Гипохлорит натрия: что это такое и как он обеззараживает воду

Гипохлорит натрия это соль натрия и хлорноватистой кислоты с формулой NaClO, её выпускают в виде водного раствора и используют как дезинфицирующее средство и окислитель. В воде гипохлорит частично превращается в хлорноватистую кислоту HOCl, и именно она убивает бактерии и вирусы. Обеззараживающая сила зависит от pH: чем вода щелочнее, тем меньше доля активной формы. Для питьевой воды и бассейнов применяют марку А по ГОСТ 11086-76, а бытовая белизна для этого не предназначена. Водоканалы перешли на гипохлорит натрия вместо жидкого хлора, потому что с ним намного меньше риск аварии.

Слово «гипохлорит» встречается в отчётах водоканала, на этикетке средств для бассейна и в паспортах систем водоподготовки. Ниже разбираем простыми словами, что это за вещество, как оно ведёт себя в воде, какие марки бывают, какие нормы действуют в России и что с этим делать дома.

Питьевая вода в офисе без запаха хлора

Гипохлорит натрия делает водопроводную воду безопасной, но оставляет привкус и запах. Питьевые системы WATWELL убирают их на угольной ступени и дают сотрудникам воду, которую приятно пить.

• Подключение к холодному водопроводу: вода не заканчивается, её не нужно заказывать и хранить.
• Четыре ступени очистки: механическая, мембранная складчатая мультизонная, угольная и умягчение перед нагревом.
• Угольная ступень убирает запах и привкус хлора и органические примеси, минералы при этом сохраняются.
• Мембрана защищает от более чем 99,99% цист Cryptosporidium и Giardia, удаляет бактерии и патогены.
• Охлаждённая и горячая вода, а также газированная, из одного диспенсера, один диспенсер на офис до 300 человек.
• Диспетчеризация 24/7 следит за давлением, температурой и ресурсом фильтров.

Оставьте заявку, и мы подберём систему под число сотрудников.

Гипохлорит натрия: что это такое простыми словами

Гипохлорит натрия это соль натрия и слабой хлорноватистой кислоты. В безводном виде вещество неустойчиво, поэтому встречается почти всегда в одном виде: прозрачный желтовато-зелёный водный раствор с резким запахом хлора. Простыми словами это жидкая «хлорка», которая в воде выделяет активный хлор и за счёт этого убивает микроорганизмы и окисляет органику.

Раствор получают хлорированием водного раствора едкого натра, то есть гидроксида натрия. Отсюда и связка «гипохлорит натрия и гидроксид натрия»: щёлочь это сырьё, а готовый раствор всегда содержит её остаток. Второй способ это электролиз раствора обычной поваренной соли. Такие установки ставят прямо на объекте водоподготовки, они дают слабый раствор с концентрацией около 0,5-0,8% активного хлора, зато не требуют возить и хранить концентрат.

Формула гипохлорита натрия и как правильно называть вещество

Формула гипохлорита натрия в химии записывается как NaClO, встречается и запись NaOCl: это одно и то же вещество, просто атомы перечислены в другом порядке. Молярная масса 74,44 г/моль. Хлор здесь в степени окисления +1, поэтому вещество и работает как окислитель: в таком состоянии хлор охотно отбирает электроны у молекул, из которых состоят оболочки бактерий.

С названием регулярно путаются, разберём три частых варианта.

• Гипохлорит натрия это правильное название. Суффикс «ит» в химии означает соль кислоты с меньшим содержанием кислорода, здесь хлорноватистой HOCl.
• Гипохлорид натрия это распространённая ошибка. Суффикс «ид» дают бинарным соединениям без кислорода, например хлорид натрия NaCl это обычная соль. Вещества с формулой «гипохлорид натрия» не существует, хотя такой запрос ищут чаще правильного.
• Гипохлорат натрия тоже ошибка, смешанная из двух названий. Хлорат натрия NaClO3 существует, но это другое вещество, где хлора больше по кислороду, и в водоподготовке оно нежелательный примесный продукт.

