Podchloryn sodu, zwany także roztworem chloru aktywnego lub białym roztworem, jest związkiem chemicznym o wzorze NaClO. Został on powszechnie przyjęty w przemyśle oczyszczania wody, dzięki swoim wyjątkowym właściwościom dezynfekującym. Ten artykuł omówi podstawy podchlorynu sodu, jego zastosowanie w procesie oczyszczania wody oraz potencjalne perspektywy.

Kup podchloryn sodu w naszym sklepie!

Zastosowanie podchlorynu sodu w oczyszczaniu i dezynfekcji wody

Podchloryn sodu – potocznie nazywany „chlorem do wody” lub po prostu wybielaczem – od ponad stu lat pomaga nam utrzymać wodę bezpieczną dla zdrowia. Dzięki niemu drastycznie spadła liczba zachorowań na cholerę, dur brzuszny i inne choroby przenoszone przez wodę. Dziś wciąż jest podstawą dezynfekcji wody pitnej, basenowej i procesowej, mimo rosnącej popularności ozonu czy promieniowania UV.

1. Czym właściwie jest podchloryn sodu?

Podchloryn sodu to sól sodowa kwasu podchlorawego, zapisywana wzorem NaClO. W praktyce stosuje się go w postaci roztworu wodnego:

• ok. 10–15% mas. – roztwory techniczne do zastosowań wodociągowych i przemysłowych,
• ok. 3–8% mas. – popularne wybielacze i środki dezynfekcyjne „domowe”.

Po dodaniu do wody podchloryn sodu tworzy przede wszystkim:

• kwas podchlorawy (HOCl),
• jon podchlorynowy (OCl⁻).

Te dwie formy nazywamy chlorem wolnym i to one odpowiadają za działanie biobójcze. Od pH zależy, której formy jest więcej:

• przy pH ok. 6–7 dominuje HOCl – najbardziej „agresywna” i skuteczna forma,
• przy pH powyżej 8 rośnie udział OCl⁻ – nadal działa dezynfekcyjnie, ale słabiej.

Dlatego w praktyce (wodociągi, baseny) pH wody zwykle utrzymuje się w okolicach 7,0–7,6 – to kompromis między skutecznością dezynfekcji, komfortem użytkowników i ochroną instalacji.

Chlor wolny, związany i całkowity – o co chodzi?

• Chlor wolny – suma HOCl i OCl⁻. Najważniejszy z punktu widzenia dezynfekcji.
• Chlor związany – chlor połączony z amoniakiem i związkami organicznymi (chloraminy); mniej skuteczny i odpowiedzialny za typowy „zapach chloru”.
• Chlor całkowity – suma chloru wolnego i związanego.

W praktyce liczy się głównie odpowiedni poziom chloru wolnego oraz jak najniższy chlor związany. Wysoki chlor związany to sygnał, że w wodzie jest dużo zanieczyszczeń organicznych i produktów ubocznych dezynfekcji.

2. Jak podchloryn sodu dezynfekuje wodę?

Podchloryn sodu należy do środków utleniających. Atakuje mikroorganizmy na kilku frontach:

• uszkadza błony komórkowe bakterii i ich osłony,
• utlenia białka i enzymy niezbędne do życia,
• uszkadza materiał genetyczny (wirusy, część pierwotniaków).

W praktyce skuteczność dezynfekcji opisuje się wskaźnikiem CT (Concentration × Time), czyli:

CT = stężenie wolnego chloru (mg/l) × czas kontaktu (min).

Im wyższe CT, tym mocniejsza inaktywacja mikroorganizmów. Dla różnych patogenów określone są wymagane wartości CT, aby osiągnąć np. 99% lub 99,9% redukcji.

Warto pamiętać, że:

• bakterie i większość wirusów są relatywnie podatne na podchloryn,
• Giardia jest bardziej odporna, ale przy odpowiednim CT można ją skutecznie inaktywować,
• Cryptosporidium jest bardzo odporne – tu kluczowa jest filtracja i/lub UV, a nie samo chlorowanie.

3. Zastosowanie podchlorynu sodu w praktyce

3.1. Woda pitna z wodociągu i z małych ujęć

W klasycznej stacji uzdatniania wody podchloryn sodu może pełnić dwie role:

• główny środek dezynfekcyjny (szczególnie w mniejszych systemach),
• „dopełnienie” po ozonowaniu lub UV – jako rezerwa dezynfekcji w sieci dystrybucji.

Typowo dąży się do tego, by po procesie uzdatniania w wodzie było:

• ok. 0,2–2 mg/l wolnego chloru tuż po dezynfekcji (w zależności od jakości surowej wody),
• ok. 0,2–0,5 mg/l u odbiorcy (na końcu sieci).

Takie poziomy pozwalają pogodzić bezpieczeństwo mikrobiologiczne z akceptowalnym smakiem i zapachem wody.

