Chemistry
Hypochlorous Acid
IUPAC Name : Hypochlorous acid, chloric(I) acid, chloranol, hydroxidochlorine
Other Names : Hydrogen hypochlorite, chlorine hydroxide, electrolyzed water, electrolyzed oxidizing water, electro-activated water
CAS Number : 7790-92-3
Molar Mass : 52.46 g/mol
Molecular Formula : HOCl
Appearance : Colorless aqueous solution
Solubility in water : Soluble
Acidity : 7.,53
Elettrolisi
In chimica e produzione, l’elettrolisi è una tecnica che utilizza una corrente elettrica diretta (DC) per guidare una reazione chimica altrimenti non spontanea. L’elettrolisi è commercialmente importante come stadio nella separazione degli elementi dalle fonti naturali. L’elettrolisi del cloruro di sodio (NaCl) e dell’acqua (H2O) può essere utilizzata per generare acido ipocloroso. La tecnologia di elettrolisi è stata spiegata per la prima volta da Michael Farraday quando ha sviluppato le leggi dell’elettrolisi negli 1830., La conduzione della corrente elettrica attraverso due elettrodi in una soluzione di salamoia salata può produrre gas di cloro, ipoclorito di sodio (candeggina o NaOCl), acido ipocloroso, idrossido di sodio, gas idrogeno, ozono e tracce di altri ossidanti nascenti.
Il processo chiave dell’elettrolisi è lo scambio di atomi e ioni mediante la rimozione o l’aggiunta di elettroni dal circuito esterno. Un potenziale elettrico viene applicato attraverso una coppia di elettrodi immersi nell’elettrolita. Ogni elettrodo attira ioni che sono della carica opposta., Gli ioni caricati positivamente (cationi) si muovono verso il catodo (negativo) che fornisce elettroni. Gli ioni caricati negativamente (anioni) si muovono verso l’anodo (positivo) che estrae l’elettrone. In chimica, la perdita di elettroni è chiamata ossidazione, mentre il guadagno di elettroni è chiamato riduzione.
Ad esempio, il primo passo nella produzione di acido ipocloroso è l’elettrolisi di una salamoia di acqua salata per produrre idrogeno e cloro, i prodotti sono gassosi. Questi prodotti gassosi bolle dall’elettrolita e vengono raccolti.,
2 NaCl(s) + 2 H20(l) → 2 NaOH(aq) + H2(g) + Cl2(g)
Tecnologia delle cellule a membrana
La membrana a scambio ionico è costituita da un polimero che consente solo agli ioni positivi di attraversarla. Ciò significa che solo gli ioni di sodio dalla soluzione di cloruro di sodio possono passare attraverso la membrana, e non gli ioni cloruro. Il vantaggio di ciò è che la soluzione di idrossido di sodio che si forma nel compartimento destro non viene mai contaminata con alcuna soluzione di cloruro di sodio. La soluzione di cloruro di sodio utilizzata deve essere pura., Se conteneva altri ioni metallici, questi passerebbero anche attraverso la membrana e quindi contaminerebbero la soluzione di idrossido di sodio.
L’idrogeno viene prodotto al catodo:
2H+(aq) + 2e- → H2(g)
L’idrossido di sodio viene prodotto al catodo:
Na+(aq) + OH-(aq) → NaOH(aq)
Il pH determina le specie di cloro libero presenti nelle soluzioni acquose. A un pH compreso tra 5-6, la specie di cloro è quasi il 100% di acido ipocloroso (HOCl). Quando il pH scende sotto 5, inizia a convertirsi in Cl2 (gas di cloro). Al di sopra di un pH di 6, inizia a convertirsi nello hyp ipoclorito (OCl-)., 
l’acido Ipocloroso è un acido debole (pKa di circa 7.5), il che significa che si dissocia leggermente intohydrogen e ipoclorito di ioni come indicato nell’equazione: : HOCl ⇌ H+ + OCl-
Tra un pH di 6.5 e 8.5, questa dissociazione è incompleta e sia HOCl e OCl – le specie sono presenti in una certa misura. Al di sotto di un pH di 6,5, non si verifica alcuna dissociazione di HOCl, mentre al di sopra di un pH di 8,5, si verifica una dissociazione completa di OCl.
Poiché gli effetti germicidi di HOCl sono molto più alti di quelli di OCl-, si preferisce la clorazione a pH inferiore., L’efficienza germicida dell’acido ipocloroso (HOCl) è molto superiore a quella dello hyp ipoclorito (OCl-). La distribuzione delle specie di cloro tra HOCl e OCl-è determinata dal pH, come discusso sopra.
Poiché l’HOCl domina a pH basso, la clorazione fornisce una disinfezione più efficace a pH basso. A pH elevato, domina l’OCl, che causa una diminuzione dell’efficienza di disinfezione.
Inattivazione dei batteri
Il cloro è un disinfettante estremamente efficace per l’inattivazione dei batteri., Uno studio condotto durante gli 1940 ha studiato i livelli di inattivazione in funzione del tempo per E. coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhi e Shigella dysenteriae (Butterfield et al., 1943). I risultati dello studio hanno indicato che HOCl è più efficace di OCl-per l’inattivazione di questi batteri. Questi risultati sono stati confermati da diversi ricercatori che hanno concluso che l’HOCl è da 70 a 80 volte più efficace dell’OCl – per inattivare i batteri (Culp/Wesner/Culp, 1986)., Dal 1986, ci sono state centinaia di pubblicazioni che confermano la superiorità di HOCl su OCl- (visit research database ).
Questa sfida più grande è stata quella di creare acido ipocloroso ad un pH quasi neutro invece di gas cloro o ipoclorito, e di farlo in una forma stabile. L’acido ipocloroso è una molecola meta-stabile. Vuole tornare all’acqua salata o convertirsi in ipoclorito.,
Tecnologia a cella singola
Uno dei più grandi progressi è stato lo sviluppo della tecnologia a cella singola in cui viene generato un singolo flusso di cloro libero senza un sottoprodotto di idrossido di sodio (NaOH). Questa tecnologia ha portato allo sviluppo di soluzioni più stabili di acido ipocloroso e ha permesso un maggiore controllo sul pH del cloro libero generato., Poiché il pH dell’acqua è diverso a seconda della sua fonte in tutto il mondo, l’alterazione del pH della salamoia consente un maggiore controllo e coerenza nel generare una soluzione di cloro libero tra pH 5 e 7 che è dominata dall’acido ipocloroso (HOCl).