Щёлочь или кислота: реакция раствора и гидролиз

Запрос «гипохлорит натрия это щёлочь или кислота» возникает не случайно. Само вещество это соль, но её водный раствор ведёт себя как щёлочь, и причин две.

Первая причина это гидролиз. Гипохлорит натрия образован сильным основанием и слабой кислотой, поэтому в воде анион ClO‾ частично забирает протон у молекулы воды и образуется хлорноватистая кислота и гидроксид-ион. Среда сдвигается в щелочную сторону.

Вторая причина технологическая: в товарном растворе специально оставляют свободную щёлочь. По ГОСТ 11086-76 в марке А её 10-20 г/дм3 в пересчёте на NaOH. Щёлочь нужна для устойчивости: слабощелочной раствор гипохлорита разлагается медленно, а нейтральный или подкисленный распадается быстро. Поэтому pH концентрированного раствора обычно около 12-13, он разъедает кожу и портит ткань.

Практический вывод для питьевой воды: рабочие дозы гипохлорита настолько малы, что на pH водопроводной воды они почти не влияют.

Как гипохлорит натрия обеззараживает воду: HOCl и роль pH

Главное в химии обеззараживания то, что микробы убивает не сам гипохлорит-ион, а хлорноватистая кислота. Попав в воду, гипохлорит образует равновесие между двумя формами: недиссоциированной кислотой HOCl и ионом ClO‾. Их сумму и называют свободным остаточным хлором.

Молекула HOCl электрически нейтральна, поэтому легко проходит через оболочку клетки и окисляет внутри неё ферменты, липиды мембраны и нуклеиновые кислоты. Ион ClO‾ заряжен отрицательно, оболочку бактерии преодолевает плохо и реагирует в основном на поверхности, поэтому работает в разы медленнее.

Соотношение форм задаёт кислотность воды. Константа диссоциации хлорноватистой кислоты при 25 градусах соответствует pKa около 7,5. Это значит: при pH 7,0 в форме активной кислоты находится примерно 80% свободного хлора, а при pH 8,0 уже около 30%. Отсюда два следствия.

• В щелочной воде для того же результата нужна большая доза или большее время контакта.
• В бассейнах pH держат в узком коридоре 7,2-7,6, иначе хлор либо почти не работает, либо раздражает кожу и глаза.

Что ещё, кроме хлора, используют для обеззараживания водопроводной воды, разобрано в статье про состав воды из-под крана, а про окисление озоном есть отдельный материал про озонирование питьевой воды.

Марки А и Б по ГОСТ 11086-76

Действующий стандарт на техническое вещество это межгосударственный ГОСТ 11086-76 «Гипохлорит натрия. Технические условия». Он распространяется на раствор, получаемый хлорированием водного раствора едкого натра, и делит продукт на две марки.

Таблица 1. Требования ГОСТ 11086-76 к маркам гипохлорита натрия

Для воды берут марку А: в ней больше активного хлора, меньше свободной щёлочи и втрое строже норма по железу, а железо в питьевой воде даёт привкус и мутность. Отдельно стандарт запрещает использовать для изготовления гипохлорита абгазный хлор от хлорпотребляющих производств и едкий натр, полученный ртутным методом, то есть отсекает источники примесей.

Концентрация 190 г/дм3 это около 19% активного хлора, поэтому в продаже раствор часто называют «гипохлорит 19%». Маркировка 5% или 6,25% это уже не ГОСТ 11086-76, а продукция по техническим условиям производителя со своей инструкцией по применению.

Чем гипохлорит натрия отличается от жидкого хлора и от белизны

Запросы «гипохлорит натрия это хлор», «гипохлорит это хлорка или нет» и «гипохлорит натрия и хлорка в чём разница» задают об одном: насколько это одно и то же. Короткий ответ: действующее начало у всех этих средств одно, активный хлор, а отличаются форма, концентрация, чистота и опасность обращения.

