Cloración de agua salada - Salt water chlorination
La cloración del agua salada es un proceso que utiliza sal disuelta (1000–36,000 ppm o 1–36 g / L ) para la cloración de piscinas y jacuzzis. El generador de cloro (también conocido como celda de sal, generador de sal, clorador de sal o SWG) utiliza la electrólisis en presencia de sal disuelta para producir cloro gaseoso o sus formas disueltas, ácido hipocloroso e hipoclorito de sodio , que ya se utilizan comúnmente como agentes desinfectantes. en piscinas. El hidrógeno también se produce como subproducto.
Distinción de la cloración de piscinas tradicional
La presencia de cloro en las piscinas tradicionales se puede describir como una combinación de cloro disponible libre (FAC) y cloro disponible combinado (CAC). Mientras que el FAC se compone del cloro libre disponible para desinfectar el agua, el CAC incluye las cloraminas , que se forman por la reacción del FAC con las aminas (introducidas en la piscina por la transpiración humana, la saliva, el moco, la orina y otros agentes biológicos. y por insectos y otras plagas). Las cloraminas son responsables del "olor a cloro" de las piscinas, así como de la irritación de la piel y los ojos. Estos problemas son el resultado de niveles insuficientes de cloro libre disponible e indican una piscina que debe recibir un "choque" con la adición de 5 a 10 veces la cantidad normal de cloro. En las piscinas de agua salada, el generador utiliza la electrólisis para producir cloro libre de forma continua. Como tal, una piscina de agua salada o un jacuzzi en realidad no está libre de cloro; simplemente utiliza sal agregada y un generador de cloro en lugar de la adición directa de cloro. También quema las cloraminas de la misma manera que el choque tradicional (oxidante). Al igual que con piscinas tradicionalmente clorados, agua salada piscinas deben ser controlados a fin de mantener la química del agua adecuada. Los niveles bajos de cloro pueden ser causados por sal insuficiente, configuración incorrecta (baja) de generación de cloro en la unidad SWG, demanda de cloro más alta de lo normal, estabilizador bajo, exposición al sol, velocidad de bomba insuficiente o problemas mecánicos con el generador de cloro. El recuento de sal se puede reducir debido a salpicaduras, retrolavado y dilución a través del agua de lluvia.
Preocupaciones de salud
La investigación ha demostrado que debido a que las piscinas de agua salada todavía usan desinfección con cloro, generan los mismos subproductos de desinfección (DBP) que están presentes en las piscinas tradicionales. Los más preocupantes son las halocetonas y los trihalometanos (THM), cuya forma predominante es el bromoformo . En algunas piscinas públicas de agua salada se han encontrado niveles muy altos de bromoformo (hasta 1,3 mg / litro o 13 veces los valores de referencia de la Organización Mundial de la Salud) .
Los fabricantes han estado produciendo generadores de cloro de agua salada en los Estados Unidos desde principios de la década de 1980, y aparecieron comercialmente en Nueva Zelanda a principios de la década de 1970 (el Aquatech IG4500).
Operación
La celda del clorador consta de placas de titanio paralelas recubiertas de rutenio y, a veces, de iridio . Los modelos más antiguos utilizan placas perforadas (o de malla) en lugar de placas sólidas. La electrólisis atrae naturalmente calcio y otros minerales a las placas. Por lo tanto, dependiendo de la química del agua y la magnitud del uso, la celda requerirá una limpieza periódica en una solución ácida suave (1 parte de HCl por 15 partes de agua) que eliminará la acumulación de cristales de compuestos de calcio , como carbonato de calcio o nitrato de calcio. La acumulación excesiva puede reducir la eficacia de la célula. Hacer funcionar el clorador durante períodos prolongados con una cantidad insuficiente de sal en la piscina puede quitar el revestimiento de la celda, lo que luego requiere un reemplazo costoso, al igual que el uso de un lavado ácido demasiado fuerte.
Las piscinas de agua salada también pueden requerir un estabilizador ( ácido cianúrico ) para ayudar a evitar que los rayos ultravioleta del sol descompongan el cloro libre en la piscina. Los niveles habituales son de 20 a 50 ppm. También requieren que el pH se mantenga entre 7.2 y 7.8, siendo el cloro más efectivo si el pH se mantiene más cerca de 7.2. Los niveles medios de sal suelen estar en el rango de 3000 a 5000 ppm, mucho menos que el océano, que tiene niveles de sal de alrededor de 35 000 ppm. En las piscinas, la sal se vierte típicamente en el fondo y se barre con el cepillo de la piscina hasta que se disuelve; Si se permite la entrada de salmuera concentrada en el sistema de agua de retorno, la celda del clorador puede funcionar mal debido a la sobreconductividad.
