Диоксид хлора. Теоретические основания применения в бассейновой практике Часть 1

Введение

В этой статье говорится о:

• Физические и химические свойства и история открытия
• О применении диоксида хлора
• Пищевая добавка Е-926
• Диоксид хлора — мощный дезинфектант
• О ММS и CDS – Д. Хамбл и А. Калькер
• О применимости диоксида хлора для дезинфекции бассейнов
• Плюсы и минусы диоксида хлора
• Заключение. Преимущества и перспективы.

Ранее я уже опубликовал статью Что лучше хлора для водоподготовки бассейна – диоксид хлора  о восходящей на небосклоне российского бассейнового рынка звезде – диоксиде хлора, инновационном препарате для дезинфекции и уже российского производства. Конечно, этому восхождению способствовал дефицит сырья для производства препаратов для отбеливания бумаги, дезинфицирующих средств и т.д., возникший из-за санкционного давления стран Запада.

К сожалению, нам часто приходится наблюдать как захлестывающая эйфория восхваления и возвеличивания чего бы то ни было, заканчивается последующим ниспровержением кумира. Проходит время, появляются новые факты, накапливается не всегда положительный опыт использования и недавно прославляемое становится сначала рядовым, а бывает, что оказывается даже вредным на поверку. Поэтому, пока не накопится необходимый опыт использования в бассейновой практике диоксида хлора, считать, что «Синяя птица» у нас в руках, рано. Однако теоретические перспективы эффективности, удобства и безопасности использования диоксида хлора налицо и заманчивы. Более того, накопленный опыт его использования и разнообразие сфер применения очень впечатляет. Об этом и расскажем. Это первая часть, но в блоге есть цикл статей на эту тему:

Что лучше хлора для водоподготовки бассейна – диоксид хлора

Диоксид хлора. Способы получения диоксида хлора. Часть 2

Диоксид хлора. Применение для ручной дезинфекции воды бассейнов. Часть 3

Свойства и история открытия

Диоксид хлора (ClO₂) — это желтый газ, обладающий специфическим запахом. Вещество довольно неустойчиво и взрывоопасно, особенно на свету, а также в контакте с окислителями и при нагревании. При температуре ниже +10С диоксид хлора становится жидким и приобретает коричнево-красный цвет. Растворяется в воде, имеет высокую степень растворимости в серной и уксусной кислоте, четыреххлористом углероде, ацетонитриле и других органических растворителях. Если сам оксид хлора взрывается на свету, то его растворы вполне устойчивы в темноте, а на свету не взрываются, а очень медленно разлагаются.

ClO₂ – это стабильная молекула, которая имеет нечётное количество электронов — 33 и является стабильным радикалом не проявляющим, при нормальных условиях, тенденции к димеризации (объединению). Поскольку это радикал, то диоксид хлора — валентноненасыщенное соединение, благодаря чему он является сильным окислителем. В тоже время он не настолько сильный окислитель как озон, перекись водорода или сам кислород. Это позволяет диоксиду хлора держать положительно значимый баланс между реакциями окисления (можно сказать разрушения) и дезинфицирующими свойствами.

Для примера сравним электрический потенциал для окислителей (другими словами их силу), которые были использованы в организме человека:

• Озон – самый сильный из известных окислителей. Окислительный потенциал 2070 милливольт.
• Перекись водорода – второй по силе окислитель. Окислительный потенциал 1800 милливольт.
• Кислород сам по себе имеет окислительный потенциал около 1300 милливольт.
•  Диоксид хлора имеет окислительный потенциал в 950 милливольт и это самый слабый окислитель, использованный в организме человека.

Диоксид хлора открыт в 1814г британским химиком Гемфри Дэви (он один из основателей электрохимии и изобретатель первой безопасной лампы для шахтеров в 1815г). Впервые для дезинфекции воды был применен в США в 1944г. В Германии его используют с 1959 г. С этого же времени диоксида хлора применяется для очистки воды на Украине (г. Ильичевск, г. Южный, г. Килия и др.). В России же его начали применять с 2001г.

Для описания применения диоксида хлора приведу фрагмент из публикации в журнале Dentalmagazine, который я незначительно видоизменил.

