فرمول شیمیایی و نحوه تولید قرص کلر

مقدمه

قرص های کلر یکی از رایج ترین روش ها برای ضدعفونی آب در سراسر جهان است. این قرص های ضدعفونی کننده جامد هنگام حل شدن به تدریج کلر آزاد می کنند و به طور موثری میکروارگانیسم های مضر مانند باکتری ها ، ویروس ها و جلبک ها را از بین می برند. هر قرص معمولاً حاوی یک ترکیب شیمیایی غنی از کلر (مانند هیپوکلریت کلسیم یا اسید تری کلرو ایزوسیانوریک) است که امکان آزادسازی کنترل شده کلر در طول زمان را فراهم می کند. با استفاده از قرص های کلر ، تصفیه آب در محیط های مختلف از استخرهای شنا گرفته تا سیستم های آب آشامیدنی آسان تر و راحت تر می شود.

قرص کلر چیست؟

قرص کلر یک ضدعفونی کننده جامد فشرده است که برای آزادسازی تدریجی کلر در آب طراحی شده است. این قرص ها به عنوان شکلی پایدار و قابل حمل از کلر برای بهداشت آب عمل می کنند و نیاز به کار با گاز کلر یا محلول سفیدکننده مایع را برطرف می کنند. با افزودن قرص کلر به آب ، قرص به آرامی حل شده و اسید هیپوکلروس (عامل گندزدای فعال) را آزاد می کند که باعث از بین رفتن پاتوژن ها و آلودگی های آلی می شود ، همین ویژگی از دلایل محبوبیت قرص کلر در استخرها می باشد. قرص های کلر در اندازه ها و ترکیبات مختلفی متناسب با کاربردهای گوناگون عرضه می شوند ، اما هدف مشترک همه آنها ایمن سازی و بهداشتی نگه داشتن آب از طریق حفظ سطح کافی کلر آزاد در آب است.

فرمول شیمیایی و ترکیب قرص های کلر

فرمول شیمیایی قرص کلر بسته به ماده فعال آن متغیر است ، اما اغلب بر پایه سه ترکیب اصلی ساخته می ‌شوند. هیپوکلریت کلسیم ‌(Ca(ClO)₂) یک ترکیب معدنی رایج با حدود ۶۵٪ کلر قابل دسترس است که به صورت جامد سفید و معمولاً در قالب قرص یا گرانول عرضه شده و در آب با آزادسازی یون هیپوکلریت ، اسید هیپوکلروس تولید می‌ کند که عامل اصلی گندزدایی است. اسید تری‌ کلروایزوسیانوریک ‌(C₃N₃O₃Cl₃) یا TCCA یک ترکیب آلی پایدار با حدود ۹۰٪ کلر است که حاوی اسید سیانوریک به عنوان تثبیت ‌کننده بوده و در استخرهای روباز به دلیل حل شدن کند و حفاظت در برابر نور خورشید پرکاربرد است. سدیم دی ‌کلروایزوسیانورات ‌(C₃N₃O₃Cl₂Na) یا NaDCC نیز یک ترکیب آلی با ۵۵–۶۰٪ کلر است که نسبت به TCCA سریع ‌تر حل شده و برای تهیه محلول ‌های ضدعفونی به ‌ویژه در بیمارستان ‌ها یا تصفیه اضطراری آب استفاده می ‌شود. همه این ترکیبات با وجود تفاوت ‌ها از نظر شیمیایی هدف مشترکی دارند : آزادسازی کنترل ‌شده کلر (اغلب به شکل اسید هیپوکلروس) در آب برای گندزدایی مؤثر و پایدار.

