Bản chất khử trùng của Clo

BẢN CHẤT QUÁ TRÌNH KHỬ TRÙNG BẰNG CLO

Cl là một chất oxi hóa mạnh, ở bất cứ dạng nào. Khi tác dụng với nước tạo ra nhiều phân tử axit hypoclorit HOCl có tác dụng khử trùng rất mạnh. Quá trình diệt vi khuẩn xảy ra qua 2 giai đoạn. Đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua lớp vỏ tế bào vi sinh, sau đó phản ứng với lớp men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn dến sự diệt vong của tế bào.

Tốc độ của quá trình khử trùng tăng khi nồng độ của chất khử trùng và nhiệt độ nước tăng đồng thời phụ thuộc vào dạng không phân ly của chầt khử trùng, vì quá trình khuếch tán qua vỏ tế bào xảy ra nhanh hơn quá trình phân ly. Tốc độ khử trùng bị chậm đi rất nhiều khi trong nước có các chất hữu cơ, cặn lơ lững và các chất khử khác.

2. Các phản ứng hóa học xảy ra khi cho Clo vào nước (Clo hóa nước)
Phản ứng đặc trưng của quá trình là sự thủy phân của Clo tạo ra axit hypoclorit và axit clohydric
Cl₂ + H₂O = HOCl + HCl
Hoặc ở dạng phương trình phân ly:
Cl₂ + H2O = 2H⁺ + OCl^- + Cl^- 
Khi sử dụng Clorua vôi làm chất khử trùng thì
Ca(OCl)₂ + H₂O = CaO + 2HOCl
2HOCl = 2H⁺ + 2OCl^-
Khả năng diệt trùng của Clo phụ thuộc vào hàm lượng của HOCl.Mà sự phân ly của HOCl lại phụ thuộc vào nồng độ ion H⁺ có trong nước hay thuộc vào pH của nước. Kết quả thực nghiệm cho thấy quá trình thủy phân của Clo xảy ra hoàn toàn khi pH>4.

Khi pH=6 thì HOCl chiếm 99.5% còn OCL^- chiếm 0.5%

Khi pH=7 thì HOCl chiếm 79% còn OCl^- chiếm 21%

Khi pH=8 thì HOCl chiếm 259% OCl^- chiếm 75%
Khi pH tăng, nồng độ HOCl giảm là cho hiệu quả khử trùng giảm đi tương ứng.

Khi trong nước có ammoniac, các muối amoni hay các hợp chất hữu cơ có chứa nhóm amoni. Thì Clo, axit hypoclorit, ion hypoclorit tham gia vào phản ứng với chúng tạo thành monocloramin và dicloramin
HOCl + NH₃ = NH₂Cl + H₂O
HOCl + NH₂Cl = NH₂Cl + H₂O
HOCl + NHCL₂ = NCl₃ + H₂O
Để kết hợp 1mg clo tự do thành monocloramin cần 0,2 mg ammoniac. Trị số pH càng cao thì lượng clo kết hợp thành dicloramin càng ít và nồng độ monocloramin trong nước càng cao, đồng thời khả năng diệt trùng càng giảm đi. Khả năng diệt trùng của monocloramin thấp hơn của dicloramin khoảng 3 đến 5 lần. So với clo thì khả năng diệt trùng của dicloramin lại thấp hơn tù 20 đến 25 lần. Clo đã kết hợp thành cloramin gọi là clo kết hợp, tổng hàm lượng của clo tự do , Cl2, HOCl OCl^- và Clo kết hợp gọi là clo hoạt tính.

Như vậy khi khử trùng nước có chứa ammoniac và muối amoni, muốn đạt được hiệu quả cao nhất, cần sử dụng một lượng clo lớn để có được lượng clo dư cần thiết là clo tự do.

Để đảm bảo cho quá trình khử trùng đạt được hoàn toàn, sau khi khử trùng cần giữ lại một lượng clo dư thích hợp. Do khả năng diệt trùng khác nhau của clo tự do và clo kết hợp, lượng clo dư cần thiết cũng khác nhau.

Lượng clo đưa vào nước được xác định theo thực nghiệm.