О применении диоксида хлора

Поговорим о самом главном — применении диоксида хлора. На самом деле, он довольно распространен по всему миру, но в последнее время становится все более и более популярен. Сферы его использования ширятся в геометрической прогрессии. Чаще всего диоксид хлора используют для отбеливания, например, таких материалов, как бумага, мука, целлюлоза, тканей, ореховой скорлупы и др., при обеззараживании и дезинфекции различных поверхностей, воды.

Уже не первый год диоксид хлора используется в растениеводстве. Годы научных исследований в теплицах, доказали уникальную эффективность вещества в ходе очистки ирригационных систем и поверхностей от биопленки, водорослей, бактерий и грибков.

Более 80 лет (сегодня 07.2022г) он продавался в магазинах здорового питания в форме своего прекурсора — хлорита натрия***, который чаще известен как стабилизированный кислород. Диоксид хлора в пищевой промышленности известен как добавка Е-926. При этом надо учесть, что пищевая добавка Е-926 отсутствует в разрешающих и запрещающих документах, но на неё есть ссылки в официальных документах. Следовательно, если не запрещена то, скорее всего, добавка разрешена. Добавки с индексом E-900 — E-999 предотвращают образование пены, помогают достичь однородной консистенции продуктов. Е-926 — это желтый газ, обладающий специфическим запахом. Вещество довольно неустойчиво и взрывоопасно, особенно на свету, а также в контакте с окислителями и при нагревании. Е-926 очень редко применяется в сфере производства продуктов питания, где он дополнительно может выступать в роли глазирующего агента, отбеливателя и дезинфектора.

Диоксид хлора мощный дезинфектант

Помимо этого, вещество ClO₂ считается химиками одним из самых сильных антимикробных средств во всем мире, что и делает его популярным средством для стерилизации и дезинфекции различных материалов. Поскольку ClO₂  является окислителем (хотя и средней силы), то и болезнетворные микробы он убивает путем окисления. В отличие от того же хлора, он не разрушает все вещества вокруг, а отталкивает электроны и никогда ни с чем не вступает в реакции замещения. То есть для него не характерно образование различных канцерогенных продуктов хлорирования, например, тригалогенметанов (ТГМ), как это происходит в случае применения хлора или гипохлорита. Сам он разрушается в процессе использования. Таким образом это “чистая дезактивация” и вещество которое уничтожено и ClO₂ не оставляют никаких новых химических соединений после себя. А самое главное, в природе не так много веществ, которые дезинфицируют материалы так же экономично, экологически безвредно и безопасно (конечно же, только при правильном использовании), как диоксид хлора. Дезинфекция с использование ClO₂ абсолютно безопасна для окружающей нас среды.

Сильнее хлора

Его биоцидное воздействие на бактерии, вирусы, водоросли, грибки и т.п. является более мощным, чем у хлора, за счет активного кислорода. Все эти факторы в совокупности и сделали диоксид хлора незаменимым в промышленности. А цивилизованный мир использует его для обеззараживания воды и дезинфекции помещений гораздо чаще, чем хлорку.

Сразу же после появления безопасной технологии производства диоксида хлора, многие авторитетные ученые стали заявлять, что как хлор произвел фурор столетие назад, так и диоксид хлора станет важным дезинфектантом и окислителем в мире уже на наших глазах. По данным на 2013 год диоксид хлора принят как дезинфектант во многих странах и используется для дезинфекции и стерилизации различных материалов и изделий медицинского назначения. Сегодня диоксид хлора — самый мощный антимикробный агент в мире. Он один из немногих способен убить даже сибирскую язву и обезвредить бактерию Legionella. Его биоцидное воздействие на бактерии, вирусы, водоросли, грибки и т.п. является более мощным, чем у хлора, за счет его строения. В молекуле диоксида хлора – атом хлора соединен с двумя атомами кислорода. Это приводит к тому, что диоксид хлора не вступает в реакции замещения по хлорному типу (не образует ТГМ), а выступает только в качестве высокоэффективного окислителя, кислород которого способен принять до пяти электронов. То есть одна молекула СlO₂ способна окислить больше веществ-загрязнителей, чем молекула хлора, которая примет только 2 электрона. Важно подчеркнуть, что диоксид хлора эффективен при низких концентрациях, что особенно важно в случае бассейновой практики. И если в случае хлора или гипохлорита окислителем является хлор, то в диоксиде хлора окислитель – кислород. Диоксид хлора восстанавливается в два этапа. На первой стадии он принимает один электрон и переходит в менее реакционоспособный хлорит-анион СlO₂, который затем принимает еще 4 электрона. Хлор в составе СlO₂ в силу свободнорадикальной природы способен только присоединять электроны, то есть быть окислителем, но никак не объединяться с другими молекулами. Вот почему при использовании диоксида хлора не образуется хлорзамещенных соединений, а значит и меньше побочных продуктов.