طرز کار قرص های کلر در ضدعفونی آب

قرص های کلر با آزاد کردن کلر آزاد در آب عمل می کنند که این کلر به عنوان یک ضدعفونی کننده قوی وارد عمل می شود. هنگامی که یک قرص حل می شود ، ترکیب کلردار موجود در آن (مانند هیپوکلریت یا تری کلروایزوسیانورات) با آب واکنش داده و اسید هیپوکلروس (HOCl) و یون هیپوکلریت (^-OCl) تولید می کند. اسید هیپوکلروس عامل کلیدی است که با نفوذ به دیواره سلولی میکروب ها و اکسیداسیون اجزای حیاتی سلولی ، باکتری ها ، ویروس ها و جلبک ها را از بین می برد. این واکنش شیمیایی غشاء سلولی و آنزیم های موجودات ذره بینی را تخریب کرده و آنها را غیرفعال می کند و بدین ترتیب آب به طور کامل گندزدایی می شود. ویژگی حل شدن آهسته بسیاری از قرص های کلر تضمین می کند که میزان ثابتی از HOCl در یک بازه زمانی طولانی آزاد شود. این امر به حفظ سطح پایدار کلر باقی مانده در آب کمک می کند که نقش حفاظتی مستمری در برابر آلودگی های جدید ایفا می نماید. در عمل کاربر تعداد مشخصی قرص را در آب قرار می دهد (برای مثال در اسکیمر یا شناور استخر ، یا داخل مخزن آب) و اجازه می دهد به تدریج حل شوند. حل شدن کنترل شده قرص مانع از افزایش ناگهانی غلظت کلر می شود و به حفظ میزان متعادل کلر کمک می کند.

انواع رایج قرص های کلر و ترکیبات تشکیل دهنده آنها

قرص های کلر بر اساس ترکیبات شیمیایی و کاربردهای مورد نظرشان انواع مختلفی دارند. دو دسته اصلی شامل قرص های کلر معدنی (معمولاً بر پایه هیپوکلریت کلسیم) و قرص های کلر آلی بر پایه ایزو سیانورات های کلرینه مانند TCCA یا NaDCC می باشند. هر نوع دارای ویژگی ها ، مزایا و کاربردهای مخصوص به خود است. به عنوان مثال قرص های هیپوکلریت کلسیم اغلب در سیستم های بزرگ تصفیه آب یا برخی استخرها استفاده می شوند ؛ این قرص ها نسبتاً سریع تر حل می شوند و اثر قلیایی بالا بردن pH در آب دارند. در مقابل قرص های اسید تری کلرو ایزوسیانوریک آهسته تر حل شده و خاصیت اسیدی دارند که می تواند pH آب استخر را کمی کاهش دهد و همچنین به دلیل حضور اسید سیانوریک در ترکیب خود ، به عنوان تثبیت کننده از تجزیه کلر در برابر UV خورشید محافظت می کنند. قرص های سدیم دی کلروایزوسیانورات معمولاً در ابعاد کوچک و محلول شونده سریع تولید می شوند تا برای ضدعفونی آب آشامیدنی یا سطوح به کار روند ؛ این قرص ها به دلیل راحتی استفاده و اثر نسبتا خنثی بر pH آب ارزشمند هستند. علاوه بر این ها فرمولاسیون های ویژه ای نیز وجود دارد مانند قرص های دی اکسید کلر که در واقع حاوی سدیم کلریت و یک عامل اسیدی هستند. این قرص ها هنگام حل شدن در آب گاز دی اکسید کلر (ClO_2) آزاد می کنند که ضدعفونی کننده ای متفاوت با کاربردهای خاص (مانند تصفیه اضطراری آب) است. البته این محصولات با قرص های کلر معمولی (که کلر آزاد می کنند) تفاوت دارند ، اما هدف مشابهی یعنی گندزدایی آب را دنبال می کنند. از نظر تاریخی ترکیباتی نظیر هالازون نیز به شکل قرص برای ضدعفونی حجم های کم آب آشامیدنی به کار می رفتند ، هرچند امروزه تا حد زیادی با مواد پایدارتر و موثرتر مدرن مانند NaDCC جایگزین شده اند. هر یک از این انواع قرص ها روشی برای وارد کردن کلر یا ترکیبات ضدعفونی کننده مبتنی بر کلر به آب فراهم می کنند. انتخاب نوع قرص به عواملی نظیر غلظت کلر مورد نیاز ، حجم آب ، پایداری در انبارداری و نیاز یا عدم نیاز به تثبیت کننده (مثلاً در استخرهای روباز نیاز به کلر تثبیت شده برای جلوگیری از تجزیه توسط آفتاب وجود دارد) بستگی دارد. در ادامه یک جدول مقایسه بین ترکیبات رایج موجود در قرص های کلر ارائه شده است که فرمول شیمیایی ، درصد کلر قابل دسترس ، موارد استفاده متداول و ویژگی های کلیدی هر کدام را نشان می دهد:

