كلوَرة كهربائية Electrochlorination
الكلورة الكهربائية (Electrochlorination)، هي عملية إنتاج الهيپوكلوريت عن طريق تمرير تيار كهربائي عبر الماء المالح. هذا يُطهّر الماء ويجعله آمناً للاستخدام البشري، مثل مياه الشرب أو المسابح.
العملية
عملية الكلورة الكهربائية هي تطبيق بسيط يعتمد على عملية الكلور-القلوي (في البطارية غير المقسمة).
التحليل الكهربائي للماء المالح هو عملية لإنتاج محلول مكلور. الخطوة الأولى هي إزالة أي مواد صلبة من الماء المالح. بعد ذلك، يتدفق الماء المالح عبر قناة بطارية التحليل الكهربائي ذات السُمك المتناقص. أحد جانبي القناة هو المهبط، والآخر هو المصعد. يُطبق تيار مستمر منخفض الجهد، ويحدث التحليل الكهربائي لإنتاج هيپوكلوريت الصوديوم وغاز الهيدروجين (H2). ينتقل المحلول إلى خزان يفصل غاز الهيدروجين بناءً على كثافته المنخفضة.[1] يُستخدم الماء وكلوريد الصوديوم فقط، كما يظهر في التفاعل المبسط التالي:
- NaCl + H2O + energy → NaOCl + H2[بحاجة لمصدر]
وهذا يعني أنه تتم إضافة طاقة إلى كلوريد الصوديوم (ملح الطعام) في الماء، مما يؤدي إلى إنتاج هيپوكلوريت الصوديوم وغاز الهيدروجين.
لأن التفاعل يحدث في بطارية غير مقسمة ويتواجد NaOH في نفس المحلول على شكل Cl2:
- 2 NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + H2 + Cl2
any Cl2 disproportionates to hypochlorite and chloride
- Cl2 + 2 NaOH → NaCl + NaClO + H2O
مما يؤدي إلى الحصول على محلول الهيپوكلوريت.
ماء البحر
قد تستخدم الشركات مياه البحر في هذه العملية نظراً لانخفاض تكلفتها. عادةً ما تكون المياه المستخدمة مياهاً قليلة الملوحة أو أجاج (أي محلول تزيد ملوحته عن 0.5%). في هذه الحالات، قد توجد مواد كيميائية ملوثة إضافية في مياه التغذية. يستمر تيار التيار المستمر منخفض الجهد في إجراء عملية الكلورة الكهربائية. تُترك المواد الكيميائية الزائدة دون مساس، ويمكن التخلص منها بسهولة.[2]
النواتج
يُنتج هيبوكلوريت الصوديوم الناتج عن هذه العملية تركيزًا يتراوح بين 0.7% و1% من الكلور. يُعتبر أي تركيز أقل من 1% من الكلور مادة كيميائية غير خطرة،[حسب من؟] إلا أنه يبقى مطهراً فعالاً للغاية. يتراوح الأس الهيدروجيني لهيپوكلوريت الصوديوم الناتج بين 6 و7.5، وهو محايد نسبياً من حيث الحموضة أو القاعدية. عند هذا النطاق من الأس الهيدروجيني، يكون هيپوكلوريت الصوديوم مستقراً نسبياً.[3]
التطبيقات
مياه الشرب
طورت محطات معالجة المياه تقنياتها على مر السنين لمواجهة التهديدات الصحية الناجمة عن تلوث المياه، مثل الكوليرا والتيفوئيد والزحار. وبدأت محطات المعالجة بتطبيق الكلورة. وقد قضت الكلورة تقريباً على انتشار هذه الأمراض وتلوثها الأولي، مما أكسبها لقب "ربما أهم تقدم في مجال الصحة العامة في الألفية" من مجلة لايف.[4][3]
الكلورة الكهربائية هي الخطوة التالية في تطوير هذه العملية. فهي تُكلور مياه الشرب دون إنتاج سموم بيئية. وعلى عكس تقنيات الكلورة الأخرى، لا تُنتج الكلورة الكهربائية أي رواسب أو نواتج ثانوية سوى الهيدروجين الذي يجب إدارته بأمان. وهي أكثر أمانًا لمشغلي أجهزة الكلورة، إذ لا يتم التعامل مع غاز الكلور، وهو شديد السمية والتآكل. ويتطلب الأمر إجراء تقييم للمخاطر لأن الهيدروجين المُنبعث قابل للاشتعال والانفجار.[3]
المسابح
عندما يدخل السباح إلى المسبح، يضيف ما يصل إلى بليون عضية إلى الماء.[بحاجة لمصدر] تقضي الكلورة على جميع العضيات الضارة بالسباحين، مثل تلك التي تسبب عدوى الأذن ومرض قدم الرياضي. ومن مزايا الكلورة الكهربائية في هذه العملية:[3]
- لا تسبب تهيجاً للجلد أو الأنسجة الرخوة.
- نشطة بتركيزات صغيرة.
- عمر أطول للمواد الكيميائية وبالتالي الحاجة إلى استبدال أقل.
- قابلة للقياس بسهولة.
المراجع
- ^ "DSpace@UNITEN: Electrochlorination system". 2017-03-18. Archived from the original on 18 March 2017. Retrieved 2021-01-31.
- ^ "Water Engineers". Archived from the original on 2011-09-07. Retrieved 2011-10-18.
- ^ أ ب ت ث "Encee Chlorination". Archived from the original on 2011-10-06. Retrieved 2011-10-18.
- ^ "100 Events That Changed The World: #46: Water Purification". Life. Fall 1997. Archived from the original on 2007-10-09.