مولتی‌اکسیدان
توضیحات:
-
به نام خدا
محلول مولتی اکسیدان (به انگلیسی Mixed-Oxidant Solution یا Multi-Oxidant Solution) یک نوع محلول گندزدا است که برای گندزدایی، ضدعفونی کردن و از بین بردن میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا در آب و در کاربردهای مختلف از جمله آشامیدنی، صنعتی، تصفیهٔ فاضلاب و پساب، گندزدایی آب استخر و … مورد استفاده قرار می‌گیرد.
استفاده از محلول مولتی اکسیدان برای گندزدایی آب نسبت به سایر روش‌ها مانند هیپوکلریت سدیم و پرکلرین دارای مزایای مختلفی مانند بالاتر بودن قدرت گندزدایی، دارا بودن مقدار باقی‌مانده در آب و ایمنی بیشتر نسبت به روش‌هایی مانند کلر گازی و ازن‌زنی است.
محلول مولتی اکسیدان از الکترولیز محلول نمک طعام (کلرید سدیم) تولید شده و مخلوطی از ترکیبات گندزدا است. سهم اصلی این مواد گندزدا را ترکیبات کلر آزاد (ClO-، HClO و Cl2 محلول) تشکیل داده و مقادیر بالایی از ترکیبات دیگر مانند دی‌اکسید کلر (ClO2) محلول، ازن محلول، آب اکسیژنه و اکسیژن محلول در آن وجود دارد.
تولید محلول مولتی اکسیدان در محل و به وسیله دستگاه الکترولیز انجام می‌شود. ورودی این دستگاه محلول آب و نمک کلرید سدیم است، به نحوی که pH محلول خروجی در محدوده خنثی (۷–۸/۴) بوده و غلظت گندزدای خروجی متناسب با غلظت نمک در ورودی، ولتاژ، جریان و زمان الکترولیز است.
دستگاه تولیدکننده محلول مولتی اکسیدان به روش الکترولیز دارای الکترودهای مقاوم در برابر خوردگی (DSA) بوده و به نحوی ساخته شده‌است که در قسمت‌های مختلف به‌طور همزمان ولتاژهای مختلفی برای الکترولیز ایجاد می‌شود. به این ترتیب واکنش‌های مختلفی در قطب‌های آند و کاتد رخ داده و بنابراین، مواد اکسنده مختلفی تولید می‌شود.
در این فرایند ابتدا یون کلرید در آند به گاز کلر تبدیل شده و سپس سایر فرآیندهای مربوطه انجام می‌گیرد.
2Cl- ↔ Cl2 + 2e- ……… -۱/۳۶V
0/5Cl2 + H2O ↔ HClO + H+ + e- ……… -۱/۶۱ V
Cl- + H2O ↔ HClO + H+ + e- ……… -۱/۴۸ V
Cl- + 2OH- ↔ ClO- + H2O + 2e- ……… -۰/۸۱ V
NaCl + H2O + 2e- ↔ NaOCl + H2
با انجام مجموعه فرآیندهای مذکور، یون کلرید در الکترولیت کاهش می‌یابد. پس از کاهش غلظت یون کلرید و با حضور ترکیبات -ClO و (Cl2 (aq در محلول و اعمال شرایط لازم، ClO2 تولید می‌شود. با انجام این واکنش و خاتمهٔ تولید ClO2 فرایند فرآوری تکمیل شده و محلول نهایی ذخیره می‌گردد.
HClO + H2O ↔ ClO2 + 3H+ + 3e-
برای تولید ازن ابتدا باید شرایط برای انجام واکنش الکترولیز آب مهیا شود. در این حالت نیم‌واکنش‌های زیر انجام می‌گیرد و در قطب کاتد گاز هیدروژن و در آند گاز اکسیژن تولید می‌شود.
2H2O + 2e- ↔ H2 + 2OH- ……… -۰/۸۲۷۷ V
2H2O ↔ O2 + 4H+ + 4e- ……… -۱/۲۲۹ V
با افزایش ولتاژ سیستم، نیم‌واکنش آند به شکل زیر تغییر می‌یابد:
3H2O ↔ O3 +6H+ +6e- ……… -۱/۵۳ V
این پدیده از سایر اصول و شرایط اعمال شده در الکترولیز تأثیرپذیر است. در این فرایند و در زمان تولید ازن، بوی نافذ ازن در ناحیهٔ خروجی راکتور مشخص است. با ادامهٔ این فرایند و حفظ ثبات شرایط تا حداکثر میزان انحلال ازن در آب می‌توان تولید ازن را ادامه داد. میزان حلالیت ازن در آب ۲۰ درجهٔ سانتی‌گراد، ۵۷۰ میلی‌گرم بر لیتر و در آب صفر درجهٔ سانتی‌گراد ۱۰۵۰ میلی‌گرم بر لیتر است.[۵] در مرحلهٔ بعدی با تغییرات اندکی در شرایط واکنش و سطح ولتاژ و پتانسیل، فرایند تولید آب اکسیژنه به وقوع می‌پیوندد
2H2O ↔ H2O2 + 2H+ + 2e- ……… -۱/۷۷۶ V
لازم است ذکر شود که برای تولید ازن و آب اکسیژنه نیم‌واکنش‌های متفاوتی با سطوح پتانسیل کاهشی متفاوت وجود دارد و در عمل ممکن است هر یک از آن‌ها به وقوع بپیوندد.
O2 + H2O ↔ O3 + 2H+ + 2e- ……… -۲/۰۷۶ V
O2 + 2OH- ↔ O3 + H2O + 2e- ……… -۱/۲۴ V
3H2O ↔ O3 + 6H+ + 6e- ……… -۱/۵۳ V
O2 + 2H+ + 2e- ↔ H2O2 ……… ۰/۷ V
2H2O ↔ H2O2 + 2H+ + 2e- ……… -۱/۷۷۶ V
HO2 + H+ + e- ↔ H2O2 ……… -۱/۴۹۵ V
اعمال شرایط مختلف از جمله تغییرات ولتاژ، جریان، غلظت، pH، دما، دبی و فشار موجب جابجایی نسبی پتانسیل‌های کاهش استاندارد و تغییر در تمایل واکنشی مواد می‌شود. از طرفی گستردگی سطح الکترودها در راکتور (مثلا ۱۲۰۰۰ سانتیمتر مربع)، پدیده‌های ایجاد لایه‌های چندگانه الکترولیتی و شرایط غیریکسان در سطوح الکترودها، باعث تغییرات عمده‌ای از حالت استاندارد در نیم واکنش‌ها می‌گردد.