فرآیند تولید قرص های کلر (مروری صنعتی)

پس از تولید و خالص ‌سازی ترکیب شیمیایی آزادکننده کلر ، فرآیند ساخت قرص کلر با چند مرحله آغاز می ‌شود. ابتدا ماده فعال مانند هیپوکلریت کلسیم یا TCCA خشک و آسیاب می ‌گردد تا اندازه ذرات یکنواخت شود و از تجزیه یا کلوخه شدن جلوگیری شود. سپس پودر به‌ دست ‌آمده با افزودنی ‌هایی مثل چسباننده‌ ها ، تثبیت ‌کننده‌ ها یا روان‌ کننده‌ هایی مانند استئارات کلسیم مخلوط می‌ شود تا استحکام قرص و سهولت پرس بهبود یابد. مخلوط یکنواخت در دستگاه قرص ‌ساز ریخته و تحت فشار بالا فشرده می‌ شود ، اندازه قرص بسته به کاربرد متفاوت است. در صورت نیا ز، قرص‌ ها پس از پرس در محیط خشک استراحت داده می ‌شوند تا سخت‌ تر شوند. برخی محصولات روکش ‌دار تولید می‌ شوند تا گردوغبار کاهش یافته یا انحلال کنترل شود ، هرچند بیشتر قرص ‌های ساده بدون روکش عرضه می ‌شوند. بسته ‌بندی بلافاصله در ظروف مقاوم به رطوبت مانند سطل پلاستیکی یا کیسه فویلی انجام می‌ شود و گاهی سیستم تهویه یا دریچه اطمینان اضافه می ‌گردد. در پایان کنترل کیفیت شامل اندازه ‌گیری درصد کلر فعال ، سختی ، وزن ، نرخ انحلال و مقاومت سایشی انجام می ‌شود. استفاده از سیستم ‌های بسته و تهویه صنعتی برای محافظت از کارکنان و محیط زیست بخش جدایی ‌ناپذیر این فرآیند است. این زنجیره تولید قرص ‌هایی ایمن ، پایدار و موثر برای گندزدایی آب فراهم می‌ کند.

