아염소산나트륨

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배경

아염소산나트륨은 물 소독 및 정화에 사용되는 화합물입니다. 그것은 플레이크 또는 이산화염소와 수산화나트륨 용액으로 대량 생산됩니다. 직물의 표백제로 사용되는 것은 1920년대에 처음 발견되었습니다. 오늘날 아염소산나트륨은 연간 1,800만 달러 이상의 매출을 올리는 중요한 특수 화학 물질입니다.

건조 상태에서 아염소산나트륨(NaClO ₂ )은 흰색 또는 밝은 황록색 고체입니다. 녹색 색조는 생산 잔류물인 미량의 CdO2 또는 철에서 비롯됩니다. 아염소산나트륨의 분자량은 90.44이며 약 392°F(200°C)에서 분해됩니다. 그것은 일반적으로 물에 용해되지만 물의 온도가 상승함에 따라 용해도가 증가합니다. 아염소산나트륨은 충격을 가해도 폭발하지 않는 강력한 산화제입니다. 무수염은 물을 흡수하지 않으며 최대 10년 동안 안정합니다.

아염소산나트륨은 다양한 용도로 사용됩니다. 물의 소독제 및 정화제로 사용됩니다. 또한 섬유 표백제 및 방수 방오제로 사용됩니다. 또한 제지 및 전자 제조 산업에서 표백제로 사용됩니다.

산성 용액에 넣으면 아염소산나트륨이 이산화염소로 분해됩니다. 도시 상수도에 이산화염소를 추가하면 원치 않는 맛과 냄새를 제어하는 ​​데 도움이 됩니다. 또한 철 및 망간과 같은 이온 제거를 돕습니다. 한 가지 추가 이점은 식수에서 트리할로메탄을 제거하는 데 도움이 된다는 것입니다.

섬유 표백제로 아염소산나트륨은 다양한 섬유에 효과적입니다. 면 에 사용할 수 있습니다. 인피 섬유 및 나일론, Perlon, Dralon 및 Rhovyl과 같은 인조 섬유. 그것은 셀룰로오스 섬유에서 발견되는 많은 천연 왁스와 펙틴에 산화 효과가 있습니다. 그것은 그들을 가용화하고 섬유를 더 고르고 작동 가능하게 만듭니다. 섬유 자체를 손상시키지 않으면서 천연색소를 파괴한다는 이점이 있습니다. 이것은 인장 강도를 손상시키지 않고 영구적인 흰색 직물을 만드는 데 유용합니다.

아염소산나트륨은 또한 다양한 산업 분야에 사용됩니다. 산업용 냉각 시스템 및 타워의 미생물 오염을 제어합니다. 암모니아와 부정적으로 반응하지 않기 때문에 산업용 암모니아 공장에서 염소 대신 사용됩니다. 산화제이기 때문에 종종 연도 가스 세정기 시스템의 일부입니다. 식품 가공 회사에서는 살균제이기 때문에 과일과 채소를 씻는 데 사용합니다. 육류 및 가금류도 식품 가공 장비와 마찬가지로 용액으로 세척됩니다. 마지막으로 세제 조성물의 곰팡이 방지제이며 치약 및 콘택트 렌즈 용액에 사용되었습니다.

연혁

공업용 화학물질로서 아염소산나트륨의 개발은 E. Schmidt가 셀룰로오스 섬유가 눈에 띄게 손상되지 않고 이산화염소로 정제될 수 있다는 것을 발견한 1921년에 시작되었습니다. 불행히도 이산화염소 가스는 고농도에서 극도로 폭발적입니다. 이러한 발견으로 연구자들은 표백 목적으로 이산화염소를 전달하는 안전하고 경제적인 방법을 찾도록 했습니다. 이 목적을 위해 아염소산나트륨을 도입한 최초의 회사는 Mathieson Chemical Corporation이었습니다.

1960년에 아염소산나트륨은 수소를 대체하여 미국에서 연속 표백 작업의 표준 재료가 되었습니다. 이후 몇 년 동안 아염소산나트륨의 다른 용도가 발견되었습니다.

