کلر و ترکیبات آن چیست و چه کاربردهایی دارد؟
کلر یکی از عناصر شیمیایی پر کاربرد با ترکیبات متنوع است که نقشی کلیدی در تصفیه آب، ضدعفونی سطوح، تولید مواد شیمیایی، دارویی و حتی غذایی دارد. بررسی کامل اینکه ترکیبات کلر چیست و چه استفاده‌هایی دارد، کمک می‌کند تا با آگاهی کامل نسبت به انتخاب مناسب‌ترین فرمولاسیون مربوط بر حسب صنعت مورد نظر اقدام کنیم. در این مطلب بعد از معرفی این عنصر و انواع ترکیبات آن به بررسی کاربرد کلر در صنایع مختلف می‌پردازیم.
همچنین بخوانید:
♣ مروری بر کاربردهای اسید هیدروکلریک در صنایع گوناگون
♣ اوزون چیست؟ | کاربردهای همه جانبه گاز ازن
کلر چیست؟
کلر یا به انگلیسی «کلرین» (Chlorine) یکی از ۹۴ عنصر طبیعی موجود در زمین است که در جدول تناوبی به عنوان هالوژن شناخته می‌شود. این عنصر شیمیایی در حالت طبیعی به شکل گاز و به رنگ زرد مایل به سبز وجود دارد. اولین بار در قرن ۱۸ میلادی شیمیدان سوئدی به نام «کارل ویلهلم شیله» آن‌را کشف کرد و به دلیل رنگ خاص آن نام «کلرین» برگرفته از واژه یونانی «Khloros» به معنی «زرد-سبز» را بر آن گذاشت. کلر به خاطر واکنش‌پذیری بالای خود معمولا به شکل ترکیب با عناصر دیگر در طبیعت یافت می‌شود.
انواع ترکیبات کلر چیست؟
کلر در فرم خالص خود به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد. . دانشمندان بیش از ۲۰۰۰ نوع از ترکیبات کلر را کشف کرده‌اند که با توجه به نوع فرمولاسیون خود در مصارف مختلفی استفاده می‌شوند. مهم‌ترین انواع کلر در قالب ترکیبات به شرح زیر هستند:
الف) گاز کلر
گاز کلر یا Cl2 گاز زرد مایل به سبز با بوی تند است. کاربرد اصلی آن در صنعت بیشتر به عنوان ماده اولیه تولید مواد شیمیایی مختلف مانند PVC، داروها، حشره‌کش‌ها و شوینده های پایه کلر است. همچنین از آن در صنعت تصفیه آب و فاضلاب برای ضدعفونی نیز استفاده می‌شود. به دلیل قدرت انفجار بالای گاز کلر فرایند حمل و نگهداری آن باید در حداکثر ایمنی انجام گیرد.
ب)هیپوکلریت کلسیم
این ترکیب با فرمول شیمیایی Ca (ClO)2 بیشتر به شکل قرص کلر یا گرانوال در تصفیه آب خانگی، استخرها و ضدعفونی فاضلاب کاربرد دارد. این ماده در فرم جامد سفید رنگ با بوی تند در صورت قرار گرفتن در معرض حرارت بالا یا مواد اشتعال‌زا ایجاد آتش‌سوزی می‌کند.
ج) هیپو کلریت سدیم
این ترکیب یا همان آب ژاول با ترکیب شیمیایی NaOCl به‌نام سفید کننده خانگی و صنعتی معروف است. مایع زرد کمرنگ با سرعت تبخیر بالا که برای ضدعفونی آب استخر، ضد عفونی سطوح تجهیزات فرآوری مواد غذایی و دارویی، تصفیه آب آشامیدنی و سفیدکننده به کار می‌رود.