Dezynfekcja awaryjna i małe systemy lokalne

W sytuacjach kryzysowych (awarie, powodzie, działania humanitarne) oraz w małych systemach miejscowych często stosuje się dezynfekcję opartą na:

• roztworach wybielacza o znanym stężeniu NaClO,
• prostych tabelach dawek, zależnych od objętości wody i mętności,
• po dodaniu środka – dokładne wymieszanie i odczekanie co najmniej 30 minut,
• kontrola prostymi testerami paskałkowymi (obecność niewielkiego resztkowego chloru wolnego).

To rozwiązania powszechnie stosowane przez organizacje zajmujące się wodą i sanitariatem w krajach rozwijających się oraz na terenach klęsk żywiołowych.

3.2. Woda basenowa

W basenach podchloryn sodu jest zdecydowanie najpopularniejszym środkiem dezynfekcyjnym. Typowy schemat uzdatniania obejmuje:

1. filtrację (najczęściej piaskową lub wielowarstwową),
2. korektę pH (kwasem, rzadziej ługiem),
3. automatyczne dozowanie podchlorynu sodu,
4. opcjonalnie – ozonowanie, UV, węgiel aktywny.

W praktyce dąży się do utrzymania:

• chloru wolnego najczęściej w przedziale ok. 0,3–0,6 mg/l,
• chloru związanego poniżej 0,2–0,3 mg/l.

Wysoki poziom chloru związanego (i drażniący „zapach chloru”) oznacza, że w wodzie jest dużo zanieczyszczeń pochodzących od kąpiących się (pot, mocz, kosmetyki), a także produktów ubocznych reakcji chloru z materią organiczną.

3.3. Przemysł: spożywczy, farmaceutyczny, energetyka

Podchloryn sodu jest szeroko stosowany jako środek dezynfekcyjny i utleniający w wielu gałęziach przemysłu:

• przemysł spożywczy – dezynfekcja linii produkcyjnych, zbiorników, wody procesowej, układów CIP,
• farmacja i kosmetyki – dezynfekcja instalacji wodnych i powierzchni w strefach czystych,
• energetyka – ochrona obiegów chłodzących przed porastaniem biologicznym (biofouling),
• przemysł papierniczy i tekstylny – bielenie i odbarwianie (często stopniowo zastępowane innymi technologiami).

Wszystkie te zastosowania wymagają dobrej kontroli dawki i czasu kontaktu, tak aby zachować skuteczność mikrobiologiczną, a jednocześnie minimalizować korozję instalacji i powstawanie produktów ubocznych.

3.4. Dezynfekcja ścieków

W oczyszczalniach komunalnych i przemysłowych podchloryn sodu bywa używany do dezynfekcji ścieków przed zrzutem do środowiska. Celem jest ograniczenie liczby bakterii kałowych, wirusów i innych potencjalnie chorobotwórczych organizmów.

Ponieważ ścieki zawierają dużo związków organicznych i azotowych, dawki NaClO są znacznie wyższe niż w wodzie pitnej, co zwiększa ryzyko tworzenia większych ilości chlorowanych produktów ubocznych. Dlatego coraz częściej ścieki dezynfekuje się ozonem lub UV, ewentualnie łącząc te metody z chlorowaniem.

4. Produkty uboczne dezynfekcji (DBP)

Chlor i podchloryn sodu w kontakcie z naturalną materią organiczną, bromkami i związkami azotu w wodzie tworzą tzw. produkty uboczne dezynfekcji (DBP). Najważniejsze grupy to:

• trihalometany (THM) – m.in. chloroform, bromoform, bromodichlorometan,
• kwasy haloacetonowe (HAA),
• chlorany i chloreany,
• chloraminy i inne pochodne chloru.

Długotrwałe narażenie na podwyższone stężenia wybranych produktów ubocznych może zwiększać ryzyko niektórych nowotworów i innych problemów zdrowotnych, dlatego są one objęte regulacjami prawnymi (np. w Unii Europejskiej) i wytycznymi organizacji międzynarodowych.

W praktyce zakłady wodociągowe dbają o to, aby:

• jak najwięcej zanieczyszczeń organicznych usuwać przed dezynfekcją (koagulacja, filtracja, węgiel aktywny),
• optymalnie dobrać miejsce i dawkę chlorowania,
• nie przesadzać z czasem retencji w zbiornikach i sieci przy wysokich temperaturach.

Chlorany i chloreany – efekt „starego” podchlorynu

Kolejnym wyzwaniem są chlorany i chloreany, które mogą powstawać:

• w wyniku rozkładu stężonego podchlorynu sodu w czasie przechowywania (zwłaszcza w wyższej temperaturze i przy dostępie światła),
• podczas stosowania niektórych technologii dezynfekcji (np. dwutlenku chloru).

