Il cloro può essere rimosso da un processo di trattamento per una serie di motivi, ad esempio, il cloro potrebbe danneggiare una membrana di osmosi inversa oppure entrare in contatto col cibo quando non previsto e rovinarlo. La rimozione del cloro presenta diverse problematiche per i produttori e gli ingegneri della strumentazione, per questo è importante sapere che:

• la misurazione del redox può essere utilizzata per controllare efficacemente il dosaggio del bisolfito di sodio usato per la rimozione del cloro;
• la misurazione del redox può limitare il sovradosaggio del bisolfito di sodio che altrimenti potrebbe portare a problemi più avanti nel processo;
• il redox è molto sensibile ai cambiamenti del cloro a livelli molto bassi.

Controllare la rimozione del cloro

In questo tipo di applicazione sembrerebbe perfettamente ragionevole utilizzare un sensore di cloro e dosare un agente riducente come il bisolfito di sodio fino a quando la sonda non raggiunga lo zero. Nel caso in cui partendo dal valore zero, la lettura della sonda aumentasse, sarebbe necessario somministrare una quantità maggiore di agente riducente.

Sfortunatamente, a causa delle proprietà elettrochimiche intrinseche nei sensori di cloro, questa soluzione apparentemente logica, non funzionerà.

Sonde amperometriche ed assenza di cloro: i limiti

Le sonde amperometriche per la misura del cloro richiedono la presenza di un po' di cloro per funzionare correttamente. Questo fenomeno è chiamato polarizzazione e più a lungo un sensore di cloro è stato in acqua senza cloro, più tempo ci vorrà affinché il cloro venga misurato una volta reintrodotto nel sistema. Ciò non è dovuto né alla qualità della produzione dei sensori né alla progettazione, ma è una proprietà elettrochimica fondamentale difficile da aggirare.

Alcune sonde amperometriche sono più resistenti a questo effetto rispetto ad altre e sono adatte per applicazioni in cui il cloro può raggiungere intermittentemente lo zero o dove la sonda può essere periodicamente ripristinata in acqua clorata, generalmente acqua potabile. Un esempio di ciò è il sistema Zero Cloro concepito pensando esattamente a questo.

Questo sensore amperometrico per Zero Cloro viene utilizzato con successo nelle applicazioni per la protezione di membrane di osmosi inversa ed in molti altri processi dove vi è un basso livello di cloro.

Una soluzione elegante: redox

Tuttavia, in applicazioni in cui vengono utilizzati agenti riducenti per rimuovere il cloro, una soluzione più accurata è l'utilizzo di un sensore di redox. Un sensore redox, infatti, misura il potenziale di ossido-riduzione e la reazione tra cloro e l'agente riducente è una reazione di ossidoriduzione (redox).

Ciò significa che il redox può essere utilizzato per controllare questo processo, garantire la rimozione del cloro ed impedire contemporaneamente il sovradosaggio dell'agente riducente.

Di seguito è riportato un esempio semplificato della reazione tra HOCl (acido ipoclorito, ossia parte del cloro libero) e NaHSO₃ (bisolfito di sodio).

2NAHSO₃ + 2HOCl → H₂SO₄ + 2HCl + Na₂SO₄

Quando il cloro libero è in eccesso, il valore del redox aumenta e quando il bisolfito di sodio è in eccesso, il valore del redox diminuisce.

A livelli bassi, un cambiamento molto limitato nella concentrazione del cloro si tradurrà in una grande variazione del potenziale redox. Questo perché la relazione tra redox e la concentrazione di ossidanti ed agenti riducenti è logaritmica. Lo stesso vale anche per la concentrazione dell'agente riducente, tipo il bisolfito, una volta raggiunto un eccesso.

I sensori di redox ORPSense

Gli analizzatori ed i sensori di potenziale redox ORPSense possono essere usati per controllare la rimozione del cloro. Una curva di titolazione redox è necessaria per scegliere il valore obiettivo per il redox.

Il grafico mostra una tipica curva di titolazione redox, anche se i valori esatti saranno diversi per ogni processo. È importante testare ogni nuova installazione e regolare di conseguenza il valore obiettivo per il redox, una volta determinata questa curva di titolazione, non vi è necessità di ricalibrare il sensore continuamente.

Conclusione

Vale la pena sapere che il potenziale redox nell'acqua di processo può essere influenzato da molte altre variabili, come la conduttività, il pH o la temperatura e che questo metodo di controllo non sarà adatto a tutti i processi.

I sensori redox installati su uno dei due analizzatori ( CRONOS^®  o CRIUS^® ), potrebbero essere installati insieme ad altri sensori come il sensore di Zero Cloro HaloSense, quello di pH e di conduttività per fornire un quadro più completo del processo.

Nel caso in cui sia necessario controllare un processo in cui il cloro venga rimosso o con sostanze chimiche, o con un filtro a carbone o con i raggi UV, la Leafy Technologies può aiutare fornendo strumentazione e competenze che trovano le loro radici in una conoscenza completa. Per discutere del proprio processo specifico contattare un consulente.

NB. Questo Approfondimento riguarda la rimozione del cloro, tuttavia, molti principi in questo Approfondimento possono essere applicati ad altri ossidanti come il biossido di cloro.