د) کلرید سدیم
NaCl یا نمک طعام، متداول‌ترین شکل کلر با کاربردهای مختلف شیمیایی و غذایی است. از این ترکیب در صنایع غذایی به‌عنوان طعم‌دهنده و نگهدارنده و در تولید مواد شیمیایی دیگر مانند اسید هیدروکلریک و هیدروکسید سدیم استفاده می‌شود.
ه) کلرید هیدروژن
این گاز بی‌رنگ با نام HCL در تولید مواد شیمیایی به‌خصوص اسید هیدروکلریک به کار می‌رود. این اسید در صنعت پتروشیمی، فلزات، تولید دارو و همچنین پاکسازی و تمیزکاری سطوح فلزی کاربرد فراوان دارد.
و) کلرید آمونیاک
NH4Cl یا آمونیاک کلرید، یک نمک سفید رنگ کریستالی است که از واکنش بین آمونیاک و اسید هیدروکلریک تولید می‌شود. این ترکیب حلالیت بالایی در آب دارد و در نتیجه میزان PH محلول را به سرعت کاهش می‌دهد. صنایع داروسازی، کشاورزی و نساجی مهم‌ترین استفاده‌کنندگان از این ترکیب کلر هستند.
ز) کربن کلراید
این ماده با فرمول شیمیایی CCl4 ترکیبی بی‌رنگ و فرار است که به خصوص برای تولید حشره‌کش‌ها، حلال‌های صنعتی، مواد شوینده سطوح صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کاربرد کلر در صنایع مختلف
هر چند موارد اشاره شده تا به این قسمت از مطلب تا حدی کاربرد کلر در صنایع مختلف را اشاره کرده‌اند، با این حال دسته‌بندی جامع‌تر در قالب موارد زیر راهنمای خوبی برای آشنایی با مصارف مختلف آن است:
- ضدعفونی آب :
کلرزنی آب آشامیدنی فرایندی متداول برای عفونت‌زدایی و جلوگیری از انتقال بیماری‌هایی مانند وبا، هپاتیت A و تیفویید است. استفاده از کلر برای تصفیه آب به‌عنوان فرایندی موثر و ارزان برای از بین بردن ویروس‌ها و باکتری های در آب استخر و آب آشامیدنی به حساب می‌آید.
- ضدعفونی سطوح:
عنصر کلر و ترکیبات آن موادی بسیار مناسب برای از بین بردن میکروب‌ها هستند. اولین بار در سال ۱۸۴۷ میلادی ترکیبی از کلر را به عنوان ضدعفونی‌کننده در بخش زایمان یکی از بیمارستان‌های اتریش استفاده کردند. در حال حاضر کلر یکی از محبوب‌ترین ترکیبات پیشگیری‌کننده از عفونت‌های ویروسی و باکتریایی در بیمارستان‌ها، خانه‌ها و مکان‌های عمومی بوده است. البته این ماده و ترکیبات آن یک ضدعفونی کننده اولویت دار در کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی، پرورش دام و طیور، سیستم‌های دفع فاضلاب و زباله‌های صنعتی است.
- تولید پلیمرها :
کلر علاوه بر مصرف ضد عفونی و گندزدایی، عنصر اصلی بسیاری از ترکیبات شیمیایی است. حدود یک پنجم کلر تولید شده در کارخانجات برای ساخت پلی وینیل کلرید (PVC) به کار می‌رود. این ماده، نوعی پلاستیک سبک و بادوام مورد استفاده در تولید لوله‌های آب، کیسه‌ها، پنجره، قطعات خودرو، کف‌پوش‌ها و عایق‌های سیم برق است. ماده‌ای که به‌خصوص به‌خاطر تاثیر بر سبک‌تر کردن وزن خودروها باعث کاهش مصرف سوخت می‌شود.
- داروسازی:
کلر عنصر مهمی در تولید انواع داروهای مختلف درمان دیابت، فشار خون بالا، کلسترول بالا، آسم، تشنج، سرطان و افسردگی است. حدود ۸۵ درصد از داروهای خوراکی، حاوی ترکیبی از کلر هستند.
