Quesito - Reazione ipoclorito di sodio + anidride carbonica

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Silvio

2015-10-01 23:31

Ciao a tutti

innanzitutto ringrazio questo forum e chi di conseguenza gestisce, frequenta e partecipa ad esso, nella speranza di trovare risposta alla piccola ricerca che mi accingo a fare.

Lavoro in una ditta alimentare, che utilizza un processo di lavaggio. Questo processo è composto da tre vasche di lavaggio, cui le prime due agiscono ad una temperatura all'incirca di 10°C, con immissione di ipoclorito di sodio (ad una concentrazione ottenuta in vasca di 25 - 100 mg/l) e immissione di CO2 (che viene insufflata da un tubo posto all'interno della vasca): la CO2 viene insufflata con obiettivo di rendere, a dir dei responsabili di azienda, il cloro più efficiente contro la carica microbica, tutto ciò comporta una riduzione del pH, che si attesta tra 6,5 e 7,3 circa. Per quanto riguarda la terza vasca, invece, la temperatura è di 6°C circa, ipoclorito di sodio e CO2 non vengono immessi a causa della funzione della stessa di ripulire il prodotto dopo la lavorazione delle prime vasche, ottenendo quindo il pH dell'acqua di rete, che nel mio caso si attesta a 7,8 - 8,1 circa.

La mia domanda è: può la CO2 facilitare la liberazione di cloro gassoso proveniente dall'ipoclorito di sodio? Il pH basso può avere ruolo centrale per tale rischio? 

Vi ringrazio in anticipo per eventuali risposte!

LegiiT

2015-10-02 14:25

Ciao! Non conosco a fondo il processo, ma dall'approccio scolastico (e un po di intuito) credo che la CO2 immessa serva proprio ad abbassare il pH. (H2O + CO2 <==>  H2CO3, che parzialmente dissociato ci da la nostra acidità) L'ipoclorito di sodio in ambiente anche leggermente acido viene protonato a dare acido ipocloroso, che facilmente si scinde in acido cloridrico e ossigeno nascente (HClO  --> HCl + O. ) il quale può formare O2 oppure esplicitare la sua azione disinfettante già così, essendo più reattivo. La formazione di Cloro dall'ipoclorito può avvenire se in presenza di Acido Cloridrico, secondo la redox NaClO +HCl  --> NaCl + Cl2 + H2O, quindi in definitiva si, l'ambiente acido favorisce questa liberazione. Questo a livello teorico, a livello pratico probabilmente le condizioni sono apposite per non nuocere alle persone. In definitiva, credo che in azienda sappiano il fatto loro su queste cose, ma non è sempre così pare Rolleyes


Comunque, aspetto i più esperti del forum sul loro parere :-D (Presentarsi quaggiù pare sia gradito, c'è la sezione apposita ;-) )

I seguenti utenti ringraziano LegiiT per questo messaggio: Silvio

LuiCap

2015-10-02 18:23

Come ha già detto LegiiT, la CO2 serve proprio ad abbassare il pH della soluzione e quindi fornire l'ambiente acido per la liberazione di Cl2 gassoso che è l'agente microbicida utilizzato nel processo.

Esistono tantissimi prodotti che, sciolti in H2O, possono liberare cloro gassoso. Per quanto ne so io, quelli a base di ipoclorito di sodio, NaClO, contengono anche cloruro di sodio, NaCl, che liberano cloro secondo la reazione:

NaClO + NaCl + CO2 --> Cl2 + Na2CO3

Sia la CO2 che il Cl2 gassosi sono solubili in acqua e, come per tutti i gas, la loro solubilità aumenta al diminuire della temperatura.

A 10°C la solubilità della CO2 in acqua è circa di 1,2 g/L; una soluzione satura di H2CO3 in acqua ha un pH di circa 3,8.

Se dici che il pH viene mantenuto ad un pH tra 6,5 e 7,3, tutta la CO2 che si immette è sciolta in acqua e non raggiunge la saturazione.

Il cloro che si forma ha una solubilità in acqua a 10°C di circa 3,2 g/L.

In base alla concentrazione in vasca dell'NaClO che hai fornito, facendo rapidamente due calcoli, tutto il cloro gassoso che si forma dovrebbe stare abbondantemente sotto alla soglia della sua solubilità e non liberarsi in aria.

In altri termini, non ci dovrebbe essere esposizione al Cl2 gassoso per i lavoratori.

Mi pare di avere intuito che il fine ultimo della tua domanda fosse questo. Sbaglio?

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: LegiiT, Silvio

Silvio

2015-10-02 20:00

Vi ringrazio per le risposte! Si, il fine ultimo, oltre che a comprendere il processo, è capire se siamo esposti a Cl2 o meno. Non ho precisato che le linee di lavaggio sono in totale 10, e che sono chiuse all'interno di un reparto, che non è comunicante con altri reparti, se non per il passaggio "fisico" tramile le porte. Inoltre, una linea di queste non presenta le temperature indicate nel mio primo intervento, ma presenta i 6°C in tutte e tre le vasche. Vi porrei quindi altri due quesiti: a 6°C la solubilità di CO2 e Cl2 tende quindi ad aumentare rispetto alle vasche a temperatura 10°C? Infine, se la concentrazione del cloro, per un possibile guasto al sistema di dosaggio, raggiunge i 200 mg/l, può presentare un pericolo sempre riguardo il possibile sprigionamento di Cl2?