Таблица 2. Гипохлорит натрия, жидкий хлор и бытовая белизна

Ключевое про белизну: основа та же, но концентрация ниже и нестабильна, в состав могут входить поверхностно-активные вещества и ароматизаторы, а документа на применение для питьевой воды у бытового отбеливателя нет. За полгода хранения содержание активного хлора успевает упасть примерно вдвое, так что реальная доза непредсказуема.

Почему водоканалы перешли с жидкого хлора на гипохлорит натрия

Жидкий хлор эффективен и дёшев, но это сжиженный токсичный газ в контейнерах под давлением. Утечка на станции водоподготовки в городе означает облако газа, зону поражения и обязательный режим объекта повышенной опасности с охраной, декларированием и перевозками по особым правилам.

Гипохлорит натрия снимает главный риск: это жидкость, при разливе она остаётся на месте и не образует токсичного облака. Мосводоканал перевёл все четыре станции водоподготовки Москвы на гипохлорит натрия к 1 октября 2012 года именно для того, чтобы исключить из обращения жидкий хлор, а позже построил собственное производство раствора электролизом соляного раствора. Той же логикой шли и другие крупные водоканалы.

Платой за безопасность стали расходы: активного хлора в растворе около 19%, поэтому возить и хранить нужно в пять раз больше массы, а ёмкости требуются коррозионно-стойкие. Обеззараживающий эффект при этом тот же: в воде и хлор, и гипохлорит дают одну и ту же хлорноватистую кислоту.

Хлорамины и последействие в сети

Обеззаразить воду на станции недостаточно. Вода идёт по трубам часами, иногда сутками, и на этом пути возможны подсосы через неплотности, биоплёнка на стенках и вторичное загрязнение. Поэтому в воде оставляют остаточный хлор, запас окислителя, который работает в сети.

Свободный хлор расходуется быстро. Чтобы продлить защиту, к воде добавляют аммиак или аммонийные соли, и хлор переходит в связанную форму: моно- и дихлорамины, их называют связанным остаточным хлором.

• Хлорамины намного устойчивее и доживают до дальних точек сети.
• Обеззараживающая сила у них значительно ниже, чем у свободного хлора, поэтому они работают как консервант, а не как основной барьер.
• Именно хлорамины, а не свободный хлор, чаще дают воде характерный «бассейновый» запах.
• Побочных тригалометанов при хлораминировании образуется меньше, но появляются свои побочные продукты.

Схема обычно двухступенчатая: основное обеззараживание свободным хлором с нормируемым временем контакта, затем перевод остатка в связанную форму для последействия.

Нормы остаточного хлора по СанПиН 1.2.3685-21

В России гигиенические нормативы задаёт СанПиН 1.2.3685-21. Для питьевой воды централизованного водоснабжения нормируется остаточный хлор перед подачей в распределительную сеть.

Таблица 3. Остаточный хлор в питьевой воде по СанПиН 1.2.3685-21

Норматив устроен как коридор, а не как предел «чем меньше, тем лучше»: ниже нижней границы вода теряет защиту в сети, выше верхней растут привкус, запах и побочные продукты. Появился и норматив на суммарное содержание свободного и связанного хлора, раньше формы нормировались только по отдельности.

Для воды бассейнов действуют свои цифры: остаточный свободный хлор не менее 0,3 мг/л, связанный хлор не более 0,2 мг/л, pH в диапазоне 7,2-7,6.

Для сравнения, ВОЗ в руководстве по качеству питьевой воды указывает для хлора нормативное значение 5 мг/л и отдельно отмечает, что это величина с большим запасом, а обеззараживание воды важнее опасений по остаточному хлору.

Побочные продукты хлорирования и их нормирование

Активный хлор реагирует с микробами, а заодно и с природной органикой воды. Так образуются побочные продукты хлорирования, и самая известная их группа это тригалометаны: хлороформ, бромдихлорметан, дибромхлорметан и бромоформ.

ВОЗ устанавливает для них отдельные нормативные значения: хлороформ 300 мкг/л, бромдихлорметан 60 мкг/л, дибромхлорметан 100 мкг/л, бромоформ 100 мкг/л. В российском СанПиН 1.2.3685-21 предельная концентрация хлороформа в питьевой воде составляет 0,06 мг/л, то есть 60 мкг/л, это в пять раз строже норматива ВОЗ.

