Natrium Klorit

Latar Belakang

Natrium klorit adalah senyawa yang digunakan untuk desinfeksi dan pemurnian air. Ini diproduksi dalam jumlah besar sebagai serpihan atau larutan dari klorin dioksida dan natrium hidroksida. Penggunaannya sebagai pemutih untuk tekstil pertama kali ditemukan pada tahun 1920-an. Saat ini, natrium klorit adalah bahan kimia khusus yang penting dengan penjualan lebih dari $18 juta per tahun.

Dalam keadaan kering, natrium klorit (NaClO ₂ ) adalah padatan putih atau kuning-hijau muda. Warna kehijauan berasal dari sejumlah kecil CdO2 atau besi, yang merupakan residu produksi. Natrium klorit memiliki berat molekul 90,44 dan terurai pada sekitar 392°F (200°C). Hal ini umumnya larut dalam air, tetapi kelarutannya meningkat dengan meningkatnya suhu air. Natrium klorit adalah pengoksidasi kuat yang tidak akan meledak pada perkusi. Garam anhidrat tidak menyerap air dan stabil hingga sepuluh tahun.

Natrium klorit digunakan untuk berbagai aplikasi. Ini digunakan sebagai desinfektan dan bahan kimia pemurnian untuk air. Hal ini juga digunakan sebagai bahan pemutih tekstil dan anti-fouling air. Selain itu, digunakan dalam industri manufaktur kertas dan elektronik sebagai zat pemutih.

Ketika dimasukkan ke dalam larutan asam, natrium klorit terurai menjadi klorin dioksida. Ketika ditambahkan ke pasokan air kota, klorin dioksida membantu mengontrol rasa dan bau yang tidak diinginkan. Ini juga membantu menghilangkan ion seperti besi dan mangan. Satu manfaat tambahan adalah membantu menghilangkan trihalomethanes dalam air minum.

Sebagai bahan pemutih tekstil, natrium klorit efektif dengan berbagai serat. Dapat digunakan pada kapas, serat kulit pohon, dan serat buatan seperti nilon, Perlon, Dralon, dan Rhovyl. Ini memiliki efek pengoksidasi pada banyak lilin dan pektin alami yang ditemukan dalam serat selulosa. Ini membantu melarutkannya dan membuat serat lebih rata dan bisa diterapkan. Ini memiliki manfaat tambahan untuk menghancurkan materi warna alami tanpa menyerang serat itu sendiri. Ini membuatnya berguna untuk membuat kain putih permanen tanpa mengurangi kekuatan tarik.

Natrium klorit juga digunakan untuk berbagai aplikasi industri. Ini mengontrol kontaminasi mikroba dalam sistem pendingin industri dan menara. Ini digunakan sebagai pengganti klorin di pabrik amonia industri karena tidak bereaksi negatif dengan amonia. Karena merupakan oksidator, sering menjadi bagian dari sistem scrubber gas buang. Perusahaan pengolahan makanan menggunakannya untuk mencuci buah dan sayuran karena merupakan fungisida. Daging dan unggas juga dicuci dengan larutan, seperti peralatan pengolahan makanan. Akhirnya, ini adalah zat antijamur dalam komposisi deterjen dan telah digunakan dalam pasta gigi dan larutan lensa kontak.

Sejarah

Pengembangan natrium klorit sebagai bahan kimia industri dimulai pada tahun 1921 ketika E. Schmidt menemukan bahwa serat selulosa dapat dimurnikan dengan klorin dioksida tanpa mengalami kerusakan yang berarti. Sayangnya, gas klorin dioksida sangat eksplosif pada konsentrasi tinggi. Penemuan ini mendorong para peneliti untuk mencari cara yang aman dan ekonomis untuk memberikan klorin dioksida untuk tujuan pemutihan. Perusahaan pertama yang memperkenalkan natrium klorit untuk tujuan ini adalah Mathieson Chemical Corporation.

Pada tahun 1960, natrium klorit menjadi bahan standar untuk operasi pemutihan terus menerus di Amerika Serikat, menggantikan hidrogen. Pada tahun-tahun berikutnya, kegunaan lain untuk natrium klorit ditemukan.