Grazie infinite ancora !

LegiiT

2015-10-02 20:38

Come ha detto Luisa, a quelle temperature per Cl2 siamo tranquilli fino a 3,2g/L ovvero 3200mg/L. Il cloro rimane completamente in soluzione. Per la prima domanda: Si. La solubilitá dei gas (in genere) aumenta al diminuire della temperatura, contrariamente a quello che avviene per i liquidi/solidi (di nuovo, in genere, abbiamo eccezioni).

LuiCap

2015-10-02 21:26

Prima mi sono dimenticata di dire che le solubilità che ho riportato si riferiscono al solvente acqua.

Se in acqua sono disciolte altre sostanze (e nel tuo caso ci sono sicuramente) la solubilità dei gas cambia perché è influenzata da queste altre sostanze disciolte e dalla loro concentrazione.

È inoltre influenzata dalla pressione parziale del gas stesso.

Al momento, però, non ti so dire come. Nei prossimi giorni proverò a documentarmi.

Scusatemi, mi accorgo ora che prima ho sbagliato l'unità di misura delle solubilità che ho scritto azz!

I valori corretti sono questi, a 10°C e alla pressione parziale del gas di 1 atm:

solubilità CO2 = 1,2 mL/L = 2,4 g/L

solubilità Cl2 = 3,2 mL/L = 10 g/L

A maggior ragione, quindi, ad una concentrazione di Cl2 disciolto di 0,2 g/L il cloro sta tutto disciolto in acqua.

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Silvio

Silvio

2015-10-02 22:19

Ok, grazie ancora ad entrambi! Riguardo la quantità di cloro disciolto in acqua ho compreso il tutto.

Quindi con pH acido, compreso tra 6 e 7, non si ha certezza che venga liberato Cl2? Dalla prima risposta di LegiiT mi pare d'aver capito il possibile verificarsi di ciò a causa della formazione di acido ipocloroso (che poi diventa acido cloridrico) . Insomma, il discorso centrato sui limiti di concentrazioni di solubilità, reggono a quali condizioni di pH? 

Chiedo scusa per una mia possibile lentezza nel comprendere tutto, sono un perito chimico di 26 anni che ha abbandonato i libri dal diploma e che se ne pente amaramente !

LuiCap

2015-10-02 23:16

Considerando il dato di solubilità di Cl2 in acqua a 10°C pari a 10 g/L, senza considerare le limitazioni che prima ho detto (la pressione parziale e le altre sostanze disciolte in acqua), affinché si liberi Cl2 in aria è necessario che dalla redox si liberi una quantità superiore di Cl2: 10 g restano disciolti in acqua e gli altri si liberano in aria. Ora, considerando completa la seguente reazione: ClO- + 2H+ + Cl- --> Cl2(g) + H2O(l) si ha: n Cl2(g) = m / MM = 10 g/L / 70,906 g/mol = 0,14 mol/L n H+ = n Cl2(g) x 2 = 0,14 g/L x 2 = 0,28 g/L pH = -log [H+] = log (1/[H+]) = 0,55 Quindi per superare la soglia di solubilità del Cl2 è necessario un pH minore di 0,55. Se l'ora tarda e l'età non mi fanno rimbambire del tutto, a un pH medio di 6,9 tutto il Cl2 resta disciolto in acqua.

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Silvio

2015-10-03 14:05

Ok, compreso! I miei dubbi sono nati essenzialmente non solo per curiosità e per prevenzione, quanto sia per una serie di tracheiti che mi hanno colpito in questi 3 anni (sempre di lieve entità, a parte quest'ultima che mi ha costretto a casa per 2 settimane, coincidenza vuole che il tutto è cominciato proprio con l'immissione di CO2), sia per un forte odore che sento a tratti, non sempre, in vicinanza delle linee di lavaggio. Insomma, se arrivo a percepire tale odore, può esser causato dalla concentrazione di 25/100 mg/l di ipoclorito disciolti in acqua? Pensate sia possibile? Preciso inoltre che passo mezz'ora al giorno in area lavaggio, proprio per la misurazione della concentrazione di cloro in vasca tramite cartine tornasole e per la misurazione di temperatura e pH, sempre in vasca, tramite un apposito strumento e, durante la misurazione del cloro, ho provato più volte a tener esposte "nell'atmosfera della zona lavaggio" delle cartine con range di misura 0 - 20 mg/l, ottenendo come risultato la colorazione delle stesse nel giro di 1 minuto (colorazione attribuibile a 1/2 mg/l)

Insomma, non voglio attribuire la responsabilità dei miei malanni al cloro, anche perchè lavoro in cella frigorifera ad una temperatura di 4 - 8°C, essendo di conseguenza soggetto a forti sbalzi di temperatura, ma il dubbio è lecito, e approfondire non guasta, anche se sto sconfinando in ambito medico/personale, e vi chiedo scusa per questo. Ma giusto per render il contesto da dove è nato il quesito.