Второй сюжет это хлораты. Растворы гипохлорита медленно разлагаются при хранении, особенно в тепле, и часть активного хлора превращается в хлорат-ион. Провизорное нормативное значение ВОЗ для хлората 0,7 мг/л. Отсюда требования к хранению реагента: прохладное тёмное помещение и ограниченный срок, а не запас на год.

Важная оговорка: практика водоподготовки исходит из того, что риск от невыполненного обеззараживания несопоставимо выше риска побочных продуктов. Их не устраняют отказом от хлора, а снижают: убирают органику до хлорирования, подбирают дозу и переходят на связанный хлор для последействия.

Где применяют гипохлорит натрия, кроме водоканала

Применение гипохлорита натрия шире водопровода: дезинфекция помещений и оборудования, обработка стоков, отбелка, вода бассейнов, разовое обеззараживание автономных источников.

Таблица 4. Дозы активного хлора при обеззараживании сооружений

Как это выглядит на практике для колодца. Сначала считают объём воды: площадь зеркала умножают на глубину водяного слоя. Затем от объёма считают количество реагента по заданной дозе и фактическому содержанию активного хлора в препарате. Раствор вносят, воду перемешивают, колодец закрывают крышкой и не разбирают воду на время контакта. После этого воду откачивают, пока не исчезнет резкий запах, и через несколько дней сдают анализ. Схемы постоянной очистки разобраны в статье про очистку воды из колодца.

Шоковое хлорирование скважины и системы водоснабжения это та же идея в дозе, кратно превышающей рабочую, с обязательной последующей промывкой. Его делают, чтобы снять биоплёнку со стенок труб и оборудования, а не как постоянный режим. После шоковой обработки воду нельзя пить до промывки и контроля остаточного хлора.

В постоянном режиме на скважинах гипохлорит подают насосом-дозатором в трубу перед накопительным баком: дозу задают по расходу воды, бак работает как камера контакта, а остаточный хлор потом снимают угольным фильтром. Альтернатива без реагента и побочных продуктов это обеззараживание воды ультрафиолетом.

Опасность, техника безопасности и хранение

Концентрированный раствор гипохлорита натрия это едкое вещество. ГОСТ 11086-76 прямо указывает: это окислитель, который вызывает раздражение кожи и слизистых, при попадании на кожу может вызвать ожоги, а в глаза привести к слепоте. Работают с ним в защитных очках, резиновых перчатках и фартуке.

Чего нельзя делать ни при каких условиях.

• Нельзя смешивать гипохлорит с кислотами и кислотными чистящими средствами: реакция идёт с бурным выделением газообразного хлора, отравление возможно в закрытой ванной за минуты.
• Нельзя смешивать его со средствами на основе аммиака, при этом образуются летучие хлорамины, которые сильно раздражают дыхательные пути.
• Нельзя хранить его рядом с горючими и органическими материалами, потому что это окислитель.
• Нельзя греть раствор и держать на солнце. Выше 35 градусов гипохлорит разлагается с образованием хлоратов и выделением кислорода, а слабощелочной раствор устойчив только в прохладе и темноте.

По требованиям стандарта вещество хранят в гуммированных или покрытых коррозионно-стойкими материалами ёмкостях, защищённых от солнечного света, полиэтиленовые бочки в закрытых неотапливаемых складах. Раствор теряет активность сам по себе: ГОСТ допускает потерю до 30% первоначального содержания активного хлора уже через 10 суток со дня отгрузки. Отсюда практический вывод: покупать реагент малыми партиями и пересчитывать дозу по фактической концентрации, а не по надписи на таре.

Как убрать хлор из воды дома

Остаточный хлор в кране нужен для безопасности, но пить воду с запахом хлора неприятно, и на вкусе чая и кофе он тоже сказывается. Работают три способа.