Dlatego tak ważne jest:

• przechowywanie koncentratów NaClO w chłodnych, zacienionych miejscach,
• unikanie bardzo długiego magazynowania – lepsza jest częsta dostawa mniejszych partii,
• rozważenie produkcji podchlorynu „na miejscu” w instalacjach elektrolizy solanki (on-site generation).

5. Bezpieczeństwo stosowania podchlorynu sodu (BHP)

Podchloryn sodu to środek żrący i silny utleniacz. Przy nieumiejętnym stosowaniu może być niebezpieczny dla ludzi i instalacji. Podstawowe zasady bezpieczeństwa to:

Środki ochrony indywidualnej

• okulary ochronne lub gogle,
• rękawice odporne chemicznie,
• odzież ochronna (fartuch, kombinezon),
• dobra wentylacja pomieszczeń magazynowych i dozowni.

Czego absolutnie nie robić?

• nie mieszać podchlorynu z kwasami (groźne wydzielanie chloru gazowego),
• nie mieszać z produktami zawierającymi amoniak (toksyczne chloraminy),
• nie przelewać „z wiadra do wiadra” bez zabezpieczeń i oznaczeń.

Magazynowanie

• przechowywać w chłodnym, zacienionym miejscu,
• używać zbiorników z tworzyw odpornych na korozję (np. PE, PVC),
• dbać o wyraźne oznakowanie i czytelne instrukcje postępowania w razie wycieku.

6. Nowe trendy i perspektywy rozwoju

Produkowanie podchlorynu „na miejscu”

Coraz popularniejsze stają się systemy wytwarzania podchlorynu sodu na miejscu (on-site generation) z prostej solanki (NaCl) i energii elektrycznej. Takie rozwiązania ograniczają:

• potrzebę transportu i magazynowania dużych ilości stężonych chemikaliów,
• problemy z rozkładem „starego” podchlorynu i powstawaniem chloranów/chloreanów,
• ryzyko poważnych wypadków w logistyce chemikaliów.

Systemy hybrydowe: chlor + ozon / UV / membrany

W nowoczesnych stacjach uzdatniania coraz częściej łączy się kilka metod:

• koagulacja + filtracja + ozon + węgiel aktywny + chlor,
• koagulacja + filtracja + UV + chlor jako rezerwa dezynfekcji,
• filtracja membranowa (ultrafiltracja, nanofiltracja, odwrócona osmoza) + niewielkie dawki chloru.

Daje to możliwość:

• znacznego obniżenia dawek podchlorynu sodu,
• lepszej kontroli patogenów odpornych na sam chlor,
• ograniczenia tworzenia się produktów ubocznych dezynfekcji.

7. Podsumowanie

Podchloryn sodu pozostaje jednym z najważniejszych narzędzi w walce o bezpieczną wodę:

• jest skuteczny wobec większości bakterii i wirusów przenoszonych przez wodę,
• pozwala utrzymać rezerwę dezynfekcji w sieci dystrybucyjnej i instalacjach,
• jest tani i stosunkowo prosty w użyciu.

Jednocześnie wymaga mądrego, świadomego podejścia:

• kontroli pH, dawki, czasu kontaktu i resztkowego chloru,
• monitoringu produktów ubocznych dezynfekcji,
• przestrzegania zasad BHP oraz dobrych praktyk przechowywania i dozowania.

Przyszłość uzdatniania wody nie polega na całkowitym odejściu od chloru, lecz na jego optymalnym, bezpiecznym użyciu w połączeniu z innymi technologiami. Tam, gdzie jest stosowany rozsądnie, korzyści zdrowotne zdecydowanie przewyższają potencjalne ryzyka.

Źródła i literatura (wybrane)

1. World Health Organization (WHO), Guidelines for Drinking-water Quality. Fourth Edition (incorporating first and second addenda).
2. WHO, Chemical fact sheets: Chlorine; Chlorine dioxide, chlorite and chlorate.
3. WHO, Chlorine in Drinking-water (chemical fact sheet).
4. WHO, Chlorite and Chlorate in Drinking-water (background documents).
5. European Union, Dyrektywa (UE) 2020/2184 w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.
6. US EPA, Disinfection Profiling and Benchmarking; CT Tables for Giardia and Viruses.
7. WHO, strona „Drinking-water quality guidelines” oraz „Water, Sanitation and Health”.

Ryszard Kurek

Wszelkie prawa zastrzeżone. Żaden fragment publikacji (tekst, grafika, obrazy, zdjęcia, pliki oraz inne dane) prezentowany w sklepie internetowym OLE.PL nie może być powielany lub rozpowszechniany w żadnej formie i w żaden sposób bez uprzedniego zezwolenia. Wszelkie znaki towarowe, znaki graficzne, nazwy własne i inne dane są chronione prawem autorskim i należą do ich właścicieli.