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Kategorie: > Technik
Chlordioxid aus Natriumchlorit und Salzsäure
Bernhard Janßen
wasserneuvrees.de
(Mailadresse bestätigt)

  16.11.2013

Hallo liebe Forenleser,

ich benutze Chlordioxid als Zugabe zum Tränkewasser zur Desinfektion über einen Dosierer. Dazu benötige ich eine 2%ige Chlordioxidlösung, welche im Verhältnis 1:10000 dem Tränkewasser zugegeben wird.

Zur Herstellung dieser Lösung mische ich Natriumchlorit und Salzsäure in Wasser in folgendem Verhältnis:

100 ml Natriumchlorit 25%ig plus
100 ml Schwefelsäure 9%ig
in 8l Wasser geben.

Diese Mischung im Kanister gut geschüttelt und 12 Stunden stehen gelassen soll eine 2%ige Gebrauchslösung ergeben. Das Mischungsverhältnis habe ich mir aus dem Internet zusammengesucht.

Ich bin mir aber nicht 100% sicher, ob das so passt.

Es wäre schön, wenn jemand vom Fach oder ein Chemiker etwas dazu sagen könnte.

Mit freundlichen Grüßen

Bernhard



Anzahl der unterhalb stehenden Antworten: 16
Renrew
(Mailadresse bestätigt)

  22.12.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von RiRi vom 20.12.2016!  Zum Bezugstext

Hallo RiRi,
ich kann und will hier keine weiteren detaillierten Angaben zu Darstellung von Chlordioxid geben. Chlordioxid ist ein sehr giftiges und hochexplosives Gas. Wenn bestimmte Konzentrationsgrenzen überschritten werden ist auch eine wässrige Lösung hoch gefährlich. Diese Grenzen können schon bei nicht sachgemäßer Verdünnung und Mischung der Ausgangschemikalien überschritten werden.
Die Haltbarkeit einer verdünnten Chlordioxidlösung ist stark von den Lagerbedingungen (Licht, Temperatur, Reinheit der Ausgangsstoffe) abhängig und beträgt gewöhnlich nur einige Tage. Aus diesem Grund wird Chlordioxid z.B. für die Trink- oder Badewasserdesinfektion in einem kontinuierlichen Verfahren vor Ort aus den genannten Chemikalien hergestellt und ohne Zwischenlagerung stetig zudosiert.
Im Handel kann man sicher unterschiedliche Reinheitsgrade der Ausgangschemikalien kaufen. Die Reinheit der Chemikalien bestimmt dann auch die Reinheit des Produktes. Der Umgang mit hoch konzentrierter Salzsäure (36 % ig) ist schon wegen der Rauchbildung gefährlicher als mit 25 % iger Säure. Keine unvorsichtigen Experimente aber frohe Festtage!
Grüße, renrew
RiRi
(Mailadresse bestätigt)

  20.12.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Renrew vom 16.11.2013!  Zum Bezugstext

Hallo Renrew,

Du schreibst von Salzsäure-Überschuss. Wie hoch sollte der in etwa sein?

Wie lange ist das Chlordioxid in der Mischung haltbar bzw. für wie lange kann man Chlordioxid so auf Vorrat herstellen?

Sind die im Chemikalienhandel käuflichen 25%-ige Natriumchlorit und 36%-ige Salzsäure von ihrer Reinheit her dafür geeignet? Kann die relativ hoch konzentrierte Salzsäure verwendet werden oder ist das beim Zugeben zu kritisch?

Was das stöchiometrische Umrechnen angeht, habe ich damit keine Probleme.

Mit freundlichen Grüssen
RiRi
Chlorix
(Mailadresse bestätigt)

  07.07.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Renrew vom 07.07.2016!  Zum Bezugstext

Vielen Dank
Das bringt uns sehr weiter, ich werde es an unsere Spezialisten weiterreichen, ich hab wie gesagt von Chemie nur wenig Ahnung. Wir werden die Ursache jetzt wohl finden.
Nochmals Danke
                   Chlorix
Renrew
(Mailadresse bestätigt)

  07.07.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Chlorix vom 06.07.2016!  Zum Bezugstext

