La clorurazione può essere effettuata aggiungendo gas cloro all'acqua o aggiungendo sodio o ipoclorito di calcio. Il gas di cloro si dissolve parzialmente in acqua per formare ioni idrogeno (H +), ioni cloruro (Cl-) e acido ipocloroso (HOCl). L'ipoclorito di sodio o calcio si dissolve parzialmente per formare l'acido ipocloroso e quindi parte dell'acido ipocloroso forma ioni di ipoclorito e ioni di idrogeno.
Il rapporto tra la quantità di ciascuna forma di cloro dipende dal pH e dalla temperatura.
Al di sotto di pH 2 circa la metà del cloro è Cl2 e metà è acido ipocloroso. Tra pH 2 e pH 7,2 più della metà del cloro è presente come ipoclorito. Approssimativamente il 70% è acido ipocloroso e il 30% è ipoclorito a pH intorno a 7. Sopra pH 7,2 lo ione di ipoclorito inizia a predominare.
L'acido ipocloroso è il disinfettante di gran lunga migliore quindi l'acqua deve essere da qualche parte inferiore a pH 7,2. La capacità disinfettante del cloro si riduce notevolmente all'aumentare del pH.
Le due specie chimiche formate dal cloro in acqua, acido ipocloroso e ione ipoclorito, sono comunemente indicate come cloro "disponibile gratuitamente".
Il cloro libero testato con strisce reattive o con un kit di analisi è composto da 2 parti, acido ipocloroso e ione ipoclorito. Pertanto, quando si esegue il test per il cloro, è necessario testare il pH dell'acqua per determinare l'efficacia della disinfezione. La regola generale da applicare è .. avere il pH a 7.2 o inferiore per una buona disinfezione.
Di solito non tutto il cloro esiste come cloro libero. Dipende da quanta sostanza organica, in particolare la materia organica azotata, è presente. Il cloro reagisce con ammoniaca o ammine organiche per formare clorammine . Questo cloro è chiamato cloro combinato. Le cloramine hanno un potere disinfettante inferiore rispetto al cloro libero ma hanno il vantaggio di essere più persistenti.
L'individuazione di un valore per il cloro combinato viene generalmente effettuata indirettamente misurando il cloro libero e quindi totale. Il cloro combinato si ottiene sottraendo il valore di cloro libero dal valore di cloro totale. Potrebbe esserci un alto valore totale ma una lettura libera bassa. Ciò significa che gran parte del cloro è legato come cloro combinato ed è quindi meno efficace per la disinfezione.
Metodo DPD. Il metodo più comune per il cloro libero è il metodo DPD. A pH neutro vicino al pH, il DPD ossida il composto di colore magenta. Tuttavia questo metodo funziona solo con bassi livelli di cloro fino a circa 10 ppm. A livelli di cloro più alti la reazione procede oltre i composti color magenta con un "sbiancamento" del colore più profondo.
Normalmente le clorammine reagiscono lentamente con DPD. Per includere clorammine nei test che utilizzano DPD, alcuni di ioduro vengono aggiunti prima del DPD. Lo ioduro reagisce con le clorammine formando un composto che reagirà con DPD per formare un colore magenta. Quindi, dopo l'aggiunta di ioduro alla soluzione di test e dopo l'aggiunta di DPD, il colore finale rappresenterà il cloro libero e combinato. Questo è chiamato cloro totale. Quindi per trovare il solo cloro combinato, vengono eseguiti due test, uno con ioduro e l'altro senza ioduro aggiunto.
In una variante del test DPD, piuttosto che fare affidamento sulla misurazione visiva o strumentale dell'intensità del colore magenta, alcuni kit utilizzano una titolazione. Funziona sia per i componenti gratuiti che combinati. Il titolante è un agente riducente che converte il composto colorato magenta per formare una soluzione incolore. Il cloro è calcolato dalla quantità di titolante utilizzata.
Metodo iodometrico. Per livelli più elevati di cloro viene talvolta utilizzata una titolazione iodometrica. Questo metodo verifica il cloro totale. Il cloro nella soluzione di test ossida alcuni ioduri che sono stati aggiunti. Questo forma un complesso di iodio che reagisce poi con un indicatore come l'amido. La soluzione viene titolata con un agente riducente su un colore chiaro. Questo metodo è soggetto a interferenze da altri agenti ossidanti che possono essere presenti separatamente dal cloro.
Metodo perossidasi per cloro ad ampio spettro. In questo metodo il cloro ossida un indicatore in presenza di un enzima perossidasi. Questo metodo è stato proposto per l'uso in strisce di indicatori di cloro. Il risultato è riportato come cloro libero Cl2 in ppm. Le strisce reattive che utilizzano questo metodo possono anche essere utilizzate per testare i perossidi. Se il campione contiene clorammine, queste possono essere convertite in cloro libero in condizioni acide in presenza di ioni ioduro e un catalizzatore di perossidasi. Il risultato è quindi il cloro totale. Sono stati proposti metodi per convertire le clorammine su una parte di una striscia reattiva in modo tale da ottenere un risultato per cloro libero, cloro totale e quindi per sottrazione di cloro combinato.
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