Dwutlenek chloru – dezynfekcja

Poszukiwania skutecznych sposobów dezynfekcji wody przyczyniły się do tego, że dwutlenek chloru został uznany za najlepsze rozwiązanie ze względu na swoje właściwości.  Dwutlenek chloru to preparat stosowany głównie do usuwania skażeń mikrobiologicznych oraz kontroli nad rozwojem grzybów, pleśni, biofilmu i śluzu.

Unikalny i wszechstronny biocyd o selektywnych właściwościach biobójczych. Selektywność, polegająca na bardzo skutecznym działaniu odkażającym (dezynfekującym) w stosunku do mikroorganizmów, a bezpiecznym dla roślin, zwierząt i ludzi (w odpowiednim stężeniu).

Czym jest dwutlenek chloru?

To biocyd utleniający i toksyna metaboliczna. Zabija on mikroorganizmy, zakłócając proces transportu składników odżywczych (a nie procesy metaboliczne), który odbywa się przez ich ściany komórkowe. W temperaturze pokojowej i przy ciśnieniu 1 atm ma postać żółtopomarańczowego gazu. Z kolei w temperaturze 11°C skrapla się.

Jak działa dwutlenek chloru?

Niewątpliwą zaletą dwutlenku chloru jest to, że – w przeciwieństwie do chloru i ozonu – wchodzi on w reakcję tylko:

  • ze zredukowanymi związkami siarki,
  • z aminami drugiego i trzeciego rzędu,
  • innymi mocno zredukowanymi i reaktywnymi związkami organicznymi.

Oznacza to w praktyce, że wystarczą o wiele mniejsze dawki tego związku, aby osiągnąć bardziej stabilne pozostałości, niż ma to miejsce w przypadku ozonu czy chloru. Odpowiednio zastosowany może mieć bardziej skuteczne działanie w wodach o dużym ładunku materii organicznej aniżeli ozon czy chlor. Dezynfekcja dwutlenkiem chloru jest więc przynajmniej tak efektywna jak chlorem przy zastosowaniu znacznie niższego stężenia.

Warto jako ciekawostkę dodać, że ClO2 pierwszy raz do uzdatniania wody użyto w latach 40-tych XX wieku w Stanach Zjednoczonych. Na początku ten roztwór wykorzystywano do usuwania naturalnych substancji organicznych i do utleniania związków żelaza i manganu. W Polsce dwutlenek chloru na szerszą skalę używany jest od początku lat 90-tych XX w.

Wytwarzanie dwutlenku chloru

Dwutlenek chloru można otrzymać następującymi metodami:

  • Reakcja chlorynów z chlorem gazowym, chlorowodorem lub podchlorynem w obecności chlorowodoru (otrzymywanie w warunkach laboratoryjnych)
  • Reakcja kwasu siarkowego z chloranami (otrzymywanie dwutlenku chloru jako produktu ubocznego, również w warunkach laboratoryjnych)
  • Redukcja chloranów (w środowisku silnie kwasowym)- metoda stosowana w przemyśle

Właściwości dwutlenku chloru

Dwutlenek chloru wykazuje o wiele lepsze właściwości utleniające niż chlor, zwłaszcza, że skutecznie niszczy wszelkiego rodzaju substancje organiczne, wirusy oraz przetrwalniki bakterii, które nie są unicestwiane przez chlor. Dodatkową zaletą dwutlenku chloru jest to, że nie przyczynia się do powstawania trujących związków chloroorganicznych (AOX) oraz trihalometanów.

Wzór: ClO2
Masa: 67,45 g/mol
Kolor w formie gazu: pomarańczowozielony, żółtozielony, żółtopomarańczowy
Kolor w formie cieczy: czerwonobrązowy
Kolor w formie stałej: pomarańczowoczerwony

Najważniejsze właściwości dwutlenku chloru:

  • stanowi względnie stabilną cząsteczkę typu rodnikowego,
  • posiada dobrą rozpuszczalność w wodzie (ok. 10 razy lepszą niż chlor),
  • nie reaguje z NH3 i NH4+,
  • ma właściwości paramagnetyczne,
  • skutecznie niszczy fenole oraz prekursory THM,
  • wykazuje dużą efektywność przy niskim stężeniu,
  • nie ma wyraźnego zapachu.

