Clorito de sodio

Antecedentes

El clorito de sodio es un compuesto que se utiliza para la desinfección y purificación del agua. Se produce en grandes cantidades en forma de escamas o una solución a partir de dióxido de cloro e hidróxido de sodio. Su uso como blanqueador para textiles se descubrió por primera vez durante la década de 1920. Hoy en día, el clorito de sodio es una importante especialidad química con ventas superiores a los 18 millones de dólares anuales.

En su estado seco, el clorito de sodio (NaClO ₂ ) es un sólido blanco o amarillo verdoso claro. El tinte verdoso proviene de trazas de CdO2 o hierro, que son residuos de producción. El clorito de sodio tiene un peso molecular de 90,44 y se descompone a aproximadamente 392 ° F (200 ° C). Generalmente es soluble en agua, pero su solubilidad aumenta a medida que aumenta la temperatura del agua. El clorito de sodio es un oxidante poderoso que no explota con la percusión. La sal anhidra no absorbe agua y es estable hasta diez años.

El clorito de sodio se usa para una variedad de aplicaciones. Se utiliza como químico desinfectante y purificador de agua. También se emplea como blanqueador de textiles y agente antiincrustante de agua. Además, se utiliza en las industrias de fabricación de papel y productos electrónicos como agente blanqueador.

Cuando se pone en una solución ácida, el clorito de sodio se descompone en dióxido de cloro. Cuando se agrega a un suministro de agua municipal, el dióxido de cloro ayuda a controlar los sabores y olores no deseados. También ayuda en la eliminación de iones como hierro y manganeso. Un beneficio adicional es que ayuda a eliminar los trihalometanos en el agua potable.

Como agente blanqueador de textiles, el clorito de sodio es eficaz con varias fibras. Se puede utilizar en algodón . fibras de líber y fibras artificiales como nailon, Perlon, Dralon y Rhovyl. Tiene un efecto oxidante sobre muchas de las ceras y pectinas naturales que se encuentran en las fibras de celulosa. Ayuda a solubilizarlos y hace que la fibra sea más uniforme y manejable. Tiene el beneficio adicional de destruir la materia de color natural sin atacar las fibras mismas. Esto lo hace útil para hacer telas blancas permanentes sin comprometer la resistencia a la tracción.

El clorito de sodio también se utiliza para diversas aplicaciones industriales. Controla la contaminación microbiana en torres y sistemas de refrigeración industrial. Se utiliza en lugar de cloro en plantas industriales de amoniaco porque no reacciona negativamente con el amoniaco. Dado que es un oxidante, a menudo forma parte de los sistemas de depuración de gases de combustión. Las empresas procesadoras de alimentos lo utilizan para lavar frutas y verduras porque es un fungicida. La carne y las aves también se lavan con una solución, al igual que los equipos de procesamiento de alimentos. Finalmente, es un agente anti-moho en composiciones detergentes y se ha utilizado en pastas de dientes y soluciones para lentes de contacto.

Historial

El desarrollo del clorito de sodio como producto químico industrial comenzó en 1921 cuando E. Schmidt descubrió que las fibras celulósicas podían purificarse con dióxido de cloro sin sufrir daños apreciables. Desafortunadamente, el gas de dióxido de cloro es extremadamente explosivo a altas concentraciones. Estos descubrimientos llevaron a los investigadores a buscar formas seguras y económicas de administrar dióxido de cloro para blanquear. La primera empresa en introducir clorito de sodio para este propósito fue Mathieson Chemical Corporation.

En 1960, el clorito de sodio se convirtió en el material estándar para las operaciones de blanqueo continuo en los Estados Unidos, reemplazando al hidrógeno. En los años siguientes, se descubrieron otros usos del clorito de sodio.

