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
elektrolys
i kemi och tillverkning är elektrolys en teknik som använder en likström (DC) för att driva en annars icke-spontan kemisk reaktion. Elektrolys är kommersiellt viktigt som ett steg i separationen av element från naturligt förekommande källor. Elektrolys av natriumklorid (NaCl) och vatten (H2O) kan användas för att generera hypoklorsyra. Elektrolysteknik förklarades först av Michael Farraday när han utvecklade lagarna för elektrolys på 1830-talet., Ledande elektrisk ström över två elektroder i en saltlösning kan producera klorgas, natriumhypoklorit (blekmedel eller NaOCl), hypoklorsyra, natriumhydroxid, vätgas, ozon och spår av andra begynnande oxidanter.
den viktigaste processen för elektrolys är utbytet av atomer och joner genom avlägsnande eller tillsats av elektroner från den yttre kretsen. En elektrisk potential appliceras över ett par elektroder nedsänkta i elektrolyten. Varje elektrod lockar joner som är av motsatt laddning., Positivt laddade joner (katjoner) rör sig mot den elektrongivande (negativa) katoden. Negativt laddade joner (anjoner) rör sig mot elektronutvinnande (positiv) anod. I kemi kallas förlusten av elektroner oxidation, medan elektronförstärkning kallas reduktion.
till exempel är det första steget i att göra hypoklorsyra elektrolysen av en saltvattensaltlösning för att producera väte och klor, produkterna är gasformiga. Dessa gasformiga produkter bubbla från elektrolyten och samlas in.,
2 NaCl(s) + 2 H20(L) → 2 NaOH(aq) + H2(g) + Cl2(g)
Membrancellsteknik
jonbytesmembranet är tillverkat av en polymer som endast tillåter positiva joner att passera genom den. Det betyder att de enda natriumjonerna från natriumkloridlösningen kan passera genom membranet och inte kloridjonerna. Fördelen med detta är att natriumhydroxidlösningen som bildas i det högra facket aldrig blir förorenad med någon natriumkloridlösning. Den natriumkloridlösning som används måste vara ren., Om det innehöll några andra metalljoner, skulle dessa också passera genom membranet och så förorena natriumhydroxidlösningen.
väte produceras vid katoden:
2H+(aq) + 2e- → H2(g)
natriumhydroxid produceras vid katoden:
Na+(aq) + OH-(aq) → NaOH(aq)
pH dikterar de fria klorarter som finns i vattenlösningar. Vid ett pH på mellan 5-6 är klorarterna nästan 100% hypoklorsyra (HOCl). När pH sjunker under 5 börjar den konvertera till Cl2 (klorgas). Ovanför ett pH av 6 börjar det konvertera till hypokloritjonen (OCl-)., 
hypoklorsyra är en svag syra (pKa ca 7.5), vilket betyder att den sönderfaller något intohydrogen och hypoklorit joner som noteras i ekvation: : HOCl ⇌ H+ + OCl-
ett pH-värde Mellan 6,5 och 8,5 denna dissociation är ofullständig och både HOCl och OCl – arter förekommer i viss utsträckning. Under ett pH på 6,5 uppträder ingen dissociation av HOCl, medan över ett pH på 8,5 uppträder fullständig dissociation till OCl.
eftersom de bakteriedödande effekterna av HOCl är mycket högre än för OCl-föredras klorering vid ett lägre pH., Den germicidala effektiviteten hos hypoklorsyra (HOCl) är mycket högre än hos hypokloritjonen (OCl-). Fördelningen av klorarter mellan HOCl och OCl – bestäms av pH, som diskuterats ovan.
eftersom HOCl dominerar vid lågt pH, ger klorering effektivare desinfektion vid lågt pH. vid högt pH dominerar OCl – vilket medför en minskning av desinfektionseffektiviteten.
Bakterieinaktivering
klor är ett extremt effektivt desinfektionsmedel för att inaktivera bakterier., En studie utförd under 1940-talet undersökte inaktiveringsnivåerna som en funktion av tiden för E. coli, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhi och Shigella dysenteriae (Butterfield et al., 1943). Studieresultat visade att HOCl är effektivare än OCl – för inaktivering av dessa bakterier. Dessa resultat har bekräftats av flera forskare som drog slutsatsen att HOCl är 70 till 80 gånger effektivare än OCl – för inaktiverande bakterier (Culp/Wesner/Culp, 1986)., Sedan 1986 har det funnits hundratals publikationer som bekräftar överlägsenhet HOCl över OCl- (besök forskning databas ).
denna största utmaning har varit att skapa hypoklorsyra vid ett nära neutralt pH istället för klorgas eller hypoklorit, och att göra det i en stabil form. Hypoklorsyra är en metastabil molekyl. Den vill återgå till saltvatten eller konvertera till hypoklorit.,
Encellsteknik
en av de största framstegen har varit utvecklingen av encellsteknik där en enda ström av fritt klor genereras utan en biprodukt av natriumhydroxid (NaOH). Denna teknik har lett till utvecklingen av mer stabila lösningar av hypoklorsyra och har möjliggjort större kontroll över pH hos det fria klor som genereras., Eftersom vatten pH är olika beroende på dess källa över hela världen, ändra pH i saltlake möjliggör större kontroll och konsistens i generera en fri klorlösning mellan pH 5 och 7 som domineras av hypoklorsyra (HOCl).