Zalety dwutlenku chloru:

  • Skuteczny w zwalczaniu bakterii, wirusów, grzybów i pleśni (w szerokim zakresie pH), takich jak:
    Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas), Staphylococcus aureus (Staph), Salmonella enterica (Salmonella), Cryptosporidium parvum i Giardia lamblia, Listeria monocytogenes, która jest prątkobójcza i skuteczna przeciwko Mycobacterium bovis, BCG,Canine parvovirus ATCC VR-2017, HIV-1 (AIDS Virus) HTLV-IIIB, Mouse hepatitis virus MHV-A59, Minute virus of mice MVM-P, Rat coronavirus RCV-SDA-681, Parainfluenza virus, Type 1 ATCC VR-105 SENDEI/52
  • Poprawia smak i zapach wody – stosowany do dezynfekcji wody przeznaczonej do spożycia (pitnej) dla ludzi i zwierząt, niszczy fenole, prekursory THM (Trihalogenometany), jest również skuteczny w usuwaniu związków żelaza i manganu, szczególnie związków kompleksowych.
  • Posiada przedłużony efekt bakteriobójczy, dzięki któremu po zakończonym procesie odkażania skutecznie chroni przed drobnoustrojami.
  • Przyczynia się do przedłużenia trwałości produktów spożywczych – przez redukcję i kontrolę mikroorganizmów odpowiedzialnych za procesy gnilne i tworzenie pleśni.
  • Skuteczność dwutlenku chloru jest niezależna od pH, temperatury oraz twardości wody.
  • Stosowany w małym stężeniu jest nietoksyczny i bezpieczny dla ludzi, zwierząt i roślin.
  • Woda uzdatniana dwutlenkiem chloru jest nieszkodliwa dla roślin w czasie ich uprawy – zapewnia profilaktyczną kontrolę nad rozwojem mikroorganizmów ograniczając rozwój chorób, przyczynia się do wielkości i jakości uprawy szklarniowej: roślin, warzyw, grzybów (boczniak, pieczarka) etc.
  • Woda z dodatkiem dwutlenku chloru posiada pozytywny wpływ na profilaktykę zdrowotną hodowli zwierzęcej (bydło, trzoda chlewna, drób..) zaobserwowano zwiększenie przyrostu wagi oraz obniżenie zachorowalności stada.
  • Udowodniono ponad wszelką wątpliwość, że dwutlenek chloru jest najskuteczniejszy w zwalczaniu Legionelli i biofilmu w instalacjach wodnych.
  • Jest całkowicie biodegradowalny.

Skuteczność dezynfekcji dwutlenkiem chloru

W przeciwieństwie do innych środków chemicznych, dwutlenek chloru posiada silną zdolność penetracji biofilmu – zakłóca transport substancji odżywczych przez ścianę komórkową, a co za tym idzie – niszczenia bakterii Legionella i innych mikroorganizmów w nim zagnieżdżonych. Podczas dezynfekcji tym środkiem uszkadzana jest błona komórkowa i zaburzona zostaje synteza białek.

Kolejnymi zaletami, na które chcielibyśmy zwrócić uwagę, są brak potrzeby stosowania dużych stężeń oraz mały wpływ temperatury i pH wody na jego skuteczność.

