Cos’è l’ipoclorito solido?
L’ipoclorito solido è una polvere bianca, morbida e asciutta. È praticamente inodore, oppure può avere un odore più o meno forte di cloro o acido cloridrico a causa della decomposizione durante lo stoccaggio.
La stabilità dell’ipoclorito dipende principalmente dal suo contenuto di acqua, che di solito è inferiore all’1%.
La candeggina tropicale ne contiene anche meno dello 0,3%. Rimangono stabili fino a 80 °C, mentre la candeggina tropicale rimane stabile anche fino a 100 °C. Quando riscaldati a 180 °C, si decompongono in cloruro e ossigeno.
La stabilità degli ipocloriti è ridotta da metalli come ferro, nichel o cobalto. Di conseguenza, le materie prime utilizzate per la produzione di ipoclorito devono essere prive di questi metalli.
La candeggina tropicale correttamente conservata (< 0,3% di acqua) priva di metalli pesanti ha una durata di conservazione di oltre due anni.
Sommario
1. Produzione di ipoclorito di calcio
1.1 Polvere sbiancante standard
La polvere sbiancante standard è una miscela composta da ipoclorito di calcio (Ca(OCl)2), cloruro di calcio, idrossido di calcio e quantità variabili di acqua. Il processo di produzione prevede il passaggio di gas di cloro su calce idrata.
Il processo di produzione della polvere sbiancante Rheinfelden di Dynamit Nobel viene condotto come un’operazione in lotti. L’idrato di calce in polvere secca viene clorurato in un tamburo di reazione orizzontale a 45 °C e bassa pressione (5,3 kPa), con il cloro iniettato in forma liquida. La miscela di reazione viene miscelata in modo permanente utilizzando un rastrello a rotazione lenta.
La reazione tra l’idrato di calce solido e il cloro determina la formazione di una miscela di ipoclorito di calcio dibasico (Ca(OCl)2·2 Ca(OH)2) e cloruro di calcio basico, che corrisponde al 40% dell’idrossido di calcio disponibile.
Un’ulteriore clorazione porta alla formazione di ipoclorito di calcio emibasico (Ca(OCl)2· 1/2 Ca(OH)2) e cloruro di calcio neutro idrato. La reazione della polvere sbiancante si arresta dopo che circa il 60% dell’idrossido di calcio disponibile è convertito.
La reazione esotermica genera 1100 kJ di calore per kg di cloro convertito, che insieme alla bassa pressione provoca l’evaporazione dell’acqua e del cloro liquido.
Di conseguenza, la miscela di reazione viene essiccata completamente sotto vuoto a una temperatura massima di 85 °C, producendo polvere sbiancante standard contenente il 35-37% di cloro disponibile.
In alternativa, per la reazione può essere utilizzato cloro gassoso, sebbene la velocità di reazione sia più lenta, le perdite di cloro siano maggiori e il contenuto di cloro disponibile del prodotto sia inferiore.
1.2 Candeggina tropicale
La calce viva (CaO) finemente macinata viene aggiunta alla polvere sbiancante standard per ridurre ulteriormente il contenuto di acqua. La calce viva assorbe qualsiasi residuo di acqua presente e viene convertita in idrossido di calcio.
Sebbene questa operazione riduca il contenuto di cloro disponibile dell’1-2%, l’essiccazione aggiuntiva produce candeggina tropicale, che è stabile fino a temperature di 100 °C.
ICI ha sviluppato un processo continuo per la produzione di polvere sbiancante in cui controcorrenti di idrossido di calcio e cloro reagiscono in un tamburo rotante.
Il calore generato durante la reazione viene rimosso spruzzando esternamente il tamburo con acqua e il cloro viene diluito con aria raffreddata. Questo flusso di gas rimuove anche l’acqua formata durante la reazione chimica.
1.3 Ipoclorito ad alta percentuale
La clorazione di fanghi di composti di calcio come idrossido di calcio o polvere sbiancante produce ipocloriti solidi con un contenuto di cloro disponibile pari o superiore al 70%. Il prodotto iniziale formato è ipoclorito di calcio emi-basico (Ca(OCl)2· 1/2 Ca(OH)2), che in seguito a ulteriore clorazione produce ipoclorito di calcio neutro diidrato (Ca(OCl)2·2 H2O).
L’ipoclorito di calcio neutro diidrato viene quindi essiccato fino all’ipoclorito ad alta percentuale desiderato.
In tutte queste reazioni, il cloruro di calcio si forma come sottoprodotto. Alcuni processi recuperano i valori di calcio aggiungendo ipoclorito di sodio ai fanghi, ottenendo un prodotto che consiste principalmente di ipoclorito di calcio, cloruro di sodio e acqua, che viene poi rimosso.
2. Utilizzi della polvere sbiancante
Nella produzione della carta, l’ipoclorito di calcio trova impiego nel processo di sbiancamento a fase singola.
D’altro canto, il processo a più fasi, che prevede clorazione, estrazione caustica e ossidazione dell’ipoclorito, impiega l’ipoclorito di sodio più costoso.
Quando si usa l’ipoclorito di sodio al posto dell’ipoclorito di calcio per lo sbiancamento della polpa Kraft, si ottengono una maggiore brillantezza e una maggiore resistenza.
Nelle operazioni di lavanderia, la polvere sbiancante viene prima sospesa in acqua e poi decantata. Viene utilizzata solo la soluzione poiché la materia insolubile può danneggiare le fibre.
Riferimento
- Chlorine Oxides and Chlorine Oxygen Acids; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a06_483.pub2