Bahan Baku

Bahan baku utama yang digunakan dalam produksi natrium klorit adalah klorin dioksida, natrium hidroksida, dan hidrogen peroksida. Klorin dioksida adalah gas pada suhu kamar. Warnanya sangat kuning kehijauan. Klorin dioksida menyediakan sumber klorin yang diubah menjadi natrium klorit. Dalam produksi, disimpan sebagai larutan cair dalam wadah baja berlapis kaca.

Natrium hidroksida adalah padatan yang menyatu dengan struktur kristal. Juga dikenal sebagai soda kaustik, korosif pada kulit dan jaringan sayuran, menyebabkan luka bakar yang parah. Ini biasanya diproduksi melalui elektrolisis larutan natrium klorida. Hidrogen peroksida adalah cairan tidak berwarna yang pedas dan rasanya pahit. H2 02 murni adalah cairan kental seperti sirup yang cepat terurai menjadi oksigen dan air. Di alam, itu hanya terjadi dalam jumlah kecil di salju atau hujan. Ini secara alami dihasilkan selama badai petir. Ini biasanya digunakan dalam larutan encer selama pembuatan natrium klorit.

Bahan lain biasanya ditambahkan ke bubuk atau larutan natrium klorit sebelum dijual. Larutan pemutih natrium klorit komersial mengandung bahan khusus termasuk zat anti korosi, zat penyangga, pengontrol asap klorin dioksida, dan surfaktan. Agen anti korosi digunakan untuk mencegah korosi peralatan pemutihan baja tahan karat. Garam penyangga membantu membebaskan klorin dioksida yang dihasilkan selama proses pemutihan. Surfaktan membantu menstabilkan larutan dan memungkinkan efek pembersihan dan penetrasi. Larutan natrium klorit yang distabilkan dapat disimpan dalam waktu lama tanpa kehilangan aktivitas. Ketika natrium klorit dijual sebagai padatan, natrium klorida sering disertakan untuk membuatnya lebih aman untuk ditangani dan disimpan.

Proses Pembuatan

Sementara berbagai klorit tersedia, natrium klorit adalah satu-satunya yang diproduksi secara komersial. Itu dijual dalam larutan atau sebagai padatan. Tingkat teknis terdiri dari sekitar 80% natrium klorit dan sisanya adalah natrium klorida. Produksi skala besar didasarkan pada reaksi klorin dioksida dalam larutan natrium hidroksida. Hidrogen peroksida juga hadir sebagai zat pereduksi. Natrium klorit diproduksi dalam tiga fase, produksi klorin dioksida, generasi natrium klorit, dan pemulihan.

Produksi klorin dioksida

• 1 Meskipun ada lima metode utama untuk menghasilkan klorin dioksida, yang paling umum adalah proses Hooker R-2, yang menghasilkan klorin dioksida dari natrium klorat. Selama produksi, larutan natrium klorat dan natrium klorida dipompa ke dalam bejana reaksi dengan perbandingan yang kira-kira sama. Asam sulfat pekat juga ditambahkan ke dalam reaksi. Selanjutnya, udara digelembungkan ke bagian bawah wadah untuk membuat agitasi cepat dan pengenceran klorin dioksida yang dihasilkan. Selama proses ini, baik klorin dioksida dan gas klorin dibuat.
• 2 Gas-gas ini dipisahkan dari bejana reaksi. Klorin dioksida dipisahkan dengan diserap dalam menara berpendingin air konvensional. Gas klorin dilewatkan melalui menara pemisah dan diambil sebagai natrium atau kalsium hipoklorit. Proses ini menghasilkan sekitar 95% hasil klorin dioksida.

Pembuatan natrium klorit

• 3 Gas klorin dioksida dipompa ke dalam bejana yang berisi larutan natrium hidroksida yang didinginkan dan bersirkulasi. Senyawa ini bereaksi membentuk natrium klorit dan natrium klorat dalam jumlah yang kira-kira sama. Air dan oksigen juga dihasilkan. Untuk meminimalkan produksi natrium klorat, zat pereduksi ditambahkan. Biasanya, hidrogen peroksida digunakan, meskipun natrium peroksida dan natrium amalgam juga dapat digunakan. Langkah ini dipantau secara ketat karena natrium klorat sangat tidak diinginkan dalam produk akhir.