원자재

아염소산나트륨 생산에 사용되는 주요 원료는 이산화염소, 수산화나트륨 및 과산화수소입니다. 이산화염소는 실온에서 기체입니다. 그것의 색깔은 강렬하게 녹색을 띤 노란색입니다. 이산화염소는 아염소산나트륨으로 전환되는 염소 공급원을 제공합니다. 생산 시 유리 라이닝된 강철 용기에 액체 용액으로 저장됩니다.

수산화나트륨은 결정 구조를 가진 융합된 고체입니다. 가성소다라고도 하며 피부와 식물 조직을 부식시켜 심한 화상을 입힙니다. 일반적으로 염화나트륨 용액의 전기분해를 통해 생성됩니다. 과산화수소는 부식성이 있고 맛이 쓴 무색 액체입니다. 순수한 H2 02는 산소와 물로 빠르게 분해되는 걸쭉한 시럽 같은 액체입니다. 자연계에서는 눈이나 비에 극소량만 발생합니다. 번개 폭풍 동안 자연적으로 생성됩니다. 일반적으로 아염소산나트륨 제조 시 희석 용액에 사용됩니다.

다른 재료는 일반적으로 판매되기 전에 아염소산나트륨 분말 또는 용액에 첨가됩니다. 상업용 아염소산나트륨 표백제에는 방식제, 완충제, 이산화염소 흄 조절제 및 계면활성제를 포함한 특수 성분이 포함되어 있습니다. 부식 방지제는 스테인레스 스틸 표백 장비의 부식을 방지하는 데 사용됩니다. 완충염은 표백 과정에서 생성되는 이산화염소를 유리시키는 데 도움이 됩니다. 계면활성제는 용액을 안정화하고 세척 및 침투 효과를 허용합니다. 안정화된 아염소산나트륨 용액은 활성 손실 없이 장기간 보관할 수 있습니다. 아염소산나트륨을 고체로 판매할 때 취급 및 보관을 보다 안전하게 하기 위해 염화나트륨이 포함되는 경우가 많습니다.

제조 공정

다양한 아염소산염을 사용할 수 있지만 상업적으로 생산되는 것은 아염소산나트륨뿐입니다. 용액 또는 고체로 판매됩니다. 기술 등급은 약 80%의 아염소산나트륨으로 구성되며 나머지는 염화나트륨입니다. 대규모 생산은 수산화나트륨 용액에서 이산화염소의 반응을 기반으로 합니다. 과산화수소도 환원제로 존재합니다. 아염소산나트륨은 이산화염소 생성, 아염소산나트륨 생성 및 회수의 3단계로 제조됩니다.

이산화염소 생산

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1 이산화염소를 생성하는 주요 방법에는 5가지가 있지만 가장 일반적인 방법은 염소산나트륨에서 이산화염소를 생성하는 Hooker R-2 공정입니다. 생산하는 동안 염소산나트륨과 염화나트륨 용액이 거의 동일한 비율로 반응 용기에 펌핑됩니다. 진한 황산도 반응에 첨가됩니다. 다음으로, 공기가 용기 바닥으로 버블링되어 생성되는 이산화염소의 빠른 교반 및 희석을 생성합니다. 이 과정에서 이산화염소와 염소 가스가 모두 생성됩니다.

2 이러한 가스는 반응 용기에서 분리됩니다. 이산화염소는 기존의 수냉식 타워에서 흡수되어 분리됩니다. 염소 가스는 분리탑을 통과하여 차아염소산나트륨 또는 차아염소산칼슘으로 포집됩니다. 이 공정은 약 95%의 이산화염소 수율을 생성합니다.

아염소산나트륨 생성

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3 이산화염소 가스는 냉각되고 순환하는 수산화나트륨 용액이 들어 있는 용기로 펌핑됩니다. 이 화합물은 반응하여 아염소산나트륨과 염소산나트륨을 거의 같은 양으로 형성합니다. 물과 산소도 생성됩니다. 염소산나트륨 생성을 최소화하기 위해 환원제가 첨가됩니다. 일반적으로 과산화수소가 사용되지만 과산화나트륨 및 아말감 나트륨도 사용할 수 있습니다. 염소산나트륨은 최종 제품에서 매우 바람직하지 않기 때문에 이 단계를 면밀히 모니터링합니다.