کنترل کیفیت در تولید قرص های کلر

کنترل کیفیت در تولید قرص کلر نقش اساسی دارد زیرا اثربخشی آن به قدرت شیمیایی و سلامت فیزیکی وابسته است. این فرآیند شامل چند بخش کلیدی است : آنالیز شیمیایی برای سنجش درصد کلر فعال هر بچ با روش ‌هایی مانند تیتراسیون یدومتریک که باید در محدوده استاندارد باشد. اندازه ‌گیری رطوبت با روش ‌هایی چون خشک ‌کردن وزنی یا تیتراسیون کارل-فیشر ، چون رطوبت زیاد موجب تجزیه تدریجی می ‌شود. آزمون ‌های فیزیکی شامل بررسی یکنواختی شکل ، تست سختی ، شکنندگی (Friability) و زمان انحلال برای مطابقت با مشخصات طراحی است. بازرسی بسته ‌بندی جهت اطمینان از مهروموم مناسب ، درج اطلاعات کامل (شماره بچ ، تاریخ تولید ، هشدار ایمنی) و سلامت ظروف انجام می‌ شود. تست پایداری نیز با نگهداری نمونه ‌ها در شرایط مختلف برای دوره‌ هایی طولانی صورت می‌ گیرد تا ماندگاری و عملکرد قرص تا پایان عمر مفید تضمین شود. علاوه بر این پایش فرآیند حین تولید شامل کنترل دمای واکنش ، سرعت تزریق کلر ، رطوبت نهایی و وزن قرص ‌هاست. اجرای دقیق این مراحل باعث تولید محصولی یکنواخت و قابل اعتماد می ‌شود که با استانداردهای بهداشتی و ایمنی همخوانی دارد و اطمینان مصرف ‌کنندگان و نهادهای نظارتی را جلب می ‌کند.

کاربردها و موارد استفاده قرص های کلر

خرید قرص کلر استخر به دلیل سهولت استفاده و توانایی تأمین دوز مشخص کلر ، در طیف وسیعی از کاربردهای ضدعفونی آب به ‌کار می ‌رود. در استخرها و اسپاها ، قرص ‌های بزرگ TCCA یا کوچک ‌تر کلر و برم برای حفظ سطح پایدار کلر و جلوگیری از رشد جلبک و باکتری استفاده می ‌شوند. در تصفیه آب آشامیدنی به ‌ویژه در شرایط اضطراری یا مناطق فاقد زیرساخت قرص‌ های NaDCC برای ضدعفونی حجم مشخصی آب به کار می ‌روند و گزینه ‌ای سبک و قابل حمل برای کوهنوردان نیز هستند. در بیمارستان‌ ها و منازل این قرص‌ ها برای تهیه محلول ‌های ضدعفونی سطوح ، تجهیزات و مخازن آب کاربرد دارند. در تصفیه فاضلاب و پساب انواع حاوی هیپوکلریت کلسیم در سیستم‌ های کوچک برای کاهش عوامل بیماری‌ زا پیش از تخلیه یا استفاده مجدد به ‌کار می ‌روند. در برج‌ های خنک ‌کننده و مدارهای صنعتی قرص ‌ها با دوزدهی تدریجی رشد میکروبی را کنترل می‌ کنند. در امدادرسانی و بهداشت عمومی پس از بلایای طبیعی یا در برنامه ‌های پیشگیرانه ، قرص ‌ها به‌ عنوان روشی لجستیکی ساده برای کلرزنی چاه‌ ها و مخازن استفاده می ‌شوند. رعایت دقیق دستورالعمل دوزدهی برای اثربخشی و ایمنی ضروری است زیرا این محصول در صورت استفاده صحیح ، ابزاری مطمئن برای حفظ کیفیت بهداشتی آب در شرایط گوناگون محسوب می ‌شود.

مزایا و فواید استفاده از قرص های کلر

قرص‌های کلر به دلیل سهولت استفاده ، ماندگاری بالا و ایمنی نسبی ، در مصارف خانگی و صنعتی محبوب هستند. این قرص‌ ها به ‌راحتی قابل اندازه‌ گیری‌ اند و بدون خطر ریزش یا نیاز به تجهیزات تحت فشار به کار می ‌روند. در حالت جامد پایداری بیشتری نسبت به محلول هیپوکلریت سدیم دارند و در شرایط خشک تا بیش از یک سال مؤثر می ‌مانند. بسیاری از آنها به ‌گونه ‌ای طراحی شده ‌اند که به ‌آرامی حل شوند و کلر را تدریجی آزاد کنند ، مناسب برای ضدعفونی مداوم مانند استخرها. وزن سبک و غلظت بالای کلر (به‌ویژه در TCCA) حمل‌ و نقل را مقرون ‌به‌ صرفه می‌ کند ، خصوصاً در مناطق دور افتاده. اندازه‌ ثابت هر قرص خطر دوز بیش ‌از حد را کاهش می ‌دهد و بسته‌ بندی ایمن احتمال خطر را کم می ‌کند. برخی محصولات چند منظوره‌ اند و علاوه بر کلر ، مواد ضدجلبک ، تثبیت ‌کننده یا پاک ‌کننده دارند که نگهداری آب یا سطوح را ساده ‌تر می ‌کند.