Почему же хлор не способен поражать вирусы, а диоксид хлора способен? Бактерицидное действие хлора обусловлено проникновением хлора (в виде гипохлорит-иона ClO^– и самой хлорноватистой кислоты HClO) через клеточную мембрану и разрушением ферментативной системы бактерий, в результате чего бактерия погибает. Вирусы не имеют ферментной системы и поэтому хлорирование малоэффективно против вирусов.

Действие диоксида хлора аналогично действию озона. Он воздействует как на окислительно-восстановительную систему бактерий, так и на их протоплазму, но в этом превосходит озон. Поэтому диоксид хлора более эффективен против вирусов по сравнению с хлором. Поскольку диоксид хлора влияет, в первую очередь, на белки клеточной стенки, у микроорганизмов не может возникнуть устойчивости к нему.

Для споровых форм бактерий, цист простейших паразитов и другой живности, постоянно обитающей в воде, диоксид хлора также явно эффективнее хлора.

Образующийся в результате обработки воды диоксидом хлора хлорит-ион обладает хорошим бактериостатическим эффектом, то есть под действием хлоритов бактерии не размножаются и не развиваются, и, в конце концов, через некоторое время погибают. При первичной обработке диоксидом хлора воды поверхностного источника наблюдается высокая поглощаемость диоксида хлора (до 1,0 – 1,5 мг/л). Это указывает на то,  что диоксид хлора реагирует не только как биоцид, но и как реагент с различными органическими и неорганическими примесями в воде. При вторичной обработке диоксидом хлора даются уже такие дозы, чтобы полностью обеззаразить воду. Остаточной концентрации диоксида хлора 0,02-0,03 мг/л, как правило, достаточно как для полного обеззараживания воды, так и для предотвращения её вторичного заражения.

О ММS и Д. Хамбле

Толчком к сказочной популярности диоксида хлора послужила случайная находка американского золотоискателя Джима Хамбла (Jim Humble). Во время экспедиции в 1996г в поисках золота в сельве Гайаны (Южная Америка) двое из его коллег заболели малярией. Необходимых медикаментов у них не было. От безвыходности Джим решил дать им хлорит натрия, который он взял с собой для очистки воды. Примененная доза оказалась удачной и уже через 4 часа! у больных исчезли дыхательные симптомы малярии, а температура нормализовалась. В дальнейшем этим же способом ему лично удалось вылечить (с его слов) до 800 человек. Затем он вернулся в США, где продолжал экспериментировать с диоксидом хлора, названный им позже ММS (Miracle Mineral Supplement или Solution). Причем здесь минерал? Дело в том, что хлорит натрия, из которого выделяют диоксид хлора, в природе находится в натуральном минеральном состоянии во многих местах мира, однако, обычно дешевле его произвести, чем его добывать. Уточню, что ММS, это не синоним диоксида хлора, а название продукта, получаемого по прописи Хамбла, и который является фактически водным раствором диоксида хлора в кислой среде. Хотя в самом начале экспериментов Хамбла в роли ММS  выступил раствор хлорита натрия, а роль активатора сыграла соляная кислота желудочного сока. Д. Хамбл жив и сейчас. Не будем анализировать его деятельность. Упомянем лишь, что в дальнейшем он ударился в оккультные науки. Но что касается ММS, то в 2011г Хамбл опубликовал книгу «MMS: Чудесная Минеральная Добавка Третьего Тысячелетия». На сегодня у него по всему миру находится много последователей. Одним из таких популяризаторов является Андреас Калькер*. Уже стараниями Калькера диоксид хлора продолжил свое движение под названием CDS**. Фактически, это разбавленный водный раствор диоксида хлора, получаемый в реакции хлората натрия с соляной кислотой. Калькер популяризирует свой продукт, ведя форум в интернете и канал в Телеграм. Сегодня в Телеграм существует даже канал на русском языке Диоксид хлора. Однако есть и значительное оппозиционное лобби. Сам Хамбл объясняет столь активное сопротивление нежеланием фармацевтических компаний терпеть поражение перед лицом MMS/CDS**, вытесняющего из продажи многие лекарства.

