Wat is vast hypochloriet?
Vast hypochloriet is een poeder dat wit, zacht en droog is. Het is vrijwel geurloos, of het kan meer of minder sterk naar chloor of zoutzuur ruiken door ontleding tijdens opslag.
De stabiliteit van hypochloriet is voornamelijk afhankelijk van het watergehalte, dat meestal minder dan 1% is.
Tropische bleekmiddelen bevatten zelfs minder dan 0,3%. Ze blijven stabiel tot 80 °C, terwijl tropische bleekmiddelen zelfs stabiel blijven tot 100 °C. Bij verhitting tot 180 °C ontbinden ze in chloride en zuurstof.
De stabiliteit van hypochlorieten wordt verminderd door metalen zoals ijzer, nikkel of kobalt. Als gevolg hiervan moeten de grondstoffen die worden gebruikt voor de productie van hypochloriet vrij zijn van deze metalen.
Goed opgeslagen tropische bleekmiddelen (< 0,3% water) die vrij zijn van zware metalen, hebben een houdbaarheid van meer dan twee jaar.
Inhoudsopgave
1. Productie van calciumhypochloriet
1.1. Standaard bleekpoeder
Het standaard bleekpoeder is een mengsel van calciumhypochloriet (Ca(OCl)2), calciumchloride, calciumhydroxide en wisselende hoeveelheden water. Het productieproces omvat de passage van chloorgas over gehydrateerde kalk.
Het Rheinfelden bleekpoederproductieproces van Dynamit Nobel wordt uitgevoerd als een batchbewerking. Droog gepoederd kalkhydraat wordt gechloreerd in een horizontale reactievat bij 45 °C en lage druk (5,3 kPa), waarbij chloor in vloeibare vorm wordt geïnjecteerd. Het reactiemengsel wordt permanent gemengd met behulp van een langzaam roterende hark.
De reactie tussen het vaste kalkhydraat en chloor resulteert in de vorming van een mengsel van dibasisch calciumhypochloriet (Ca(OCl)2·2 Ca(OH)2) en basisch calciumchloride, wat overeenkomt met 40% van het beschikbare calciumhydroxide.
Verdere chlorering leidt tot de vorming van hemibasisch calciumhypochloriet (Ca(OCl)2· 1/2 Ca(OH)2) en neutraal calciumchloridehydraat. De bleekpoederreactie stopt nadat ongeveer 60% van het beschikbare calciumhydroxide is omgezet.
De exotherme reactie genereert 1100 kJ warmte per kg omgezet chloor, wat samen met de lage druk ervoor zorgt dat water en vloeibaar chloor verdampen.
Vervolgens wordt het reactiemengsel volledig gedroogd onder vacuüm bij een maximale temperatuur van 85 °C, wat resulteert in standaard bleekpoeder met een beschikbaar chloorgehalte van 35–37%.
Als alternatief kan gasvormig chloor worden gebruikt voor de reactie, hoewel de reactiesnelheid langzamer is, chloorverliezen hoger zijn en het beschikbare chloorgehalte van het product kleiner is.
1.2. Tropisch bleekmiddel
Fijngemalen ongebluste kalk (CaO) wordt toegevoegd aan standaard bleekpoeder om het watergehalte verder te verlagen. De ongebluste kalk absorbeert eventueel aanwezig restwater en wordt omgezet in calciumhydroxide.
Hoewel deze bewerking het beschikbare chloorgehalte met 1-2% verlaagt, levert het extra drogen tropisch bleekmiddel op, dat stabiel is tot temperaturen van 100 °C.
ICI ontwikkelde een continu proces voor de productie van bleekpoeder waarbij tegenstromen van calciumhydroxide en chloor reageren in een roterende trommel.
De warmte die tijdens de reactie wordt gegenereerd, wordt verwijderd door de trommel extern met water te besproeien en het chloor wordt verdund met gekoelde lucht. Deze gasstroom verwijdert ook het water dat tijdens de chemische reactie is gevormd.
1.3. Hypochloriet met hoog percentage
Chloreren van slurries van calciumverbindingen zoals calciumhydroxide of bleekpoeder levert vaste hypochlorieten op met 70% of hogere beschikbare chloorgehaltes. Het eerste gevormde product is hemi-basisch calciumhypochloriet (Ca(OCl)2· 1/2 Ca(OH)2), dat bij verdere chlorering neutraal calciumhypochlorietdihydraat (Ca(OCl)2·2 H2O) oplevert.
Het neutrale calciumhypochlorietdihydraat wordt vervolgens gedroogd tot het gewenste hypochloriet met hoog percentage.
Bij al deze reacties wordt calciumchloride gevormd als bijproduct. Sommige processen winnen de calciumwaarden terug door natriumhypochloriet toe te voegen aan de slurries, wat resulteert in een product dat voornamelijk bestaat uit calciumhypochloriet, natriumchloride en water, dat vervolgens wordt verwijderd.
2. Toepassingen van bleekpoeder
In de papierproductie wordt calciumhypochloriet gebruikt in het bleekproces met één fase.
Aan de andere kant wordt bij het meerfasenproces, dat chlorering, caustische extractie en hypochlorietoxidatie omvat, gebruikgemaakt van het duurdere natriumhypochloriet.
Wanneer natriumhypochloriet in plaats van calciumhypochloriet wordt gebruikt voor het bleken van Kraft-pulp, worden een hogere helderheid en een grotere sterkte bereikt.
In wasserijen wordt bleekpoeder eerst in water gesuspendeerd en vervolgens gedecanteerd. Alleen de oplossing wordt gebruikt, omdat de onoplosbare materie de vezels kan beschadigen.
Referentie
- Chlorine Oxides and Chlorine Oxygen Acids; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a06_483.pub2