اقدامات ایمنی در هنگام کار با قرص های کلر

قرص ‌های کلر به دلیل ماهیت اکسیدکننده قوی نیازمند رعایت اصول ایمنی هستند. باید در محیطی خنک ، خشک و با تهویه مناسب ، داخل ظروف دربسته نگهداری شوند و از نور مستقیم ، حرارت و دسترس کودکان و حیوانات دور باشند. مخلوط کردن انواع مختلف قرص‌ ها یا ترکیب با اسیدها می‌تواند منجر به واکنش ‌های خطرناک ، آتش یا انفجار شود. هنگام کار استفاده از دستکش و عینک ایمنی توصیه می ‌شود و باید از تماس با پوست مرطوب ، استنشاق گردوغبار یا بخارات کلر پرهیز کرد. در آب ، قرص باید طبق دستورالعمل و با تجهیزات مناسب اضافه شود ، برای آب آشامیدنی پس از حل کامل و گذشت زمان تعیین ‌شده مصرف گردد. در مواقع اضطراری در صورت بلع ، تماس با چشم یا پوست ، یا استنشاق بخار باید فوراً اقدامات کمک‌ های اولیه و مراجعه پزشکی انجام شود. دورریزی باید مسئولانه باشد ؛ مقادیر کم را می ‌توان پس از رقیق‌ سازی زیاد دفع کرد ، اما مقادیر زیاد باید طبق مقررات پسماند خطرناک دفع شوند. رعایت این نکات استفاده ایمن و مؤثر از قرص ‌های کلر را تضمین کرده و خطرات احتمالی برای انسان و محیط ‌زیست را به حداقل می ‌رساند درحالی‌که همچنان مزایای بالای آنها در ضدعفونی آب حفظ می ‌شود.

قرص های کلر در مقایسه با دیگر روش های کلرزنی

قرص ‌های کلر در مقایسه با سایر روش ‌های کلرزنی ترکیبی از ایمنی ، راحتی و ماندگاری را ارائه می ‌دهند. نسبت به کلر مایع (هیپوکلریت سدیم) ، سبک ‌تر ، پایدارتر و دارای دوز ثابت هستند ، هرچند مایع سریع ‌تر عمل می ‌کند و تثبیت ‌کننده ندارد. در برابر گاز کلر، که ارزان و بسیار کارآمد اما خطرناک و نیازمند تجهیزات تخصصی است ، قرص ‌ها برای مقیاس‌ های کوچک ایمن ‌تر و ساده‌ ترند. کلر پودری سریع عمل می‌ کند اما نیاز به اندازه‌ گیری دستی و افزودن مکرر دارد در حالی که قرص ‌ها آزادسازی آهسته و قابلیت استفاده در دستگاه ‌های خودکار را دارند. از نظر هزینه ، گاز کلر ارزان ‌ترین ، سپس مایع بعد گرانول و نهایتاً قرص ‌ها کمی گران ‌ترند ولی سهولت استفاده و کاهش هزینه ‌های لجستیکی در برخی شرایط این تفاوت را جبران می ‌کند. در مقایسه با روش‌ های غیرکلرزنی مانند UV یا ازن ، قرص ‌ها مزیت باقی گذاشتن کلر در آب را دارند که از آلودگی مجدد جلوگیری می ‌کند ، هرچند می ‌توانند به ‌عنوان مکمل این روش ‌ها استفاده شوند.