Хочется заметить, что у диоксида хлора есть некоторая схожесть с перекисью водорода в том, как эти два соединения пробиваются к использованию их для лечения заболеваний человека. Только в истории с перекисью водорода на месте Хамбла наш соотечественник Неумывакин И.П. Он пропагандировал прием перекиси водорода внутрь для лечения ряда заболеваний. При этом отметим, что перекись водорода относится к третьему классу токсичности, а оральная летальная доза перекиси LD50 для крыс 693,7 mg/kg, а для ClO₂ LD50 = 140—149,2 мг/кг (крысы, перорально) и класс токсичности первый. При этом существует довольно много апологетов применения внутрь диоксида хлора. Их уверенность строится на том, что мизерные концентрации вещества оказывают результативное действие. А принимаемые внутрь количества не превышают допустимые пороги. Приведу выдержку из публикации в защиту перорального применения человеком диоксида хлора.

«Многочисленные исследования показали, что диоксид хлора не является токсичным. Не было выявлено никаких отрицательных воздействий на животных, употребляющих ClO₂ в размере до 100 ppm. Добровольцы пили ClO₂ в растворе до 24 ppm, и это не показало никаких вредных эффектов. Не было доказательств порока развития плода, когда беременная женщина пила до 100 ppm в течение 6-ти месяцев.

Прошло немного времени, и теперь на основе диоксида хлора существует целый ряд препаратов для приема внутрь. Но в последнее время фармацевтические компании все больше говорят о том, что лекарстве на основе CLO₂ сулят избавление чуть ли не от всех возможных болезней человечества, в том числе рака. Возможно, в будущем такие препараты и будут излечивать опасные болезни, но для этого они должны пройти сложнейшую сертификацию, многолетние испытания и получить поддержку систем здравоохранения. К сожалению, компании, получающие миллиардные доходы от продажи лекарств не заинтересованы в появлениях подобных «панацеей», поэтому «легализация» подобных препаратов столь тяжела».

О применимости диоксида хлора для дезинфекции воды бассейнов

Приведенный в данном обзоре материал обнадеживает нас в части применения диоксида хлора для дезинфекции воды в бассейнах. Установки для его использования в бассейновой практике уже выпускаются, но стоят они дорого. Последнее время начали мелькать предложения препаратов для ручного использования. Например, Биоцид «Greenox», Duoxide-C, Биоцид DIOCL или Глобалекс Клинтаб, которые пробуют адаптировать для дезинфекции воды бассейнов.

Естественно, что эти препараты не представляют собой диоксид хлора в форме газа (ядовит, взрывоопасен) или водных растворов (не устойчивы). На сегодня это двух компонентные препараты, состоящие из базового вещества, чаще раствора хлорита или хлората натрия и активатора, чаще кислоты или даже донора протонов в твердой фазе. Т. е. получение диоксида хлора в безопасной концентрации происходит непосредственно перед использованием. Опыта их использования для дезинфекции воды бассейнов еще не накоплено. Поэтому предлагаемые инструкции не учитывают многообразие ситуаций, с которыми приходится сталкиваться во время водоподготовки.

