Chlordioxid vor Ort erzeugt

Neben anderen gibt es für die Chlordioxid-Herstellung zwei Verfahren, das Säure-Chlorit- sowie das Chlorgas-Chlorit-Verfahren.

Beim Säure-Chlorit-Verfahren läuft folgende chemische Reaktion ab:

5 NaClO2 + 4 HCl > 4 ClO2 + 5 NaCl + 2 H2O

In Abhängigkeit von der zu erzeugenden Chlordioxid-Menge setzt man in der Regel eine Natriumchlorit-Lösung mit einer Konzentration von 7,5 Gew.-% und eine Salzsäure-Lösung um. Letztere hat eine Konzentration von 9 Gew.-%. Beide Komponenten werden in einem Volumenverhältnis von 1:1 in den Reaktor gefÖrdert. Nach einer definierten Reaktionszeit entsteht eine hochkonzentrierte Chlordioxid-Lösung. Sie enthält pro Liter etwa 20 g Chlordioxid und wird direkt am Reaktorausgang auf eine Konzentration von 2 bis 4 g/l verdünnt. Diese Chlordioxid-Konzentration ist für die meisten Anwendungen ausreichend.

Neben einer optimierten Reaktorauslegung hinsichtlich Vermischung und Verweilzeit der Ausgangsstoffe, ist ein stöchiometrischer Säureüberschuß notwendig, um hohe Chlordioxid-Ausbeuten zu erzielen.

Arbeitet man mit höherkonzentrierten Natriumchlorit- und Salzsäure-Lösungen, muß unter sichterheitstechnischen Gesichtspunkten gewährleistet sein, daß die Konzentration der entstehenden Chlordioxid-Lösungen immer kleiner als 25 g/l ist. Nur dann können unkontrollierte Zersetzungsreaktionen vermieden werden.

Die Erzeugung von Chlordioxid nach dem Chlorgas-Chlorit-Verfahren läuft nach folgender Reaktionsgleichung ab:

2 NaClO2 + Cl2 > 2 ClO2 + 2 NaCl

Hierbei wird eine Natriumchlorit-Lösung mit einer Konzentration von 24,5 Gew.-% mit einer Chlorgas-Lösung umgesetzt, die etwa 3g Chlor pro Liter enthält. Als Ergebnis der Reaktion entsteht eine Lösung mit einer Chlordioxid-Konzentration von bis zu 5 g/l. Auch hier wird mit Hilfe einer nachgeschalteten Verdünnungseinrichtung eine Chlordioxid-Konzentration von 2 bis 3 g/l eingestellt. Ein definierter Chlorüberschuß gewährleistet hohe Ausbeuten an Chlordioxid. Dieser hat keinen negativen Einfluß auf mikrobiozide Wirkung des Chloroxids. Zudem entstehen auch keine geruchsintensiven Chlorkohlenwasserstoffe, da durch das Chlordioxid die funktionellen Gruppen der organischen Wasserinhaltsstoffe so verändert werden, daß diese Nebenreaktionen nicht ablaufen können. Mit einem Chlorüberschuß von ca. 10 bis 20%, bezogen auf den stöchiometrischen Umsatz, lassen sich Chlordioxid-Ausbeuten von etwa 90 bis 95% erzielen. Durch eine weitere Erhöhung des Chlorüberschusses können diese Werte sogar noch gesteigert werden.

Eine rein stöchiometrische Umsetzung der Ausgangsstoffe ist nicht empfehlenswert, da aufgrund der Alkalität des Natriumchlorits und der Carbonathärte des Wassers nur eine unzureichende Umsetzung stattfinden würde.

Der konkrete Anwendungsfall bestimmt, welches der oben beschriebenen Verfahren zur Anwendung kommt und natürlich auch die Leistung der Chlordioxid-Anlage.

Für Desinfektionsaufgaben in der Getränke- und Nahrungsmittelindustrie kommen kompakte Anlagen mit kleinerer Leistung zur Anwendung. Da hier der Umgang mit Chlor unerwünscht ist, arbeiten die Anlagen nach dem Chlorit-Salzsäure-Verfahren.

Für den Einsatz in der Getränke- und Nahrungsmittelindustrie eignet sich die Kompaktanlage Oxiperm C 164. Der Aufbau der Anlage ist in Abbildung 4 dargestellt. Die Hauptkomponenten Reaktor, Statikmischer sowie die dazugehörigen Kontroll-, Überwachungs- und Steuereinrichtungen sind in einem Schrank untergebracht, der für die Wandmontage geeignet ist. Nach dem Starten der Anlage öffnet das Elektromagnetventil (7) und Verdünnungswasser fließt zum Statikmischer (9). Dabei setzt der Durchflußwächter (8) die Membran-Dosierpumpen (3) in Betrieb, die gleichzeitig die Salzsäure- und Natriumchloritlösung im Verhältnis 1:1 in den Reaktor leiten. Beide Lösungen haben die entsprechende Konzentration. Im Reaktor (5) entsteht eine Chlordioxid-Lösung mit einer Konzentration von 20 g/l enthält. Anschließend findet im Statikmischer die Verdünnung der Chlordioxid-Lösung auf 2 bis 4 g/l statt. Danach wird die verdünnte Chlordioxid-Lösung zur Impfstelle gefördert.

Insbesondere bei Aufbereitungsanlagen mit kleiner Leistung ist die genaue und zuverlässige Funktion der Dosierpumpen von entscheidender Bedeutung, weil die Salzsäure- und Natriumchloritlösung zum Ausgasen neigen. Dadurch kann die Dosiergenauigkeit negativ beeinflußt werden. Ein patentierter und speziell für diese Anwendungen entwickelter Doppelkammer-Dosierkopf stellt eine exakte und gasblasenfreie Zugabe der flüssigen Komponenten sicher. Induktive Dosierkontroller überwachen darüber hinaus ständig die Dosierströme. Durchflußwächter für die Chlordioxid-Lösung und das Verdünnungswasser sichern eine optimale Überwachung des Anlagenbetriebs. Ein im Anlagengehäuse eingebauter Chlordioxid-Sensor aktiviert im Falle einer Leckage einen Wasserstrahl-Absauginjektor, in dem das ausgetretene Chlordioxid im Betriebswasser aufgelöst wird.

Die Leistung der Anlage kann manuell zwischen zwischen 10 und 100% der maximalen Aufbereitungsleistung eingestellt werden. Eine Steuerung der Anlage in Abhängigkeit von der Menge des zu behandelnden Wassers ist über die Eingänge für Kontakt- und Stromsignale (0(4) bis 20 mA) möglich. Für eine kontinuierliche Regelung in Abhängigkeit von den Chlordioxid-Meßwerten, läßt sich die Anlage auf Wunsch mit einem präzisen potentiostatischen Chlordioxid-Meßsystem, einem PID-Meßverstärker und Stetigregler ausstatten.

Weitere Informationen dei 201

Dipl.-Ing. M. Ayatollahzadeh, Dipl.-Ing. (FH) R. Becker