Igor

2015-10-03 23:19

La CO2 corregge l'elevato pH iniziale dell'acqua che altrimenti, renderebbe scarsa l'efficienza della disinfezione causando un forte spreco di NaClO. Se fosse solo questo, non ci sarebbe niente di particolare da obiettare...

Leggere però che in vasca si rilevano costantemente 100ppm di NaClO, bò! Mi fa quasi pensare ad un'arrampicata sugli specchi:

- prima aumento (a caso?) la concentrazione di NaClO, perchè la disinfezione è "inspiegabilmente" inefficiente,

- poi provo col pH, e giustamente insufflo la CO2,

- ora che le cose vanno bene non tocco più niente, perchè "squadra che vince non si cambia, ZIO BO'!".

Invece si dovrebbe ridurre l'immissione di NaClO, perchè l'inefficacia della disinfezione era un problema di pH e non di dose; così continuano forse a sprecare disinfettante ignorando che ciò favorisce delle reazioni indesiderate.

Infatti, un eccesso di Cloro attivo non da' migliore disinfezione: è trasportato nell'aria dall'evaporazione dell'acqua (aerosol) e reagisce più facilmente con le sostanze azotate presenti in vasca, generando cloroammine volatili. Dalla loro parziale fuoriuscita dal liquido dipende la "puzza di Cloro", l'irritazione di occhi, pelle e vie respiratorie.

Non hai mai lacrimato? Mai neanche occhi rossi?

Questi inconvenienti si manifestano nelle persone molto prima dei problemi respiratori e, data la tua permanenza nella sala vasche (30min/giorno al chiuso non sono pochi) dovrebbe esserti capitato. Fossi il tuo datore di lavoro ti obbligherei ad indossare la maschera e, fossi in te, la richiederei formalmente come DPI. Inoltre ridurrei drasticamente la concentrazione del Cloro residuo e farei di sicuro qualcosa per migliorare la ventilazione dei locali.

A pH 6 o 7, comunque, dalla soluzione non esiste alcuno svolgimento significativo di Cl2 gas. Ciò avviene solo immettendo in soluzione un acido forte che riduca il pH sotto il 3, permettendo all'acido ipocloroso di ossidare lo ione cloruro a Cl2.

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luigi_67

2015-10-05 10:13

Ho letto con interesse la discussione.

In pratica ciò che accade in quelle vasche è un principio simile a quello adottato nelle piscine per disinfettare l'acqua... si regola il pH in modo che contemporaneamente non risulti fastidioso per i bagnanti e consenta una sufficiente dissociazione dell'ipoclorito in modo che esso possa espletare la sua funzione disinfettante: in questo caso la concentrazione richiesta di cloro è molto più bassa, siamo intorno a 1.5 mg/l.

Tornando al caso argomento della discussione, immagino che nella vostra azienda esista la funzione EHS e di conseguenza spero che nella valutazione dei rischi, il processo di cui parli sia stato analizzato e siano state definite le misure preventive: se pensi che così non fosse o se ritieni che le misure adottate siano insufficienti o non adeguate per garantire la sicurezza degli operatori, ti consiglio di segnalare subito la cosa al tuo datore di lavoro affinchè possa provvedere in merito.

Un saluto

Luigi

I seguenti utenti ringraziano luigi_67 per questo messaggio: Silvio

Silvio

2015-10-06 20:15

Grazie grazie e ancora grazie per le risposte! Igor, penso proprio che hai centrato il tutto, a quanto pare non è questione di Cl2 volatile, quanto di areosol e di cloroammine, senza considerare il fatto che si tratta di 10 linee di lavaggio chiuse in un reparto, condizione che favorisce "l'effetto cappa", e irritazioni agli occhi l'ho avuta più volte, non tutti i giorni. Conosco i miei datori di lavoro, e non mi stupirei affatto (purtroppo) se non avessero tenuto in considerazione queste dinamiche, anche perchè si tratta di danni più a lungo termine che altro, e soprattutto, non sono loro a svolgere la misura delle concentrazione tutti i giorni, come il sottoscritto ed i sei colleghi che operano nel mio ruolo all'interno dell'azienda. Inoltre, aggiungo che proprio ieri ho effettuato l'ennesima prova con cartina tornasole con range di concentrazione 0 - 20 mg/l, lasciandola in atmosfera durante lo svolgimento del controllo giornaliero (quindi 30 minuti). La cartina, a fine controllo, ha misurato una colorazione attribuibile a 5/10 mg/l! A questo punto, non mi rimane altro che discutere in primo sulla concentrazione (troppo elevata) presente in vasca, in secondo riguardo l'utilizzo di una maschera, anche se, conoscendo il datore in questione, sarà una lotta. Nel frattempo vi ringrazio ancora per le vostre preziosissime risposte!