Окисление
ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ МАРГАНЦА И ЖЕЛЕЗА
Диоксид хлора вступает в эффективные окислительно-восстановительные реакции с марганцем (II), окисляя его до марганца (IV). Продуктом реакции является выпадающий осадок оксида марганца. Так как хлорид-анион может вступать в реакцию с Mn (II), то всю реакцию окисления можно представить следующим образом:
2ClO2 + 5Mn2+ + 6H2O -> 5MnO2 + 12H+ + 2Cl-
Представленная реакция отличается высокой скоростью протекания и интенсивностью. Спустя пять минут после начала взаимодействия веществ более 99% оксида марганца можно удалить при помощи фильтрования раствора. Прохождению реакции способствует больше слабощелочная, чем кислая среда.
Для того чтобы окислить 1 мг марганца, понадобится 2,5 мл диоксида хлора при уровне кислотности pH>7.
Диоксид хлора вступает в эффективные окислительно-восстановительные реакции с двухвалентным железом, окисляя его до трехвалентного железа. Продуктом реакции является выпадающий осадок гидроксида железа (III). Так как хлорид-анион может вступать в реакцию с двухвалентным железом, то всю реакцию окисления можно представить следующим образом:
ClO2 + 5Fe2+ + 13H2O -> 5Fe(ОH)3 + Cl- + 11H+
Образующийся в результате реакции осадок устраняется при помощи фильтрования раствора. Способствует течению реакции либо нейтральная, либо слабощелочная среда.
Для того чтобы окислить 1 мг железа, понадобится 1,3 мг диоксида хлора при уровне кислотности pH>5.
ОКИСЛЕНИЕ СУЛЬФИДОВ (СЕРОВОДОРОДА) ДИОКСИДОМ ХЛОРА
Диоксид хлора с большой эффективностью применяется для очистки воды от сульфидов, в том числе сероводорода. Данные вещества встречаются практически в любой водной системе. Сульфиды отрицательно влияют на органолептические характеристики воды – вкус и запах. Выделяются сульфиды (сероводород) в процессе восстановительных реакций, протекающих при разложении бактерий и микроорганизмов и биохимическом окислении органических веществ.
Наличие сульфидов в сточных водах может стать причиной износа и коррозии трубопровода. В большинстве случаев поражается оборудование предприятий металлургической, пищевой, химической промышленности, производства сульфатной целлюлозы.
Реакция протекает при небольшом количестве взаимодействующих веществ при уровне кислотности pH = 6,8 – 8,5. В результате реакции образуется взвесь коллоидной серы.
Представить реакцию можно следующим образом: 2ClO2 + S2- -> SO42- + 2Cl-
Для того чтобы мгновенно окислить 1 мг сероводорода, необходимо 5,2 мг диоксида хлора.
С целью удаления из воды серы, получающейся в результате течения химической реакции, необходимо провести коагуляцию и фильтрование. Чтобы устранить неприятный запах после хлорирования, воду можно пропустить через фильтры с активированным углем.
Диоксид хлора нередко используется для селективного окисления органических сульфидов до сульфоксидов. Последние широко используются в роли флотореагентов, селективных растворителей и физиологически активных веществ.
ОКИСЛЕНИЕ АЗОТОСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ
Диоксид хлора не вступает в реакции с аммиаком, однако может окислить нитрит до нитрата.
ОКИСЛЕНИЕ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Диоксид хлора способен вступать в окислительные реакции с органическими веществами, что широко используется в водопроводных системах с целью устранения неприятного запаха, причиной которого являются различные органические соединения и продукты их распада.
Фенольные соединения с легкостью реагируют с диоксидом хлора в случае, если они выступают в качестве феноксид-анионов (в роли депротонированного соединения). Поскольку такие соединения реагируют легче, то скорость протекания реакции во многом зависит от уровня кислотности среды, т.е. чем выше уровень pH, тем быстрее будет протекать реакция. Данная особенность диоксида хлора позволяет использовать его для улучшения органолептических свойств воды.