- صنعت کاغذ و منسوجات:
در این صنعت کلر و ترکیبات آن برای سفید کردن کاغذ و سایر منسوجات استفاده می‌شوند.
- سایر کاربردها:
از دیگر مصارف کلر می‌توان به تولید مواد شوینده، حلال‌ها، رنگ‌ها، آفت‌کش‌ها، باتری خودرو، تولید صفحات خورشیدی و ساخت قطعات تلفن و کامپیوترها اشاره کرد.
چالش‌های ایمنی و تاثیرات محیطی استفاده از کلر
هر چند مزایای کلر با توجه به خاصیت گندزدایی و ضدعفونی کنندگی آن قابل ملاحظه است، با این حال در برخی موارد استفاده از آن در محیط‌های عمومی و صنعتی باید همراه با ملاحظات ایمنی خاصی انجام گیرد.
- تاثیر بر اکوسیستم‌های آبی و خاکی: کلر و ترکیبات آن برای حیات آبزیان، جلبک‌ها و موجودات زنده مضر هستند. به‌شکلی که حتی مقادیر کم کلر باقی‌مانده در آب تصفیه شده ممکن است بر اکوسیستم آبی و خاکی تاثیر منفی بگذارد. ترکیباتی مانند کلرامین‌ها و تری هالومتان‌ها که در حین فرایند کلرزنی آب آشامیدنی تشکیل می‌شوند، در درازمدت آسیب های غیر قابل جبرانی را وارد می‌کنند.
- پایداری بالا در محیط زیست: برخی ترکیبات کلر مانند دی اکسین‌ها، در محیط زیست تجزیه نمی‌شوند و حتی با ورود به زنجیره غذایی تاثیرات غیر مستقیم بر سلامت انسان می‌گذارند.
- سمیت: گاز کلر در غلظت‌های بالا سمی است و استنشاق آن باعث تحریک سیستم تنفسی، پوست و چشم می‌شود.
- واکنش پذیری بالا: کلر در تماس با برخی مواد شیمیایی مانند آمونیاک یا ترکیبات آلی واکنش های خطرناک و انفجاری ایجاد می‌کند.
با توجه به این موارد نظارت بر غلظت کلر در فرایندهای تصفیه آب و تخلیه آن در محیط زیست، حذف یا کاهش ترکیبات جانبی مضر قبل از تخلیه آب و رعایت نکات ایمنی هنگام حمل ضروری است. از طرفی کنترل غلظت دقیق کلر در فرایندهای کلرزنی برای کاهش مضرات کلر برای استخر یا به‌حداقل رساندن مضرات کلر در آب آشامیدنی مهم‌ترین نکات در استفاده آن برای مصارف بهداشت عمومی است.
کلام آخر:
در این نوشتار، آموختیم که کلر چیست و ترکیبات کلر می توانند در فرم‌های مختلف از تصفیه آب، ضدعفونی سطوح تا تولید انواع دارو و مواد شیمیایی در کارخانجات تولید پلاستیک مورد استفاده قرار گیرند. اما به دلیل خواص گاز کلر از نظر سمیت و قابلیت اشتعال‌زایی، لازم است مدیریت صحیحی برای کاهش اثرات زیست محیطی آن صورت گیرد. یک جایگزین بسیار ایمن برای کلر، محلول پراستیک اسید است. شرکت آرال شیمی، تولید کننده درصدهای مختلف اسید پراستیک اسید از 3% تا 30% برای کاربردهای مختلف است. محلول فوداسیب جهت ضدعفونی خطوط صنایع غذایی، محلول اسپاسیب جهت ضدعفونی استخر، اگوسیب جهت گندزدایی و تصفیه فاضلاب، داموسیب جهت ضدعفونی کشتارگاه ها و فارم های دام و طیور و سرفوسیب جهت ضدعفونی انواع سطوح بکار می رود.