados ​​com mais frequência porque são mais seguros, com menores riscos tóxicos e riscos de incêndio, e uma composição homogênea pode ser criada. Usando métodos típicos, o tamanho de partícula dos grânulos pode ser rigidamente controlado. Antes da embalagem, o clorito de sódio sólido é misturado com cloreto de sódio para torná-lo mais seguro de manusear.
• 7 As soluções são preparadas pela mistura de clorito de sódio em pó com vários agentes anticorrosivos, agentes tamponantes e surfactantes em um recipiente de mistura. Essas soluções são usadas para processos de branqueamento comerciais e podem ser formuladas para serem extremamente estáveis.
• 8 Dependendo do uso final, a solução de clorito de sódio é embalada em recipientes plásticos, tambores, tanques e caminhões-tanque. Nos Estados Unidos, o clorito de sódio em pó ou em flocos é enviado em tambores revestidos. O transporte a granel do sólido não é permitido devido a questões de segurança.

Controle de qualidade

Para garantir a qualidade do clorito de sódio produzido, o processo produtivo é monitorado em cada etapa. As matérias-primas iniciais e o produto final são submetidos a uma variedade de testes químicos e físicos para determinar se atendem às especificações exigidas. Algumas das características comumente testadas incluem aparência, odor, pH, densidade, gravidade específica e ponto de fusão. Se o produto final for uma solução, sua atividade química é testada para garantir que possui a concentração correta. Para grânulos sólidos, o tamanho da partícula é determinado e modificado se necessário.

Subprodutos / resíduos

A fabricação de clorito de sódio produz alguns subprodutos indesejáveis, como dióxido de cloro, que não podem ser liberados no ambiente imediato. Os vapores concentrados de dióxido de cloro são tóxicos e causam mal-estar, perda de apetite e náusea nos operadores de linha. Na planta de produção, a circulação de ar puro é essencial. O gás dióxido de cloro também é altamente corrosivo. Por este motivo, as soluções de clorito de sódio devem ser armazenadas em recipientes especialmente revestidos. Materiais como vidro, porcelana, alguns plásticos ou faiança são normalmente usados. O titânio é o metal mais resistente usado hoje. Na indústria têxtil, os aços inoxidáveis ​​de liga de molibdênio são usados ​​para armazenar as soluções de branqueamento de clorito de sódio.

O Futuro

Com o aumento das aplicações de dióxido de cloro, as melhorias na produção de clorito de sódio estão sendo estudadas. A pesquisa do clorito de sódio está focada na redução do impacto ambiental dos sistemas de branqueamento e na descoberta de métodos de produção mais rápidos e menos caros. Novas formulações de branqueamento estão constantemente sendo desenvolvidas por formuladores de químicos.