1. مقدمه
کلر (CL₂) یک گاز دیاتومیک سبز مایل به سبز است که یکی از مواد شیمیایی پرکاربرد در صنعت و تصفیه آب است. کلر با داشتن یک بوی قوی ، تند و خاصیت اکسید کننده قدرتمند ، کلر برای ضد عفونی ، تولید شیمیایی و بهداشت ضروری است. با این حال ، همچنین یک گاز بسیار سمی و واکنشی است که در صورت عدم برخورد صحیح ، خطرات جدی برای سلامتی و محیطی ایجاد می کند.
در این مقاله به بررسی خصوصیات شیمیایی ، برنامه ها ، خطرات ، اقدامات ایمنی و فن آوری های تشخیص مدرن مربوط به کلر می پردازیم.
2. خواص اساسی شیمیایی
| اموال | ارزش |
|---|---|
| فرمول شیمیایی | Cl2 |
| وزن مولکولی | 70.90 گرم در مول |
| ظاهر | گاز مایل به سبز |
| بو | تند ، تحریک کننده |
| نقطه ذوب | -101.5 درجه سانتیگراد (-150.7 درجه فارنهایت) |
| نقطه جوش | -34.04 درجه سانتیگراد (-29.27 درجه فارنهایت) |
| چگالی (گاز) | 3.21 گرم در لیتر در 0 درجه سانتیگراد |
| حلالیت در آب | در محلول متوسط ، اسید هیپوکلروس (HOCL) را تشکیل می دهد |
| اکسیداسیون | 0 (در مولکول Cl₂) ، -1 ، 1 تا +7 (در ترکیبات) |
کلر یک است هالوژن، در گروه 17 جدول تناوبی یافت می شود. به شکل ابتدایی آن ، به عنوان یک مولکول دیاتومیک (CL₂) وجود دارد ، و آن را یک بسیار واکنشی عامل اکسید کننده.
3. وقوع و تولید طبیعی
کلر به دلیل واکنش پذیری آن در طبیعت آزادانه رخ نمی دهد. به ویژه در ترکیبات یافت می شود نمک های کلرید مانند کلرید سدیم (NaCl) یا نمک میز.
3.1 تولید صنعتی
کلر در درجه اول از طریق تولید می شود الکترولیز آب نمک (آب شور) ، در فرآیندهای مانند:
- فرآیند سلول غشایی (بیشترین استفاده امروزه)
- فرآیند سلول دیافراگم
- روند سلول جیوه (به دلیل نگرانی در مورد سمیت از بین می رود)
3.2 تولید جهانی
میلیاردها کیلوگرم کلر هر سال ، به ویژه در کشورهای صنعتی ، برای سنتز شیمیایی ، تصفیه آب و تولید تولید می شود.
4. رفتار شیمیایی و واکنش پذیری
کلر یک است اکسید کننده قوی، آن را با اکثر عناصر و ترکیبات آلی بسیار واکنش پذیر می کند.
4.1 واکنش با آب
Cl2+H2O→HCl+HOCl
این واکنش تولید می کند اسید هیدروکلریک (HCL) و Hypochlorous Acid (HOCL)، که مسئول کلر هستند خواص ضد عفونی کننده.
4.2 واکنش با فلزات
کلر با فلزات واکنش نشان می دهد کلریدهای فلزی، غالباً از نظر گرمایی.
4.3 شیمی ارگانیک
کلر در تولید:
- هیدروکربنهای کلر شده
- حلال (به عنوان مثال ، کلروفرم)
- پلاستیک (به عنوان مثال ، PVC - پلی وینیل کلرید)
5. برنامه های صنعتی و تجاری
کلر در بسیاری از بخش ها ضروری است:
5.1 تصفیه آب
- ضد عفونی آب آشامیدنی و فاضلاب
- کنترل پاتوژن ها مانند باکتری ها و ویروس ها
- در استخرهای شنا و اسپا استفاده می شود
5.2 تولید شیمیایی
- تولید پلاستیک پی وی سی
- ساخت حلال ها، سموم دفع آفات، و داروهای دارویی
- درگیر در ایجاد لاستیک کلر، مبردها، و عوامل تمیز کننده
5.3 صنعت خمیر و کاغذ
- دی اکسید کلر (CLO₂) ، مشتق ، برای سفید کننده خمیر چوب
5.4 منسوجات و رنگ
- از کلر استفاده می شود سفید کننده پارچه ها و به عنوان واکنش دهنده در تولید رنگ.
5.5 صنایع غذایی
- ضد عفونی سطوح تماس غذایی
- شستشوی میوه و سبزیجات (آب کلر)
6 خطرات بهداشتی و سمیت
با وجود سودمندی ، گاز کلر است بسیار سمی به انسان
6.1 محدودیت در معرض
- OSHA PEL: 1 ppm (TWA)
- niosh idlh: 10 ppm
- acgih tlv: 0.5 ppm (twa) ، 1 ppm (stel)
6.2 اثرات حاد سلامتی
- استنشاق: باعث سرفه ، تحریک گلو و سفتی قفسه سینه می شود
- قرار گرفتن در معرض چشم: تحریک یا آسیب شدید
- تماس پوستی: می تواند باعث سوختگی یا بثورات شود
- قرار گرفتن در معرض زیاد: ورم ریوی ، نارسایی تنفسی و مرگ
6.3 قرار گرفتن در معرض مزمن
- برونشیت
- علائم مانند آسم
- آسیب تنفسی طولانی مدت
6.4 استفاده تاریخی
کلر به عنوان یک بدنام مورد استفاده قرار گرفت سلاح شیمیایی در طول جنگ جهانی اول
7. تأثیر محیط زیست
کلر هنگام آزاد شدن به طور نادرست برای محیط زیست مضر است.