• При отстаивании в открытой ёмкости свободный хлор частично уходит с испарением за несколько часов. Способ бесплатный, но медленный, и вода в открытой посуде тем временем набирает пыль и микробы из воздуха.
• При нагреве и кипячении свободный хлор улетает быстрее, зато в горячей воде часть органики успевает превратиться в побочные продукты хлорирования.
• Основной рабочий вариант это активированный уголь. Он не задерживает хлор как сито, а восстанавливает его химически, поэтому убирает и запах, и привкус. Подробно механизм разобран в статье про активированный уголь.

Отдельно про хлорамины: отстаиванием они практически не уходят, потому что летучесть у них намного ниже, чем у свободного хлора. Угольный картридж снимает их тоже, но требует значительно большего времени контакта, поэтому под хлораминированную воду ставят каталитический уголь или увеличивают объём загрузки. Если кран пахнет даже после фильтра, проверьте ресурс картриджа. Обзор бытовых решений есть в материале про то, как очистить воду из крана дома.

Короткие ответы на частые вопросы (FAQ)

Гипохлорит натрия это хлорка или нет?

По сути да: это жидкая форма хлорсодержащего дезинфицирующего средства, и активное начало у них одно, активный хлор. Разница в форме выпуска, концентрации и чистоте.

Как правильно, гипохлорит или гипохлорид?

Правильно гипохлорит натрия, NaClO. «Гипохлорид» это ошибка: суффикс «ид» относится к соединениям без кислорода, как хлорид натрия NaCl.

Гипохлорит натрия это щёлочь или кислота?

Само вещество это соль, но раствор щелочной. Так получается из-за гидролиза и из-за свободной щёлочи, которую оставляют для устойчивости раствора: pH концентрата около 12-13.

Какая марка нужна для воды?

Марка А по ГОСТ 11086-76: не менее 190 г/дм3 активного хлора и не более 0,02 г/дм3 железа. Марка Б по стандарту предназначена для витаминной промышленности и отбеливания ткани.

Можно ли обеззаразить колодец белизной?

Так делают, но это лотерея: концентрация активного хлора ниже и падает при хранении, в составе бывают добавки, а документа на применение для питьевой воды нет. Для воды берут препарат с известным содержанием активного хлора и инструкцией.

Сколько гипохлорита нужно на 1 м³ воды?

Считают не по объёму реагента, а по нужной дозе активного хлора. Для питьевой воды рабочие дозы это единицы миллиграммов на литр с выходом на остаточный хлор 0,3-0,5 мг/л, для разовой дезинфекции колодца 100-150 мг активного хлора на литр. Точное количество раствора зависит от его фактической концентрации и от того, сколько хлора «съест» органика в воде, поэтому дозу подбирают по анализу и контролю остаточного хлора.

Гипохлорит натрия опасен для человека?

Концентрированный раствор да: он вызывает ожоги кожи и глаз, а при смешивании с кислотой выделяет хлор. В дозах водоподготовки опасности нет, но остаются привкус, запах и побочные продукты хлорирования, которые нормируются отдельно.

Почему вода из крана пахнет хлором, если хлор уже сработал?

Чаще пахнут не свободный хлор, а хлорамины, связанная форма, которую специально оставляют для защиты воды в трубах. Они устойчивы и живут в сети дольше.

Чем заменить хлор в водоподготовке?

Ультрафиолет и озон обеззараживают без побочных хлорорганических продуктов, но не дают последействия в трубах, поэтому в централизованном водоснабжении полностью заменить остаточный хлор они не могут.

Что делать, если вода пахнет хлором

Сначала понюхайте холодную воду сразу из крана и после пяти минут слива: если запах держится постоянно, запросите в управляющей компании или водоканале протокол по остаточному хлору и сверьте его с коридором СанПиН 1.2.3685-21. Для дома и офиса поставьте угольный фильтр под мойку, лучше из каталитического угля, если ваш водоканал использует хлорамины. Покупая гипохлорит для бассейна или дезинфекции, берите марку А по ГОСТ 11086-76, храните канистру в прохладе и темноте, отдельно от кислотных и аммиачных средств.