La cloración del agua salada produce un exceso de iones hidroxilo, y esto requiere la adición frecuente de ácido clorhídrico (HCl, también conocido como ácido muriático ) para neutralizar la alcalinidad. La química inicial del cloro es la siguiente.
4NaCL -> 4Na + + 4Cl- La sal se disuelve en agua.
4Na + + 4Cl- -> 4Na + 2Cl2 Por electrólisis.
4Na + 4H20 -> 4Na + + 4OH- + 2H2 Reacción de sodio metálico con agua.
2Cl2 + 2H2O -> 2HClO + 2H + + 2Cl- Hidrólisis de cloro gaseoso acuoso.
2HClO -> HClO + ClO- + H + Disociación de ácido hipocloroso a pH 7.5 y 25C.
4NaCl + 3H2O -> 4Na + + HClO + ClO- + OH- + 2Cl- + 2H2 Neto de todos los anteriores.
Adición de ácido clorhídrico para restaurar el pH a 7.5
HCl + 4Na + HClO + ClO- + OH- + 2Cl- + 2H2 -> HClO + OCl- + H2O + 4Na + + 3Cl- + 2H2.
4NaCl + HCl + 2H20 -> HClO + OCl- + 4Na + + 3Cl- + 2H2 Neto de los dos últimos.
Beneficios y desventajas
Los beneficios de los sistemas de sal en las piscinas son la conveniencia y el suministro constante de desinfectante a base de cloro puro. La reducción de las cloraminas irritantes frente a los métodos tradicionales de cloración y el efecto "suavizante" de la electrólisis que reduce los minerales alcalinos disueltos en el agua también se perciben como beneficios. Para algunas personas sensibles al cloro, estos sistemas pueden ser menos ofensivos. Las piscinas de agua salada son más baratas de mantener durante todo el año, ya que la sal es significativamente más barata que los cloro comerciales.
Las desventajas son el costo inicial del sistema, el mantenimiento y el costo de las celdas de reemplazo. La sal es corrosiva y dañará algunos metales y algunas piedras mal selladas. Sin embargo, como la concentración salina ideal de una piscina clorada con sal es muy baja (<3500ppm, el umbral para la percepción humana de la sal por gusto; el agua de mar es aproximadamente diez veces esta concentración), el daño suele ocurrir debido a un mantenimiento inadecuado de la química de la piscina. o mantenimiento inadecuado de la celda electrolítica. Los fabricantes de equipos para piscinas normalmente no garantizan los productos de acero inoxidable dañados por piscinas salinas. La acumulación de precipitados de calcio y otros álcalis se producirá de forma natural en la placa del cátodo y, a veces, en la piscina misma como " incrustaciones ". Es necesario un mantenimiento regular de la celda; si no lo hace, se reducirá la eficacia de la célula. Ciertos diseños de cloradores salinos utilizan un método de "polaridad inversa" que cambiará regularmente las funciones de los dos electrodos entre ánodo y cátodo, haciendo que esta acumulación de calcio se disuelva del electrodo acumulado. Dichos sistemas reducen, pero no eliminan, la necesidad de limpiar la celda electrolítica y la aparición de incrustaciones de calcio en el agua.
A medida que se genera cloro, el pH aumentará, lo que hará que el cloro sea menos efectivo. Muchos sistemas con automatización química pueden detectar el aumento del pH e introducir automáticamente CO2 o ácido clorhídrico para devolver el pH al nivel objetivo.
Los sistemas de automatización también administrarán los niveles de desinfectante al monitorear los niveles de ORP o redox del agua. Esto permite que solo se genere la cantidad necesaria de cloro en función de la demanda.
Se puede usar bromuro de sodio en lugar de cloruro de sodio , que produce una acumulación de bromo. Los beneficios y desventajas son los mismos que los de un sistema de sal. No es necesario utilizar un ácido a base de cloruro para equilibrar el pH. Además, el bromo solo es efectivo como desinfectante, no como oxidante, lo que deja la necesidad de agregar un "choque" como peróxido de hidrógeno o cualquier choque a base de cloro para quemar los desechos inorgánicos y liberar los bromos combinados. Este paso adicional no es necesario en un sistema de cloruro de sodio, ya que el cloro es efectivo como desinfectante y oxidante. Un usuario solo necesitaría "superclorar" o aumentar la producción de cloro de la celda ocasionalmente. Eso normalmente sería menos de una vez a la semana o después de una gran cantidad de bañistas.