분리 및 정제

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4 생성을 최소화하기 위한 조치를 취하더라도 아염소산나트륨을 줄이기 전에 염소산나트륨을 줄여야 합니다. 아염소산나트륨을 생성하는 화학 반응입니다. 고립되다. 이것은 여분의 과산화수소를 추가하여 수행됩니다.

5 그런 다음 사용된 반응성 용액을 분별 결정화탑을 통해 펌핑하여 아염소산나트륨을 정제합니다. 이 방법은 아염소산염과 형성될 수 있는 기타 관련 염 간의 큰 용해도 차이를 이용합니다. 정제 후, 아염소산나트륨 용액을 증발시키고 회전식 건조시킨다. 무수(물 없음) 제품이 필요한 경우 증발된 분말을 100°F(38°C)에서 물과 혼합합니다. 용액을 포화시키고 77°F(25°C)로 냉각합니다. 이런 일이 발생하면 무수 염이 용액에서 자발적으로 결정화됩니다. 회전 드럼, 증기 가열 건조기를 사용하여 결정을 분리하여 플레이크 또는 미세 분말을 생성합니다. 경우에 따라 여러 건조 단계가 필요합니다.

6 무수염은 분말, 과립 또는 용액으로 전환될 수 있습니다. 과립은 더 안전하고 독성 위험과 화재 위험이 낮고 균질한 조성을 만들 수 있기 때문에 더 자주 사용됩니다. 일반적인 방법을 사용하여 과립의 입자 크기를 엄격하게 제어할 수 있습니다. 포장 전에 고체 아염소산나트륨을 염화나트륨과 혼합하여 더 안전하게 취급할 수 있습니다.

7 혼합용기에서 분말아염소산나트륨을 각종 부식방지제, 완충제, 계면활성제와 혼합하여 용액을 조제한다. 이 용액은 상업용 표백 공정에 사용되며 매우 안정적으로 공식화될 수 있습니다.

8 최종 용도에 따라 아염소산나트륨 용액은 플라스틱 용기, 드럼, 토트 탱크 및 탱커 트럭에 포장됩니다. 미국에서는 분말 또는 플레이크 형태의 아염소산나트륨이 안감 드럼에 담겨 배송됩니다. 안전상의 이유로 고체의 대량 운송은 허용되지 않습니다.

품질 관리

생산되는 아염소산나트륨의 품질을 보장하기 위해 각 단계에서 생산 공정을 모니터링합니다. 출발 원료와 최종 제품은 모두 필요한 사양을 충족하는지 확인하기 위해 다양한 화학적 및 물리적 테스트를 거칩니다. 일반적으로 테스트되는 특성에는 외관, 냄새, pH, 밀도, 비중 및 융점이 포함됩니다. 최종 제품이 용액인 경우 화학 활성을 테스트하여 농도가 올바른지 확인합니다. 고체 과립의 경우 입자 크기가 결정되고 필요한 경우 수정됩니다.

부산물/폐기물

아염소산나트륨을 제조하면 이산화염소와 같은 일부 바람직하지 않은 부산물이 생성되며 이는 즉각적인 환경으로 방출될 수 없습니다. 이산화염소의 농축 연기는 유독하며 라인 작업자에게 질병, 식욕 상실 및 메스꺼움을 유발합니다. 생산 공장에서는 신선한 공기의 순환이 필수적입니다. 이산화염소 가스도 부식성이 강합니다. 이러한 이유로 아염소산나트륨 용액은 특수 코팅된 용기에 보관해야 합니다. 유리, 도자기, 일부 플라스틱 또는 토기와 같은 재료가 일반적으로 사용됩니다. 티타늄은 오늘날 가장 많이 사용되는 금속입니다. 섬유 산업에서 몰리브덴 합금 스테인리스강은 아염소산나트륨 표백제 용액을 저장하는 데 사용됩니다.

미래

이산화염소의 사용이 증가함에 따라 아염소산나트륨 생산의 개선이 현재 연구되고 있습니다. 아염소산나트륨 연구는 표백 시스템의 환경적 영향을 줄이고 더 빠르고 저렴한 생산 방법을 찾는 데 중점을 두고 있습니다. 새로운 표백 제제는 화학자를 공식화하여 지속적으로 개발되고 있습니다.