Materias primas

Las principales materias primas utilizadas en la producción de clorito de sodio son dióxido de cloro, hidróxido de sodio y peróxido de hidrógeno. El dióxido de cloro es un gas a temperatura ambiente. Su color es intensamente amarillo verdoso. El dióxido de cloro proporciona la fuente de cloro que se convierte en clorito de sodio. En producción, se almacena como solución líquida en recipientes de acero revestidos de vidrio.

El hidróxido de sodio es un sólido fundido con una estructura cristalina. También conocida como soda cáustica, es corrosiva para la piel y los tejidos vegetales y provoca quemaduras graves. Por lo general, se produce mediante la electrólisis de soluciones de cloruro de sodio. El peróxido de hidrógeno es un líquido incoloro cáustico y de sabor amargo. Pure H2 02 es un líquido espeso y almibarado que se descompone rápidamente en oxígeno y agua. En la naturaleza, ocurre solo en pequeñas cantidades en la nieve o la lluvia. Se genera naturalmente durante las tormentas eléctricas. Por lo general, se usa en soluciones diluidas durante la fabricación de clorito de sodio.

Por lo general, se agregan otros materiales a los polvos o soluciones de clorito de sodio antes de que se vendan. Las soluciones comerciales de blanqueo de clorito de sodio contienen ingredientes especiales que incluyen agentes anticorrosivos, agentes tamponadores, controladores de humos de dióxido de cloro y tensioactivos. Los agentes anticorrosivos se utilizan para prevenir la corrosión de los equipos de blanqueo de acero inoxidable. Las sales tampón ayudan a liberar el dióxido de cloro que se produce durante el proceso de blanqueo. Los tensioactivos ayudan a estabilizar las soluciones y permiten efectos de limpieza y penetración. La solución estabilizada de clorito de sodio se puede almacenar durante largos períodos sin pérdida de actividad. Cuando el clorito de sodio se vende como un sólido, a menudo se incluye cloruro de sodio para que sea más seguro manipularlo y almacenarlo.

El proceso de fabricación

Si bien hay una variedad de cloritos disponibles, el clorito de sodio es el único que se produce comercialmente. Se vende en solución o como sólido. El grado técnico está compuesto por aproximadamente un 80% de clorito de sodio y el resto es de cloruro de sodio. La producción a gran escala se basa en una reacción de dióxido de cloro en una solución de hidróxido de sodio. El peróxido de hidrógeno también está presente como agente reductor. El clorito de sodio se fabrica en tres fases:producción de dióxido de cloro, generación y recuperación de clorito de sodio.

Producción de dióxido de cloro

• 1 Si bien existen cinco métodos principales para generar dióxido de cloro, el más común es el proceso Hooker R-2, que genera dióxido de cloro a partir del clorato de sodio. Durante la producción, las soluciones de clorato de sodio y cloruro de sodio se bombean a un recipiente de reacción en proporciones aproximadamente iguales. También se agrega ácido sulfúrico concentrado a la reacción. A continuación, se burbujea aire en el fondo del recipiente para crear una rápida agitación y dilución del dióxido de cloro que se produce. Durante este proceso, se crean tanto dióxido de cloro como gas de cloro.
• 2 Estos gases se separan del recipiente de reacción. El dióxido de cloro se separa absorbiéndolo en una torre convencional enfriada por agua. El cloro gaseoso pasa a través de torres de separación y se recoge como hipoclorito de sodio o calcio. Este proceso produce aproximadamente un 95% de rendimiento de dióxido de cloro.

Generación de clorito de sodio

• 3 El gas de dióxido de cloro se bombea a un recipiente que contiene una solución circulante enfriada de hidróxido de sodio. Estos compuestos reaccionan para formar clorito de sodio y clorato de sodio en cantidades aproximadamente iguales. También se generan agua y oxígeno. Para minimizar la producción de clorato de sodio, se agrega un agente reductor. Normalmente, se usa peróxido de hidrógeno, aunque también se pueden emplear peróxido de sodio y amalgama de sodio. Este paso se supervisa de cerca porque el clorato de sodio es altamente indeseable en el producto final.

