Đặc điểm của chlorine

Chlorine là một hợp chất màu trắng, dễ tan trong nước. Khi tan trong nước giải phóng khí Clo làm cho nước có mùi hắc đặc trưng.

Trong tự nhiên chlorine tồn tại ở các dạng khác nhau như:
  Khí Clo (Cl₂): 100% Clo

  Calcihypochlorite (Ca(OCl)₂): 65% Clo

  Natrihypochlorite (NaOCl)

  Clo dioxyt (ClO₂)

Một số dạng Clo nằm trong các thành phần hữu cơ như Cloamin B, T: hàm lượng khác nhau tùy theo giá thành của sản phẩm.

Khí Cl₂, Ca(OCl)₂, NaOCl là chất oxy hóa mạnh, khi hòa tan trong nước tạo ra acid hypochlorous (HOCl) và ion hypochlorite (OCl^-)

Cl₂         +    H₂O           --->  HOCl  +    HCl

NaOCl+     H₂O          --->  HOCl  +    NaOH

Ca(OCl)₂            +          2 H₂O  --->      2 HOCl  +  Ca(OH)₂

Acid hypochlorous (HOCl) ion hóa tạo ra ion hypochlorite (OCl^-)

HOCl  --->    H⁺  +  OCl^-

Trong  nuôi  trồng  thủy  sản,  chlorine  được  sử  dụng  phổ  biến  ở  dạng calcihypochlorite hơn natrihypochlorite bởi vì khi hòa tan vào trong môi trường nước Ca(OCl)₂ tạo ra 2 phân tử HOCl và sẽ phân ly thành 2 ion OCl^-. Khi đó HOCl và OCl^- tác động trực tiếp lên màng tế bào của vi khuẩn.

Hàm lượng  HOCl và ion OCl^- phụ thuộc vào pH của môi trường ao nuôi, khi pH cao thì OCl^-chiếm tỷ trọng lớn và ngược lại pH thấp thì HOCl chiếm tỷ trọng cao.

Ví dụ: Khi  pH = 7,5 thì lượng HOCl và ion OCl^- là tương đương nhau (mỗi chất chiếm 50% tổng lượng Clo hoạt động)

pH = 5,5 thì HOCl chiếm xấp xỉ 100%
pH = 9,5 thì OCl^- chiếm xấp xỉ 100%

Khả   năng khử trùng của HOCl cao hơn OCl^- từ 80 - 100 lần do HOCl là chất trung hòa dễ thấm qua màng tế bào tích điện âm của vi khuẩn so với ion OCl^-. Vì vậy, trong môi trường có pH thấp Chlorine sử dụng có hiệu quả cao hơn so với môi trường có pH cao.

Tác dụng của chlorine

Trong y học: sát trùng vết thương, chất gây mê chloroform (CHCl3).

Trong công nghệ hóa học: dùng trong nước sơn, chất hòa tan, chất tạo bọt, thuốc trừ sâu, hóa chất chống đong…

Xử lý nước sinh hoạt, nước thải công nghiệp và khu đô thị. Trong thủy sản:

+ Tẩy trùng ao, hồ, trang thiết bị, dụng cụ…

+ Diệt vi khuẩn, virus, tảo, phiêu sinh vật trong môi trường nước.

+ Oxy hóa các vật chất hữu cơ và mầm bệnh ngoại lai trong sản xuất giống.

Liều lượng sử dụng:

 + Khử trùng thiết bị, bể và dụng cụ: 100-200 ppm (30 phút)

+ Xử lý nước sinh hoạt: 0,1-0,3 ppm

+ Khử trùng đáy ao: 50-100 ppm.

+ Khử trùng nước ao: 20-30 ppm

+ Xử lý bệnh do ký sinh trùng: 0,1-0,2 ppm

+ Xử lý bệnh do vi khuẩn: 1-3 ppm (10 - 15 phút)

Trong ao nuôi tôm, cá việc sử dụng chlorine trực tiếp để khử trùng, loại bỏ chất hữu cơ hay amoniac mang lại hiệu quả không cao và thường gây độc cho đối tượng nuôi nếu lượng Clo sử dụng quá nhiều.