Hallo Chlorix,
auch wenn das Problem nur noch sehr entfernt in dieses Forum gehört, so will ich dir doch noch einige Hinweise geben.
Offenbar handelt es sich um eine größere verfahrentechnische Anlage zur Rückgewinnung unverbrauchten Chlors aus einer alkalischen Hypochloritlauge. Nun kommt es bei solchen Anlagen darauf an, dass jeder Einzelschritt optimiert wird und erst dann daraus ein brauchbares Verfahren wird. Als Beispiel sei hier die Dosierungeinrichtung für die Salzsäure genannt. Nimmt man zur Ansäuerung konzentrierte, rauchende Salzsäure so hat man zwar einen kleinen, platzsparenden Vorratsbehälter, dieser muss jedoch wegen der Sicherheitsbestimmungen weitaus höheren Ansprüchen genügen als zum Beispiel bei 20%iger Salzsäure und ist somit dann sicher nicht kostengünstiger. Weiter sollte die Dosierstelle für die Säure so gestaltet sein, dass an der Stelle, an der die Säure in die Bleichlauge eintritt die Durchmischung möglichst rasch erfolgt da sonst örtlich starke Erwärmung auftritt und unkontrollierte Reaktionen ablaufen können. Ein anderer Weg, um die Reaktionswärme abzufangen könnte man durch Vorverdünnung der Säure mit Treibwasser erreichen.
Dass bei Anwesenheit von Katalysatoren allerdings Reaktionen stattfinden, die sonst gar nicht möglich sind, ist nicht zu erwarten. Gemeinhin werden Reaktionen durch Katalysatoren nur beschleunigt ähnlich dem Verhalten bei der Erhöhung von Druck und/oder Temperatur.
Ob die Redoxspannung eine brauchbare Regelgrösse (für was?) ist, vermag ich nicht zu sagen. Was allerdings durch unbekannte Begleitstoffe bei der Bleichlaugewäsche oder bei der anschließenden Rückgewinnung des Chlors entsteht, kann nur durch aufwändige Analytik vor Ort ermittelt werden.
Einen Eindruck der möglicherweise nebenbei entstehenden Stoffe kann man sicherlich gewinnen, wenn man in einschlägigen Nachschlagewerken wie dem Römpp oder im Gmelin nachschaut.
Grüße, Renrew
Chlorix
(Mailadresse bestätigt)

  06.07.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Renrew vom 06.07.2016!  Zum Bezugstext

Hallo Renrew
Dann nur ganz grob beschrieben das Problem:
Kann es sein, das sich die Bleichlauge in großen Chlor-Bleichlauewäschersystemen von selbst zersetzt zu O²- und HCLGas, bedingt durch ein zu hoch gewähltes Redoxpotenzial als Regelgröße, dieses alles bedingt durch einen eingeschleppten riesigen Platin-Palladium-Katalysator?
Für eine Antwort wäre ich sehr dankbar.
Chlorix
Renrew
(Mailadresse bestätigt)

  06.07.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Chlorix vom 05.07.2016!  Zum Bezugstext

Hallo Chlorix,
dies ist ein offenes und öffentliches Forum in dem jede und jeder Fragen stellen oder nach bestem Wissen Antworten geben kann. So können alle Beteiligten gratis davon profitieren. Es ist kein Anbahnungsinstitut oder Ort für Geheimverhandlungen. Wenn du meinst, schutzwürdige Beobachtungen oder gar patentrelevante Entdeckungen gemacht zu haben, so kannst du dich an die nächste Industrie- und Handelskammer wenden die dir sicherlich kompetente beratende Ingenieure nennen kann. Wenn ich das richtig sehe kann dir jeder gut ausgebildete Chemiker weiter helfen. Weitergehende Qualifikationen (Professor gar) sind da nicht erforderlich. An Fragen und Anregungen in diesem Forum bin ich aber weiter interessiert.    
Grüsse, Renrew
Chlorix
(Mailadresse bestätigt)

  05.07.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Renrew vom 04.07.2016!  Zum Bezugstext