Aislamiento y purificación

• 4 Aunque se toman medidas para minimizar su producción, el clorato de sodio aún debe reducirse antes de que el clorito de sodio pueda Una reacción química que crea clorito de sodio. estar aislado. Esto se logra agregando peróxido de hidrógeno adicional.
• 5 La solución reactiva gastada se bombea luego a través de una torre de cristalización fraccionada para purificar el clorito de sodio. Este método aprovecha las grandes diferencias de solubilidad entre el clorito y otras sales relacionadas que se pueden formar. Después de la purificación, la solución de clorito de sodio se evapora y se seca en secadora. Si se desea un producto anhidro (desprovisto de agua), el polvo evaporado se mezcla con agua a 100 ° F (38 ° C). La solución se satura y se enfría a 77 ° F (25 ° C). Cuando esto sucede, la sal anhidra cristaliza espontáneamente fuera de la solución. Se utiliza un secador de tambor giratorio calentado por vapor para aislar los cristales, lo que da como resultado escamas o un polvo fino. Ocasionalmente, se requieren varios pasos de secado.
• 6 La sal anhidra se puede convertir en polvo, gránulos o una solución. Los gránulos se utilizan con más frecuencia porque son más seguros, con menores riesgos tóxicos y de incendio, y se puede crear una composición homogénea. Usando métodos típicos, el tamaño de partícula de los gránulos se puede controlar estrictamente. Antes del envasado, se mezcla clorito de sodio sólido con cloruro de sodio para que sea más seguro manipularlo.
• 7 Las soluciones se preparan mezclando clorito de sodio en polvo con varios agentes anticorrosivos, agentes tamponadores y tensioactivos en un recipiente de mezcla. Estas soluciones se utilizan para procesos comerciales de blanqueo y se pueden formular para que sean extremadamente estables.
• 8 Dependiendo del uso final, la solución de clorito de sodio se empaqueta en contenedores de plástico, tambores, tanques y camiones cisterna. En los Estados Unidos, el clorito de sodio en polvo o en escamas se envía en tambores revestidos. No se permite el transporte de sólidos a granel por motivos de seguridad.

Control de calidad

Para garantizar la calidad del clorito de sodio que se produce, el proceso de producción se controla en cada etapa. Las materias primas iniciales y el producto final se someten a una variedad de pruebas químicas y físicas para determinar que cumplen con las especificaciones requeridas. Algunas de las características comúnmente probadas incluyen apariencia, olor, pH, densidad, gravedad específica y punto de fusión. Si el producto final es una solución, se prueba su actividad química para asegurarse de que tenga la concentración correcta. Para los gránulos sólidos, el tamaño de partícula se determina y se modifica si es necesario.

Subproductos / Residuos

La fabricación de clorito de sodio produce algunos subproductos indeseables, como el dióxido de cloro, que no se pueden liberar al medio ambiente inmediato. Los vapores concentrados de dióxido de cloro son tóxicos y causan malestar, pérdida del apetito y náuseas en los operadores de línea. En la planta de producción, la circulación de aire fresco es fundamental. El gas de dióxido de cloro también es muy corrosivo. Por esta razón, las soluciones de clorito de sodio deben almacenarse en contenedores especialmente revestidos. Normalmente se utilizan materiales como vidrio, porcelana, algunos plásticos o loza. El titanio es el metal más resistente que se utiliza en la actualidad. En la industria textil, los aceros inoxidables de aleación de molibdeno se utilizan para almacenar las soluciones de blanqueador de clorito de sodio.

El futuro

Con el aumento de aplicaciones para el dióxido de cloro, actualmente se están estudiando mejoras en la producción de clorito de sodio. La investigación del clorito de sodio se centra en reducir el impacto ambiental de los sistemas de blanqueo y encontrar métodos de producción más rápidos y menos costosos. Los químicos formuladores desarrollan constantemente nuevas formulaciones blanqueadoras.