Khi xử lý Chlorine thì ammonia trong nước phản ứng với chlorine tạo ra monochloramine, dichloramine, và trichloramines theo phản ứng sau:

NH₃ + HOCl ---> NH₂Cl + H₂O

NH₂Cl + HOCl ---> NHCl₂ + H₂O

NHCl₂ + HOCl ---> NCl₃ + H₂O

Hiệu quả khử trùng của monochloramine, dichloramine, và trichloramines thấp hơn nhiều so với HOCl và OCl-. Các NH2Cl, NHCl2 và NCl3 là sản phẩm của một phản ứng nối tiếp nhau nên chúng phụ thuộc vào liều lượng clo sử dụng. Khi tỷ lệ clo/amonia = 4 thì sản phẩm tạo ra chủ yếu là monochloramine và tỷ lệ clo/amonia = 10 thì sản phẩm tạo ra là dichloramine. Khi tỷ lệ clo/amonia = 7,6 thì xảy ra hiện tượng oxy hóa amoniac thành khí nitơ theo phản ứng:

2 NH₂Cl + HOCl ---> N₂  + 3H+ + H₂O

Như vậy, theo phản ứng trên thì chúng có thể loại bỏ được amoniac nhưng cần một lượng Clo rất lớn và trong thực tế lượng amoniac rất cao đối với những ao nuôi công nghiệp. Trong điều kiện nồng độ amoniac cao thì lượng clo cần thiết rất lớn kéo theo một loạt các phản ứng với chất hữu cơ tạo ra các sản phẩm có màu và mùi rất  khó chịu và gây ảnh hưởng đến tôm, cá nuôi.

Ngoài ra, khi cho chlorine vào trong nước lượng clo dễ dàng tác dụng với hydro sulfua tạo thành sulfat, lượng clo hao hụt này không có tác dụng khử trùng ao nuôi. Lượng clo khử trùng là lượng clo dư lại sau khi xảy ra các phản ứng hóa học. Vì vậy, để khử trùng ao nuôi cần tính lượng chloine chính xác khi xử lý.

Lượng chlorine sử dụng = lượng chlorine tiêu hao + lượng chlorine khử trùng

Cơ chế tác dụng của Chlorine

- Diệt khuẩn, tảo, phiêu sinh động vật trong môi trường

Chlorine là chất oxy hóa mạnh có tác dụng oxy hóa vật chất hữu cơ sống trên cơ thể sinh vật. Chúng tác động lên tế bào, phá hủy hệ enzym của vi khuẩn, khi enzym tiếp xúc với chlorine thì nguyên tử Hydro trong cấu trúc phân tử được thay thế bởi chlorine. Vì vậy, cấu trúc phân tử thay đổi, enzym của vi khuẩn không hoạt động làm tế bào chết và sinh vật chết.

Cơ chế diệt khuẩn của chlorine

- Đối với cá, tôm nuôi

Khi lượng chlorine xử lý trong ao nuôi dư, chúng sẽ tác dụng lên cá như oxy hóa tế bào mang của cá. Quá trình oxy hóa gây ra kích thích, phá hủy và tổn thương tế bào mang cá, cá tăng quá trình tiết dịch nhầy, viêm màng gây phồng mang cá. Sự thay đổi cấu trúc mang cá sẽ làm giảm khả năng hô hấp và hiệu quả điều chỉnh áp suất thẩm thấu. Khi bị ngộ độc Clo nhịp hô hấp của cá tăng mạnh, cá có thể chết do giảm oxy trong máu. Khi tiếp xúc với các dạng Cloamin, khả năng vận chuyển oxy của máu cũng giảm do thiếu oxy ở vùng mang cá.

- Những lưu ý trong sử dụng chlorine

Phổ diệt trùng của chlorine rất rộng nên các vi khuẩn có lợi trong nước và đáy ao dễ bị diệt, làm cho màu nước khó lên. Vì vậy, cần sử dụng các loại men vi sinh để khôi phục lại hệ vi sinh của đáy ao.

Không bón vôi trước khi sử dụng chlorine vì sẽ làm giảm tác dụng. Sử  dụng cân đối, nếu dư sẽ gây độc cho tôm cá nuôi.

Khi dùng chlorine sát trùng nước, dư lượng của khí Clo có thể gây độc cho vật nuôi, đặc biệt là ấu trùng tôm, cá biển. Do vậy, cần trung hòa chlorine bằng Natri thiosulfate.

Cl₂ + 2 Na₂S₂O₃.5 H₂O           --->     Na₂S₄O₆ + 2 NaCl + 10H₂O