Dwutlenek chloru posiada jeszcze wiele innych cennych właściwości, które wyróżniają go na tle innych środków dezynfekujących. Są to:

  • większa skuteczność od chloru w zakresie niszczenia zarodników, bakterii, glonów, grzybów czy wirusów,
  • bardzo duża skuteczność bakteriobójcza w szerokim zakresie pH (4,0 – 10,0),
  • lepsza rozpuszczalność w wodzie,
  • stosunkowo krótki czas kontaktu wymagany dla ClO2,
  • w przeciwieństwie do chloru nie powoduje korozji, która powstaje przy zastosowaniu chloru w większych stężeniach,
  • nie wchodzi w reakcję z amoniakiem (NH3) lub NH4+,
  • lepiej od chloru usuwa związki żelaza i magnezu,
  • niszczy fenole i nie posiada wyraźnego zapachu,
  • niszczy prekursory THM,
  • promuje koagulacje.

Stosowanie dwutlenku chloru

Dwutlenek chloru – chlorine dioxide ma  zastosowanie w:

  • instalacjach wodnych w celu usuwania biofilmu i redukcji mikroorganizmów np. zwalczanie Legionelli w wodzie,
  • dezynfekcji jaj i inkubatorów,
  • w dezynfekcji pieczarkarni oraz w profilaktyce i zwalczaniu chorób bakteryjnych w produkcji pieczarek,
  • uzdatnianiu wody pitnej i technologicznej parowników i zbiornikach chłodząco – czyszczących oraz przy produkcji lodu,
  • dezynfekcji mięsa, tuszek drobiowych, warzyw oraz owoców,
  • browarnictwie (dezynfekcja kadzi, tanko fermentorów itp),

Dwutlenek chloru zaleca się głównie do dezynfekcji tych wód, które mają małe zapotrzebowanie na chlor. Środek ten do dezynfekcji można produkować w miejscu zastosowania. Wykorzystuje się do tego specjalne urządzenie. Jest to generator dwutlenku chloru. Drugim sposobem jest zakup gotowego roztworu w stabilizowanej formie i aktywowanie go przed użyciem.

Dwutlenek chloru ma bardzo szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach. Roztwór ClOwykorzystywany jest m.in. do:

  • zapobieganie i zwalczanie Legionelli – kiedy inne środki nie są skuteczne, ClOzapobiega w rozwoju i zwalcza tę bakterię,
  • usuwania i kontroli rozwoju błony biologicznej – dwutlenek chloru skutecznie usuwa błonę biologiczną z systemów wodnych (powierzchni urządzeń i ścianek rur) i, jeśli jest dawkowany w sposób ciągły, zapobiega jej tworzeniu się. W błonie biologicznej mają bezpieczne schronienie różne mikroorganizmy takie jak np. Listeria, E.Coli czy wspomniana już Legionella,
  • dezynfekcji wody przeznaczonej do spożycia i ciepłej użytkowej – w przeciwieństwie do chloru ma większą efektywność bakteriobójczą oraz w zakresie niszczenia zarodników, bakterii, wirusów i innych patogenów,
  • czyszczenia warzyw i owoców – ClO skutecznie radzi sobie z zabijaniem rodników, wirusów, pleśni, grzybów, które mogą pojawiać się w tych lub na tych produktach. Jednocześnie nie wpływa na ich smak, zapach czy wygląd. Używa się go m.in. do ziemniaków, sałaty, jabłek, owoców cytrusowych,
  • ochrony układów chłodzenia – związek ten pełni rolę silnego środka odkażającego i dezynfekującego, zapobiega powstawaniu błony biologicznej i usuwa ją. Powoduje powstawanie minimalnej korozji, w przeciwieństwie do innych środków. Użyty w formie sprayu łatwiej dociera do wszystkich miejsc chłodni kominowej. Wpływ ClOna środowisko naturalne jest minimalny;
  • ochrony „scrubbers” (płuczek ciśnieniowych) – to urządzenia ciśnieniowe, w których cyrkuluje woda. Dodawany do niej dwutlenek chloru od razu wchodzi w reakcję np. ze związkami, które powodują nieprzyjemny zapach lub innymi, które znajdują się w powietrzu.