Hallo Renrew
Bist du Professor,das du dich so gut auskennst? Ich habe durch Zufall eine neue chemische Reaktion durch die ungewollte Zersetzung der Bleichlauge  entdeckt, die es so chemisch beschrieben in den Chemiebüchern, so noch nicht gibt,und es sie auch auf keinen Fall geben darf. Wenn du neugierig bist mail mir einfach chlorix@web.de oder ruf mich an 015158174481. Ich unterliege der absoluten Geheimhaltung und kann hier im Forum nicht mehr kundtun, ich möchte trotzdem weiterkommen mit meiner Entdeckung und ich glaube du kannst mir helfen.
Hoffe du meldest dich
                         Chlorix
Renrew
(Mailadresse bestätigt)

  04.07.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Chlorix vom 04.07.2016!  Zum Bezugstext

Hallo Chlorix,
vielen Dank für den Hinweis auf das Patent. Dort wird beschrieben, wie in einem kontinuierlichen Prozess Chlor aus einer chlorhaltigen Ablauge zurück gewonnen werden kann, also in etwa das, was du auch erreichen willst. Wie in dem Patent ausführlich beschrieben, hat ein kontinuierliches Verfahren gegenüber einem Batch-Verfahren, bei dem jeweils eine einzelne Charge behandelt wird, deutliche Vorteile. Hier wird kontinuierlich in einem (Rohr-) Reaktor einer Hypochloritlösung (alkalisch) durch geregelten Zusatz von Salzsäure gasförmiges Chlor frei gesetzt und dieses dann in einer Gegenstromkolonne ebenfalls kontinuierlich ausgetrieben. Die konzentrierte Salzsäure wird lediglich als Agens zur Erreichung eines optimalen pH-Wertes (vorzugsweise 0,5 bis <1) zugesetzt.
Zu Fehlschlüssen in Bezug auf Chlorit bzw. Chlordioxid kann es kommen, wenn man Chlorit mit Hypochlorit verwechselt. Dieses sind unterschiedliche Stoffe; nur aus Chlorit und nicht aus Hypochlorit entsteht durch Reaktion mit Säuren, Chlor oder Persulfat das Chlordioxid.
Die Umsetzung des Verfahrens Bedarf umfassender chemischer, regelungstechnischer und sicherheitstechnischer Kenntnisse und ist nur durch geeignete erfahrene Anlagenbauer der chemischen Verfahrenstechnik zu erbringen.  Hier kann ich dir keine Hilfestellung geben.
Grüsse, Renrew    
Chlorix
(Mailadresse bestätigt)

  04.07.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Renrew vom 24.06.2016!  Zum Bezugstext

Hallo Renrew
Noch mal zum Patent, einfach bei Google das Wort
bleichlauge zersetzung eingeben, Eintrag 1 und 2 sind das Patent, meine Handynummer ist 015158174481, ich glaube ich brauch Deine Hilfe und du kannst mir helfen, wenn nicht du wer dann.
           Chlorix
Chlorix
(Mailadresse bestätigt)

  03.07.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Renrew vom 24.06.2016!  Zum Bezugstext

Hallo Renrew
Habe erst heute gesehen das du mir geantwortet hast, du hast ja chemisch einiges drauf. Meine Mailadresse ist: chlorix@web.de
Ich häng dir das Patent an und auch das Salzsäure-Chorit-Verfahren zur Chlordioxidherstellung, ob das alles so stimmt?
Renrew
(Mailadresse bestätigt)

  24.06.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Chlorix vom 23.06.2016!  Zum Bezugstext

Hallo Chlorix,
wenn aus einem Gasgemisch Chlor isoliert werden soll, kann man das Chlor an Natronlauge binden. Es entsteht eine stark alkalische Mischung aus gelöstem Natriumchlorid und Natriumhypochlorit die relativ stabil ist. Soll hieraus wieder Chlor gewonnen werden so kann die Natronlauge mit überschüssiger Salzsäure neutralisiert werden und es bildet sich in saurer Lösung einer Mischung von Natriumchlorid NaCl, Salzsäure HCl, unterchloriger Säure HClO und Chlor. Das Chlorgas kann dann durch geeignete Maßnahmen ausgetrieben werden.
Nicht einsichtig ist, warum mit „riesigem“ Salzsäureüberschuss gearbeitet wird. Bei pH -1,5 handelt es sich um rauchende Salzsäure und es wird sicherlich bei der Abtrennung des Chlorgases auch ein erheblicher Anteil von gasförmiger Salzsäure HCl mit ausgetrieben. Unwahrscheinlich ist, dass in wässriger Lösung aus Hypochlorit Chlorit bzw. Chlordioxid entsteht. Ein pH Wert von 1, der in einem kontinuierlichen Verfahren natürlich kontrolliert und korrigiert werden muß, ist sicherlich ausreichend um das Chlorgas freizusetzen.
Hier würde mich die angesprochene Patentschrift interessieren.  
Allgemein kann gesagt werden, dass gerade die Chlorchemie ein weites Feld ist und in diesem Falle, wo nicht mit Reinsubstanzen gearbeitet wird, nur durch begleitende Analytik, Laborversuche und Pilotanlagen mehr Sicherheit erlangt werden kann.
Grüsse, Renrew
Chlorix
(Mailadresse bestätigt)