7.1 سمیت آبزی
کلر می تواند بکشد ماهی ، دوزیستان و گیاهان آبزی حتی در غلظت های پایین.
لایه 7.2 ازن
در حالی که کلر ابتدایی از مصارف صنعتی مدیریت می شود ، مشخص است ترکیبات کلر (مثل CFC ها) رادیکال های کلر که ازن را نابود کنید در استراتوسفر
آیین نامه 7.3
مقررات دقیق در مورد ذخیره کلر ، حمل و نقل و انتشار گازهای گلخانه ای وجود دارد ، از جمله:
- قانون هوای پاک EPA
- رسیدن (من)
- مقررات حمل و نقل سازمان ملل متحد برای کالاهای خطرناک
8. تشخیص و نظارت کلر
نظارت بر سطح کلر در تنظیمات صنعتی و محیطی برای اطمینان از ایمنی و انطباق بسیار مهم است.
8.1 فن آوری های تشخیص
- سنسورهای الکتروشیمیایی
- ردیاب های قابل حمل و ثابت گاز
- پاسخ سریع و حساسیت بالا
- لوله های رنگ سنجی
- نمونه برداری ساده و ساده
- مناسب برای پاسخ اضطراری
- آنالایزرهای فوتومتری
- در مراکز تصفیه آب استفاده می شود
- کلر رایگان و کل را در آب تشخیص دهید
- طیف سنجی مادون قرمز (IR)
- کمتر برای Cl₂ متداول است ، اما در تحقیقات استفاده می شود
8.2 ملاحظات انتخاب سنسور
- دامنه اندازه گیری
- رطوبت و دما تحمل
- مصرف برق (برای واحدهای قابل حمل)
- نگهدار کالیبراسیون نیازهای
9. ذخیره و حمل و نقل کلر
گاز کلر فشرده شده و در آن ذخیره می شود سیلندرهای فولادی یا ماشین های مخزن ریلی تحت فشار
9.1 اقدامات ایمنی
- سیستم های تشخیص نشت
- تهویه مناسب
- سیستم های مهار ثانویه
- دریچه های خاموش کننده اضطراری
9.2 دستورالعمل های حمل و نقل
- فقط پرسنل آموزش دیده
- PPE کامل: ماسک گاز با فیلترهای کلر ، دستکش ، عینک
- از گرما و مواد ناسازگار خودداری کنید
10. پاسخ اضطراری و کمک های اولیه
10.1 استنشاق
- بلافاصله قربانی را به هوای تازه منتقل کنید
- اگر تنفس دشوار باشد ، اکسیژن را تجویز کنید
- به دنبال مراقبت پزشکی باشید
10.2 تماس با چشم یا پوست
- حداقل 15 دقیقه با آب شستشو دهید
- لباس های آلوده را بردارید
- با یک دکتر مشورت کنید
10.3 نشت و نشت
- منطقه تخلیه
- تهویه فضا
- از اسکرابرها یا خنثی کننده ها استفاده کنید (به عنوان مثال ، سدیم تیوسولفات)
11. گزینه های جایگزین برای ضد عفونی کلر
به دلیل نگرانی های بهداشتی و زیست محیطی ، برخی از بخش ها گزینه های کلر را مانند:
- ازن (O₃) - اکسید کننده قوی تر ، به سرعت تجزیه می شود
- تابش ماوراء بنفش (UV) - برای غیرفعال سازی میکروبی مؤثر است
- کلرامین - پایدارتر در سیستم های آب
با این حال ، کلر به دلیل مقرون به صرفه بودن و اثربخشی اثبات شده ، مسلط است.
12. نتیجه گیری
کلر (CL₂) یک ماده شیمیایی همه کاره و ضروری است که نقش مهمی در بهداشت ، تولید و بهداشت عمومی ایفا می کند. اثربخشی آن به عنوان یک ضد عفونی کننده و واکنش دهنده با سمیت و واکنش پذیری زیاد آن متعادل می شود و نیاز به کار دقیق ، نظارت و تنظیم دارد.
با افزایش نگرانی های زیست محیطی و بهداشتی ، صنایع همچنان به بهبود سیستم های مدیریت کلر و کشف گزینه های امن تر ادامه می دهند. با این حال ، به دلیل ابزار بی نظیر خود ، کلر احتمالاً به عنوان سنگ بنای صنعت و زیرساخت های مدرن برای آینده قابل پیش بینی باقی خواهد ماند.
13. منابع
- آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA)
- اداره ایمنی و بهداشت شغلی (OSHA)
- مراکز کنترل و پیشگیری از بیماری (CDC)
- سازمان بهداشت جهانی (WHO)
- برنامه بین المللی ایمنی شیمیایی (IPC)