Окисление хлором. 
Охрана окружающей среды: процессы и аппараты защиты гидросферы

Хлор и вещества, содержащие «активный» хлор, являются наиболее распространенными окислителями. Их используют для очистки сточных вод от сероводорода, гидросульфида, метилсернистых соединений, фенолов, цианидов и др. При введении хлора в воду образуются хлорноватистая [оксохлорат (I) водорода] и соляная (хлороводородная) кислоты:

Далее происходит диссоциация хлорноватистой кислоты, степень которой зависит от pH среды. При pH = 4 молекулярный хлор практически отсутствует:

Сумма С1₂+ НОС1 + ОС1~ называется свободным «активным» хлором.

В присутствии аммонийных соединений в воде образуется хлорноватистая кислота, хлорамин NH₂C1 и дихлорамин NHCl_r Хлор в виде хлорамина называется связанным «активным» хлором.

Процесс хлорирования проводят в хлораторах периодического и непрерывного действия, напорных и вакуумных. Принципиальная схема очистки вод хлорированием показана на рис. 11−59. Хлорирование проводится в емкости, включенной в систему циркуляции. В инжекторе газообразный хлор захватывается сточной водой, циркулирующей в системе до тех пор, пока не будет достигнута заданная степень окисления, после чего вода выводится для использования.

При обезвреживании вод от цианидов процесс проводят в щелочной среде (pH = 9). Цианиды можно окислить до элементного азота и диоксида углерода по уравнениям:

Источниками «активного» хлора могут быть также хлорат каль;

Рис. II-59. Схема установки для очистки воды хлорированием: 1 —усреднитель; 2, 5 — насосы; 3 — инжектор; 4 — емкость.

ция, гипохлориты, хлораты, диоксид хлора. Хлорат кальция (хлорную известь) получают при взаимодействии:

Гипохлорит (оксохлорат) натрия образуется при пропускании газообразного хлора через раствор щелочи:

Гипохлорит кальция приготовляют хлорированием гидроксида кальция при температуре 25−30°С:

Промышленность выпускает двухосновную соль Са (С10₂) •2Са (0Н)₂2Н₂0.

Сильным окислителем является хлорат натрия NaC10₂, который разлагается с выделением С10₂. Диоксид хлора — зеленовато-желтый ядовитый газ, обладающий более интенсивным запахом, чем хлор. Для его получения проводят следующие реакции:

При окислении цианидов «активным» хлором процесс можно проводить в одну ступень до получения цианатов:

Окисление цианидов до цианатов происходит за счет атомного кислорода в момент его выделения из окислителя. Образовавшиеся цианаты легко гидролизуются до карбонатов:

Скорость гидролиза зависит от pH среды. При рН=5,3 за сутки гидролизуется около 80% цианатов. В двухступенчатом процессе цианиды окисляются до N₂ и С0₂. На первой ступени процесс протекает по реакции (11.147). На второй ступени вводят дополнительное количество окислителя и реакция протекает по уравнению:

Во время реакций pH поддерживают в пределах 8−11. Контроль полноты окисления производят по остаточному «активному» хлору, концентрация которого должна быть не менее 5−10 мг/л.

Товарный хлорат кальция содержит до 33% «активного» хлора, а гипохлорит кальция — до 60%. Потребность реагентов х, (в кг/сут) для окисления подсчитывается по формуле:

где х_С| — расход «активного» хлора, необходимого для окисления цианидов, кг/м³; Q — расход воды, м³/сут; п — коэффициент избытка реагента (п =1,2−1,3); а — содержание «активного» хлора в реагенте, в долях единицы.