  23.06.2016
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Renrew vom 16.11.2013!  Zum Bezugstext

Hallo Renrew
Ich glaube du bist der richtige Ansprechpartner für mich wenn ich mir Deinen Beitrag über die Chlordioxidherstellung ansehe. Problem :
Wir betreiben riesige Bleichlaugewaschstraßen in der Großchemie um das Chlor aus anderen Gasen zu binden und anschließend durch Zersetzung der Bleichlauge (Hypochlorit) (NaClO) wieder zurückzugewinnen. Dies soll nach Patent bei pH1 erfolgen, damit kaum ClO² entsteht, dieses wollen wir auf keinen Fall erzeugen! Wir wollen nur das Cl²zurückgewinnen.
Die Zersetzungskolonne wird aber bei uns mit riesigem HCL-Überschuss betrieben, der pH-Wert am Ausgang der Kolonne liegt bei pH -1,5(Salzsäure).
Kann es sein, daß bei dieser Zersetzung des Hypochlorits nicht nur Cl² sondern auch ClO² ensteht? Wenn ja, in welchem Verhältnis etwa?
Für eine Antwort wäre ich sehr dankbar, niemand kann mir eine Antwort darauf geben!
Chlorix
Renrew
(Mailadresse bestätigt)

  19.11.2013
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Bernhard Janßen vom 18.11.2013!  Zum Bezugstext

Hallo Bernhard,
in der Trinkwasserverordnung ist der Grenzwert für Chlorit auf 0,2 mg/L festgelegt, bei der von Dir beschriebenen Anwendung wirst Du diesen Wert sicher nicht überschreiten. Bei der Anwendung für Schwimmbadewasser kann es jedoch sehr schnell zu einer höheren Chloritkonzentration kommen, da ja fortlaufend neues Chlordioxid hinzugegeben wird und das entstehende Chlorit sich im Beckenwasser anreichert.
In der Tat entstehen beim Zerfall von Chlordioxid die besagten Chlorite und Chlorate. Beschleunigt wird dieser Prozess durch Wärme und Licht. Also möglicht kühl und dunkel lagern.
Weiter fragst Du, ob der Zerfallsprozess durch Hinzufügen von Salzsäure rückgängig gemacht werden kann. Schon die Darstellung von Chlordioxid in konzentrierten Lösungen verläuft nur sehr unvollständig. Eine weitere Reaktion in sehr verdünnter Lösung ist nicht zu erwarten.
Mit freundlichen Grüßen,
Renrew
Bernhard Janßen
wasserneuvrees.de
(Mailadresse bestätigt)

  18.11.2013
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Renrew vom 16.11.2013!  Zum Bezugstext

Hallo Renrew,

vielen Dank für die ausführliche Antwort. Ich benötige eine Konzentration von 2g pro Liter, das sind natürlich 0,2% und nicht 2%. Mein Versehen, Entschuldigung. Dann passt das ja annähernd. Ich gebe meist auch etwas mehr Salzsäure dazu, damit die Reaktion schneller abläuft.

Natriumperoxodisulfat ist nach meinen Informationen wohl seit einiger Zeit nicht mehr für jedermann erhältlich.

Stellen die gebildeten Chlorite oder Chlorate denn wirklich eine größere Gefahr dar?

Immerhin wird die Darstellung von Chlordioxid durch das Salzsäureverfahren ja in vielen technischen Anlagen zur Trinkwasserdesinfektion verwendet.

