INFORMACION Dióxido de Cloro

Dióxido de Cloro

Introducción

El dióxido de cloro (ClO2) es un desinfectante cuya capacidad biocida sobrepasa a la del cloro y sus derivados. Debido a sus cualidades oxidantes selectivas, su aplicación es una alternativa a ser considerada donde además de la desinfección se requiere mejorar la calidad organoléptica del agua. Tiene un gran efecto en el control del sabor y el olor, así como para destruir sustancias orgánicas que proporcionan color o que son precursoras de trihalometanos (THM). Por ello, se aplica especialmente cuando las aguas crudas contienen altas concentraciones de precursores, que con la cloración tradicional darían lugar a la formación de subproductos de la desinfección (SPD).

A pesar de ello, su uso como desinfectante en plantas de tratamiento se ve limitado a causa de su complejidad y sensibilidad en la producción y a su relativo costo elevado. El dióxido de cloro no se vende como un producto listo para su uso, por lo que debe generarse in situ. Además, solo se utiliza como desinfectante primario y su producción y manejo entrañan complejidad y riesgos. Por ello, no se recomienda para comunidades pequeñas con poca capacidad técnica; de allí su escasa popularidad en los países en desarrollo y su limitada aplicación en sistemas de mediano a gran porte en los países desarrollados. Posiblemente, para el medio rural de los países en desarrollo eso lo mantendrá en una prioridad baja frente a otros desinfectantes más “amistosos”, como el cloro, la radiación ultravioleta y la FLA y solo será comparable en popularidad con la también excelente pero sensible y exigente ozonización.

Una aclaración es, sin embargo, pertinente. Se está desarrollando mucha investigación sobre el dióxido de cloro y en los últimos años han aparecido nuevas tecnologías y formas de producciónque hacen que esta técnica sea una de las más activas e innovadoras junto con los métodos sinérgicos, que se detallan más adelante en el manual. Es probable que la ciencia aporte en cualquier momento un nuevo método que disminuya los inconvenientes que se presentan hoy en día y que quede como única oferta la sumatoria de todas sus cualidades y ventajas.

Propiedades del dióxido de cloro como desinfectante y descripción del método El dióxido de cloro es un gas de color verde amarillento, estable y sumamente soluble en agua hasta alcanzar concentraciones de 2%. Una de las propiedades más interesantes del dióxido de cloro es su eficacia biocida en un amplio rango de pH que va de 3 a 10 (mejor de 4 a 9). Además de sus propiedades desinfectantes, el dióxido de cloro mejora la calidad del agua potable, es decir, neutraliza olores, remueve el color y oxida el hierro y el manganeso. El dióxido de cloro es sensible a la luz ultravioleta.

Aunque han aparecido nuevas metodologías (SCD o “estabilizadas”) que pueden cambiar la actual situación, hoy el ClO2 no puede comprimirse ni distribuirse en cilindros como el cloro gaseoso ni puede transportarse debido a su inestabilidad. El producto, por lo tanto, debe producirse in situ mediante el uso de generadores especiales.

Comúnmente se genera mediante dos mecanismos: la reacción de clorito de sodio con cloro gaseoso (sistema de dos compuestos químicos) o mediante la reacción de clorito de sodio con hipoclorito de sodio y ácido sulfúrico (sistema de tres compuestos químicos).

2NaClO2 + Cl2 = 2ClO2 + 2NaCl (dos compuestos)

2NaClO2 + NaOCl + H2SO4 = 2ClO2 + NaCl + Na2SO4 + H2O (tres compuestos)

Estrictamente como desinfectante, el ClO2 presenta las siguientes ventajas:

l- Su potencial bactericida es relativamente independiente del pH entre 4 y 10.

l- Es mejor que el cloro para el tratamiento de esporas.

l-Requiere poco tiempo de contacto.

l- Tiene buena solubilidad.

l- No hay corrosión en altas concentraciones, lo que reduce los costos de mantenimiento.

l- No reacciona con amoníaco o sales de amonio.

l- Mejora la coagulación.

l- Remueve hierro y manganeso mejor que el cloro.

Las propiedades residuales del dióxido de cloro son limitadas, por tal motivo, suele emplearse el cloro como desinfectante secundario para asegurar protección adicional en el sistema de distribución.

Mecanismos de desinfección del dióxido de cloro

El dióxido de cloro existe en el agua como ClO2 (poca o ninguna disociación) y, por lo tanto, puede pasar a través de las membranas celulares de las bacterias y destruirlas. El efecto que tiene sobre los virus incluye su adsorción y penetración en la capa proteica de la cápside viral y su reacción con el RNA del virus. Como resultado, el ClO2 daña la capacidad genética del virus.

