L'articolo descrive alcune caratteristiche particolari della clorazione dell'acqua di mare: la formazione del bromo. Vi è anche una nota tecnica scaricabile in PDF sulla clorazione dell'acqua di mare.

Quando si parla di clorazione dell'acqua di mare bisogna tener presente due punti fondamentali:

• quando si dosa il cloro nell'acqua di mare è il bromo a fare la disinfezione;
• il test DPD n. 1 misura il cloro libero o il bromo totale ma non il bromo libero.

La chimica della clorazione dell'acqua di mare è più complessa di quanto molti pensino e, sebbene la misura dei residui di cloro sia possibile nell'acqua di mare, una piena comprensione è necessaria per ottenere i risultati sperati.

Cloro o bromo?

L'acqua di mare contiene circa 70 ppm di bromuri disciolti la maggior parte dei quali sono nella forma di bromuro di sodio. Quando si immette del cloro in acqua, questo, in quanto più reattivo, sposta il bromo dal bromuro e lo converte in un cloruro.

Quindi, quando si misurano fino a circa 70 ppm di cloro totale dosato nell'acqua, ciò che effettivamente si ottiene sono bromo libero e bromo combinato e non cloro libero e combinato, pertanto, è il bromo totale che effettivamente  fa la disinfezione ^[1]. Quindi perché si parla generalmente di "clorazione" quando tecnicamente è bromurazione? Di fatto perché sono in pochi a conoscere questo interessante capitolo della chimica!

Generalmente conoscere questa parte teorica non fa molta differenza poiché il bromo è un disinfettante efficace. Può comunque verificarsi molta confusione quando si tratta di monitorare i residui e controllare il dosaggio. La scelta del sensore corretto per controllare il dosaggio è fondamentale, così come lo è la scelta del test DPD corretto per effettuare la calibrazione.

La Leafy Technologies offre una linea di analizzatori e sensori specifici per la clorazione dell'acqua di mare, ma per scegliere lo strumento giusto è necessario comprendere la chimica.

Cloro libero e bromo totale

A causa della confusione esistente su questo argomento e su ciò che viene realmente misurato, può capitare che un ingegnere indichi lo strumento sbagliato e/o lo calibri in modo errato. Ad esempio, è possibile che si specifichi un sensore di cloro libero per il controllo della clorazione dell’acqua di mare che, come si vedrà in seguito, è una pratica errata.

La maggior parte, ma non tutti, i sensori elettrochimici di cloro libero reagiscono al bromo libero, eppure, questa non è necessariamente la scelta migliore per il controllo della bromurazione.

La maggior parte delle pubblicazioni sull'argomento concordano sul fatto che, mentre la capacità di disinfezione tra cloro libero e cloro combinato differisce, quando si tratta di bromo libero e bromo combinato, entrambe le forme sono ugualmente efficaci nella disinfezione, di conseguenza una misura migliore è quella del bromo totale, il quale richiede un sensore di  bromo totale.

DPD e clorazione dell'acqua di mare

Per aumentare ulteriormente la confusione, per tracciare i residui di disinfettante nell'acqua è necessario considerare la calibrazione dei sensori in linea e l'utilizzo di fotometri portabili. Il DPD è ampiamente utilizzato sia per misurare i residui di cloro e sia perché reagisce anche al bromo, tuttavia, DPD n. 1 misura il  cloro libero o il bromo totale.

Per questo potrebbe accadere che si disponga di un analizzatore per l'analisi in linea come il CRONOS^® o il CRIUS^® (impostato con sensori di cloro libero), che misura effettivamente il bromo libero ma che è stato calibrato come se fosse un sistema per la misura del bromo totale (DPD n.1)!

In genere i risultati migliori si ottengono specificando un sensore di bromo totale (cloro totale) e calibrandolo con DPD n. 1. Ma non è tutto, quando si specifica un analizzatore, è fondamentale informare la Leafy Technologies che lo strumento è destinato all'uso con acqua di mare in quanto la sua composizione fisica e chimica è molto diversa dall'acqua potabile o di processo e questo può influire su ciò che si fornisce ai clienti, ad esempio, specificando un elettrolita con una salinità diversa.

L'effetto della salinità sui sensori a membrana

È fondamentale sapere se il sensore sarà utilizzato in acqua di mare in modo da poter fornire un elettrolita più salato. L'acqua tende a passare da una concentrazione di soluto basso ad una concentrazione di soluto più alta attraverso una membrana semi-permeabile (osmosi).

L'elettrolita nei sensori amperometrici è più salato dell'acqua potabile o di processo, pertanto, l'osmosi forza l'acqua verso l'estremità del sensore il quale è progettato per far fronte a questa situazione. Tuttavia, con l'acqua di mare, il processo viene invertito e l'acqua nell'elettrolita può essere forzata fuori dal sensore e dentro il campione di acqua che si vuole analizzare. Per risolvere il problema si fornisce un elettrolita appositamente progettato per l'acqua di mare, con una salinità più elevata.

Acque di estuario

Molte applicazioni di clorazione dell'acqua di mare sono in prossimità di un estuario quindi in parte acqua di mare ed in parte acqua dolce in questo caso è il grado di diluizione a determinare quale sensore e quale elettrolita utilizzare. L'acqua di mare ha circa 70 ppm di bromuri e quindi fino a 70 ppm di cloro la sostituzione sarà del 100%, ma se l'acqua di mare è al 50% acqua dolce, allora fino a 35 ppm di cloro si otterrà uno spostamento di specie del 100% .

Se si osservasse, ad esempio, un residuo di 2 ppm, l'acqua potrebbe essere solo il 3% di acqua di mare e il 97% di acqua dolce, si dovrebbe comunque misurare il bromo, di conseguenza sarebbe appropriato un sensore di bromo totale calibrato con DPD n. 1.

Generalmente per qualsiasi acqua contaminata con acqua di mare è molto probabile che l'elettrolita per acqua di mare sia il più appropriato.

La soluzione

Se tutto questo è troppo da comprendere e ricordare, l'approccio migliore è discutere con un consulente e fornire quanti più dati possibili sull'applicazione. In questo modo sarà possibile offrire e specificare la soluzione più idonea.

Referenze

[1] White's Handbook of Chlorination and Alternative Disinfectants, 5th Edition, Wiley - pag. 874, pagine 122-129.