E25 Industriële toepassingen van chemische evenwichten: ontsmetten van water

Drinkbaar water is een kostbare chemische stof geworden. Voor vele mensen is zuiver water een luxe.
Anderen verspillen er zeer veel van.
Per dag heeft een volwassen persoon ongeveer 5 liter drinkbaar water nodig. In het Westen echter ligt het dagverbruik veel hoger :
Zo vragen :
drank- en voedselbereiding : 7 liter
schoonmaak (toilet, kleding, vaat, auto, enz) : 110 liter
doorspoelen toiletten, enz. : 80 liter
grasperk, tuin, enz. : 80 liter

Gelukkig zien steeds meer mensen in dat drinkbaar water alleen verantwoord is voor drank-en voedselbereiding en gebruiken zij voor de andere doeleinden veeleer regenwater.
Toch moet steeds meer water drinkbaar of herbruikbaar gemaakt worden. Doorgaans omvat de behandeling van water voor de openbare drinkwatervoorziening meerdere stappen.

Op de illustratie staan de belangrijkste :

1. transport vanuit een rivier
2. snelle filtratie voor de verwijdering van de grotere deeltjes
3. bezinking
4. trage zandfiltratie
5. beluchting
6. ontsmetting
7. transport naar watertoren

Meer dan 90 % van bacteriën en virussen kunnen verwijderd worden tijdens de stappen 1 tot 5.
De resterende bacteriën kunnen grotendeels onschadelijk gemaakt worden door het toevoegen van oxiderende stoffen zoals dichloor (groene tank op het illustratie), ozon, natriumhypochloriet, calciumhypochloriet, enz. In leidingwater en vooral in zwembadwater kan men door de geur waarnemen dat dichloor toegevoegd werd.

Per liter water worden 3 tot 6 mg Cl₂ onder vloeibare vorm toegevoegd. Vloeibaar Cl₂, verkregen door compresse van Cl2-gas, wordt verkocht is stalen flessen. Het dichloor verlaat de drukfles in de vorm van een groengeel gas dat in het water terechtkomt.
Chloorgas,een uitgesproken apolaire stof, lost normaal slechts weinig op in water. Maar Cl₂ doet meer dan oplossen, het reageert razend snel met water.
Deze reactie, eigenlijk een auto-oxidoreductie-reactie, is in de gegeven omstandigheden tot een evenwicht beperkt :

De ligging van het evenwicht is naar rechts verschoven.
Van het gevormde HCl staat vast dat de dissociatie volledig is. Door dichloor in water op te lossen maakt men het water eigenlijk zuurder.
Derhalve mag je voor het zwakke hypochlorigzuur (Ka = 3,5 x 10^-8) aannemen dat de dissociatie niet ver vordert in een milieu waar de pH bij ongeveer 7 ligt (ongeveer 2,5 %). Dat er relatief veel HClO ongedissocieerd blijft is juist nadelig voor de bacteriën. HClO heeft immers een veel sterkere desinfecterende werking dan het hypochloriet-anion. De nagestreefde concentratie van HClO in zwembadwater bij een pH van 7,0 tot 7,7 bedraagt 0, 3 mg per liter water.
Doch, waterbehandeling met chloorgas garandeert niet alleen desinfectie tot de kraan; het verhindert ook in de leidingen de groei van algen en de vorming van slijm.