El dióxido de cloro tiene menor efecto microbicida que el ozono, pero es un desinfectante más potente que el cloro. Una investigación reciente en los Estados Unidos y Canadá demostró que el dióxido de cloro destruye enterovirus, E. coli y amebas y es efectivo contra los quistes de Cryptosporidium.

El siguiente cuadro muestra de manera comparativa la eficacia biocida, la estabilidad y el efecto del pH del dióxido de cloro frente a tres desinfectantes comunes.

Eficacia biocida, estabilidad y efecto del pH

Desinfectante/ Eficacia biocida/ Estabilidad/ Efecto del pH en la eficacia

Ozono/ 1/ 4/ Poca influencia

Dióxido de cloro/ 2/ 2/ Poca influencia

Cloro/ 3/ 3/ Disminuye considerablemente al aumentar el pH

Cloraminas/ 4/ 1/ Poca influencia

(1 = Más ; 4 = Menos)

Este cuadro permite identificar que el ozono, con un potencial de oxidación más fuerte, es el menos estable de los cuatro compuestos. También se ha observado que las cloraminas pueden tener la menor efectividad biocida, pero presentan un efecto residual más prolongado.

El dióxido de cloro reacciona en el agua con compuestos fenólicos, sustancias húmicas, sustancias orgánicas e iones metálicos. Esta acción oxidante a menudo mejora el gusto, olor y color del agua, además elimina la probabilidad de producción de THM cuando se realiza una adecuada dosificación in situ de los elementos constituyentes del dióxido de cloro en el agua.

Subproductos de la desinfección con dióxido de cloro

Mientras los desinfectantes que contienen cloro reaccionan con diversas sustancias mediante la oxidación y sustitución electrofílica, el dióxido de cloro solo reacciona mediante la oxidación.

Esta es la razón por la cual el uso de dióxido de cloro puede disminuir la formación de THM en el agua tratada. Si eventualmente se producen niveles considerables de THM en las aguas tratadas con dióxido de cloro, esto a menudo se debe a problemas en los generadores de dióxido de cloro, generalmente por exceso en el suministro de cloro, sustancia que participa per se en la formación de esos THM.

En muchos casos, los productos de la oxidación con dióxido de cloro no contienen átomos de halógeno y específicamente el dióxido de cloro en presencia de sustancias húmicas no da lugar a niveles significativos de THM. No se ha observado la formación de trihalometanos que contengan bromo al tratar materiales húmicos con dióxido de cloro. Tampoco reacciona con el amoníaco para formar cloraminas.

De cualquier modo, no se puede negar la existencia de SPD y los productos de la reacción del dióxido de cloro con material orgánico en el agua incluyen clorofenoles y los ácidos maleicos, fumáricos y oxálicos. Un estudio de los subproductos de la reacción del dióxido de cloro en un tratamiento piloto reveló más de 40 SPD, aunque su toxicidad en la mayor parte es desconocida.

Durante la oxidación de la materia orgánica, el dióxido de cloro se reduce al ión clorito. Es precisamente el clorito y también los cloratos los más importantes SPD producidos con el uso de este desinfectante.

La OMS no ha establecido un valor guía para el dióxido de cloro debido a su deterioro rápido a clorito, clorato y cloruro, y porque el valor guía provisional de la OMS para el clorito, 200 mg/litro, es un protector adecuado contra la toxicidad potencial del dióxido de cloro.

Equipos

No existe ningún estándar industrial para el rendimiento de los generadores de dióxido de cloro. La eficiencia del generador se define no solo en función de la conversión del clorito de sodio en dióxido de cloro, sino también en función de la generación de subproductos como ion clorato, cloro libre y clorito sobrante. Cuando el generador no funciona adecuadamente, estos subproductos pueden salir del generador de dióxido de cloro en cantidades excesivas y disminuir los resultados esperados. Además, el rendimiento deficiente de los generadores dará como resultado costos de operación superiores a los deseados.

Los generadores modernos de dióxido de cloro son capaces de funcionar sistemáticamente en los niveles deseados cuando se les opera adecuadamente.

Se debe tener en cuenta que el sistema de desinfección por dióxido de cloro se recomienda para ciudades donde se pueda contar con recursos humanos y materiales necesarios para una buena operación y mantenimiento así como para el seguimiento de apropiadas medidas de seguridad.