Isolasi dan pemurnian

• 4 Meskipun langkah-langkah telah diambil untuk meminimalkan produksinya, natrium klorat tetap harus dikurangi sebelum natrium klorit dapat Reaksi kimia yang menghasilkan natrium klorit. terisolasi. Ini dilakukan dengan menambahkan hidrogen peroksida ekstra.
• 5 Larutan reaktif yang dihabiskan kemudian dipompa melalui menara kristalisasi fraksional untuk memurnikan natrium klorit. Metode ini memanfaatkan perbedaan kelarutan yang besar antara klorit dan garam terkait lainnya yang dapat terbentuk. Setelah pemurnian, larutan natrium klorit diuapkan dan dikeringkan. Jika diinginkan produk anhidrat (tanpa air), bubuk yang diuapkan dicampur dengan air pada suhu lOO°F (38°C). Solusinya jenuh dan didinginkan sampai 77 ° F (25 ° C). Ketika ini terjadi, garam anhidrat secara spontan mengkristal keluar dari larutan. Drum putar, pengering yang dipanaskan dengan uap digunakan untuk mengisolasi kristal, menghasilkan serpihan atau bubuk halus. Terkadang, beberapa langkah pengeringan diperlukan.
• 6 Garam anhidrat kemudian dapat diubah menjadi bubuk, butiran, atau larutan. Granul lebih sering digunakan karena lebih aman, dengan risiko toksik dan bahaya kebakaran yang lebih rendah, dan komposisi yang homogen dapat dibuat. Menggunakan metode khas, ukuran partikel butiran dapat dikontrol dengan ketat. Sebelum dikemas, natrium klorit padat dicampur dengan natrium klorida agar lebih aman untuk ditangani.
• 7 Larutan dibuat dengan mencampur bubuk natrium klorit dengan berbagai bahan anti korosi, bahan penyangga, dan surfaktan dalam wadah pencampur. Larutan ini digunakan untuk proses pemutihan komersial dan dapat diformulasikan menjadi sangat stabil.
• 8 Tergantung pada penggunaan akhir, larutan natrium klorit dikemas dalam wadah plastik, drum, tangki jinjing, dan truk tangki. Di Amerika Serikat, natrium klorit bubuk atau serpihan dikirim dalam drum berlapis. Transportasi massal padatan tidak diperbolehkan karena masalah keamanan.

Kontrol Kualitas

Untuk memastikan kualitas natrium klorit yang dihasilkan, proses produksi dipantau pada setiap tahap. Bahan baku awal dan produk akhir semuanya menjalani berbagai uji kimia dan fisik untuk menentukan bahwa mereka memenuhi spesifikasi yang disyaratkan. Beberapa karakteristik yang umum diuji meliputi penampilan, bau, pH, densitas, berat jenis, dan titik leleh. Jika produk akhir adalah larutan, aktivitas kimianya diuji untuk memastikan konsentrasinya benar. Untuk butiran padat, ukuran partikel ditentukan dan dimodifikasi jika perlu.

Produk Sampingan/Limbah

Pembuatan natrium klorit menghasilkan beberapa produk sampingan yang tidak diinginkan, seperti klorin dioksida, yang tidak dapat dilepaskan ke lingkungan langsung. Asap pekat klorin dioksida beracun, dan menyebabkan penyakit, kehilangan nafsu makan, dan mual pada operator jalur. Di pabrik produksi, sirkulasi udara segar sangat penting. Gas klorin dioksida juga sangat korosif. Untuk alasan ini, larutan natrium klorit harus disimpan dalam wadah berlapis khusus. Bahan seperti kaca, porselen, beberapa plastik, atau gerabah biasanya digunakan. Titanium adalah logam yang paling tahan digunakan saat ini. Dalam industri tekstil, baja tahan karat paduan molibdenum digunakan untuk menyimpan larutan pemutih natrium klorit.

Masa Depan

Dengan meningkatnya aplikasi untuk klorin dioksida, peningkatan produksi natrium klorit saat ini sedang dipelajari. Penelitian natrium klorit difokuskan pada pengurangan dampak lingkungan dari sistem pemutihan dan menemukan metode produksi yang lebih cepat dan lebih murah. Formulasi pemutihan baru terus dikembangkan oleh ahli kimia formulasi.