Ich habe dazu noch eine Frage: Die Chlordioxid-Lösung ist nur einige Wochen haltbar, die gelbliche Färbung verschwindet dann, welche Stoffe entstehen dann? Etwa die erwähnten Chlorite und Chlorate? Könnte man das dann durch erneutes hinzugeben von Salzsäure rückgängig machen?

Mit freundlichen Grüßen

Bernhard
Renrew
(Mailadresse bestätigt)

  16.11.2013
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Bernhard Janßen vom 16.11.2013!  Zum Bezugstext

Hallo Bernhard,
grob überschlägig meine ich, dass ein Fehlerfaktor 10 in der Rechnung steckt: wenn ich ca. 30 Gramm (siehe weiter unten) Natriumchlorit anwende, diese Menge in 8 Liter Wasser auflöse, dann habe ich eine Lösung mit einem Gehalt 3,8 g/L, d.h. etwa 0,38 %ig. Aus dem Molverhältnis ergibt sich ein Faktor Natriumchlorit : Chlordioxid von 1 : 0,59. Es entsteht also eine ca. 0,2%ige Lösung d.h. sie enthält etwa 2g/L ClO2.

Die Reaktiongleichung lautet:
5 NaClO2 + 4 HCl  > 4 ClO2 + 5 NaCl + 2 H2O

Die entsprechenden molaren Massen   (g/mol):
5 * 90,44       4 * 36,46      4 * 67,46
 452,2             145,84           269,84

Daraus folgt:
a) aus 452,2 Gramm reinem Natriumchlorit (100%) entstehen bei vollständiger Umsetzung 269,84 g Chlordioxid und
b) für die Umsetzung werden für 452,2 Gramm Natriumchlorit (100%) und 145,84 Gramm HCl (100%ig) benötigt


Die „100 mL Natriumchlorit 25%ig plus“ enthält, wenn nichts anderes angegeben 25 Gramm Natriumchlorit in 100 Gramm Lösung (also Gewichtsprozente). Die Lösung hat eine Dichte von etwa 1,21 g/cm³.
Das heißt, 100 mL der Lösung wiegen 121 g. Hierin enthalten sind 25 % Natriumchlorit, d.h. 121/100*25 = 30,25 Gramm.

Nun zum Molverhältnis zurück:

Angewendet werden 30,25 Gramm Natriumchlorit.
Aus 452,2 Gramm entstehen 269,84 Gramm Chlordioxid
Aus 30,25 Gramm entsprechend 269,84 / 452,2 * 30,25 =  18,05 Gramm Chlordioxid.

18,05 Gramm Chlordioxid in 8,2 Liter Flüssigkeit (Wasser plus je 100 mL Reagenzien) entsprechen:
18,05 / 8,2 = 2,2 g/L Chlordioxid.

Wird diese Lösung im Verhältnis 1 : 10 000 verdünnt, so ergibt sich eine Konzentration von 0,22 mg/L.
Ausreichend ist diese Menge, wenn nach erfolgter Anwendung noch eine Restkonzentration festzustellen ist bzw., wenn die mikrobiologische Untersuchung das gewünschte Ergebnis liefert.
Der stöchiometrische Salzsäurebedarf läßt sich analog zu der obigen Rechnung ermitteln.
In der Realität wird jedoch nur ein Teil des Chlorits umgesetzt und es sollte ein deutlicher Salzsäureüberschuß angewendet werden, damit die Reaktion möglichst in Richtung Chlordioxid verläuft, anderenfalls bleibt zuviel Chlorit im Wasser und dieses ist nicht gesundheitsfördernd.

Ein besseres Verfahren, Chlordioxid herzustellen ist die Umsetzung von Natriumchlorit mit Natriumperoxodisulfat. Hierbei entsteht neben Chlordioxid nur Natriumsulfat. Chlorite oder Chlorate  wie beim Natriumchlorit/Salzsäureverfahren entstehen nicht.
Ich hoffe, keine groben Fehler in der Rechnung zu haben.
Gruß, Renrew
Bernhard Janßen
wasserneuvrees.de
(Mailadresse bestätigt)

  16.11.2013

Berichtigung:
100ml Salzsäure, nicht Schwefelsäure



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