Когда в методике написано применить столько-то мл (грамм) вещества, то надо понимать, что чаще всего эта рекомендация есть «средняя температура по госпиталю». Хотя, такое изложение оправдано невозможностью описания различных нюансов и сценариев в объеме краткой инструкции. Действительность многообразнее. Надо учитывать различия в составах воды не только по регионам, но и по источникам, температуру, осадки, нагрузку бассейна купальщиками, характер поверхности чаши бассейна, применение сопряженной химии и т.д. Все эти факторы влияют на дозировку и надо уметь вводить соответствующую корректировку.

Плюсы и минусы применения диоксида хлора

Но у диоксида хлора много существенных плюсов, которые сулят ему большое будущее:

• проявляет высокую окислительную и дезинфицирующую эффективность при низких концентрациях  
• обеспечивает высокую микробиологическую безопасность, убивая бактерии, споровые виды
• бактерий, другие патогены и, что особенно важно, вирусы. 
• обладает пролонгированным действием.
• в применяемых концентрациях не ядовит и не токсичен.
• не оказывает вредного воздействия на кожу, слизистые оболочки и легкие. При проглатывании бассейновой воды не опасен.
• не вызывает аллергических реакций и неприятного «запаха бассейна»
• уничтожает бактериальную биопленку
• не приводит к образованию хлорзамещенной органики, как например, тригалометаны и других канцерогенов
• не образует хлораминов, наличие которых зачастую ухудшает органолептические показатели воды
• способствует удалению из воды железа и марганца путем их быстрого окисления и осаждения оксидов
• дезодорирует воду, разрушает фенолы и хлорфенолы – источник неприятного вкуса и запаха
• не вызывает коррозии конструкций бассейна
• может вноситься в воду при помощи стандартного бассейнового оборудования
• эффективен в широком диапазоне рН от 4 до 10. Дезинфицирующее действие практически не зависит от pH воды, в то время как эффективность хлора снижается с увеличением pH.
• стоимость применяющейся в настоящее время в России хлордиоксидной технологии сопоставима, а в ряде случаев дешевле по эксплуатационным затратам по сравнению с другими технологиями, в частности с гипохлоритом натрия, а по санитарно-эпидемиологическому эффекту значительно лучше.

Недостатки

• обязательно получение на месте применения
• образует побочные продукты – хлораты и хлориты, содержание которых в питьевой воде необходимо контролировать

В настоящее время диоксид хлора является наилучшей заменой хлору благодаря тому, что хлордиоксидная технология значительно более безопасна по сравнению с использованием жидкого хлора. Стоит прочитать достаточно полный обзор о диоксиде хлора «Экологические инновационные разработки».

*. Андреас Калькер – биофизик, исследователь немецкого происхождения, который большую часть своей жизни прожил в Испании и теперь проживает в Швейцарии, где он исследовал и зарегистрировал несколько международных патентов, касающихся терапевтического использования диоксида хлора как средства для лечения гипоксии, так и для лечения различных воспалений, инфекций, сепсиса и Sars -Cov2-коронавируса. Его диссертация и опыт позже стали основой для написания первой книги «Здоровье CDS возможно».

**. CDS представляет собой концентрированный водный раствор 0,3% (3000 частей на миллион) газообразного диоксида хлора, с нейтральным pH и без присутствия хлорита натрия (NaClO₂). MMS представляет собой смесь хлорита натрия (NaClO₂), активированного лимонной кислотой. Смесь содержит хлорит натрия и имеет кислый pH.

*** Обратите внимание, что хлориТ натрия (NaClO₂) звучит почти одинаково с хлориД натрия (NaCl). Различие в последней букве. Но это совершенно разные вещества. Человеку далекому от химии легко запутаться. А чего ожидать от людей с сегодняшним качеством образования? Для них что кг, что литр, это одно и то же. И нет разницы между квадратным и кубическим метром. А какая разница – метр-то там и тут! Услышав, что диоксид хлора (напомню, его прекурсор это хлорит натрия) используют для отбеливания бумаги и муки они моментально соединяют его с гипохлоритом натрия (NaClO) и далее следует вывод: нам впаривают Белизну, либо нас заставляют принимать (если речь о MMS) отбеливатель.

Если вам нужна профессиональная поддержка, то оптимально, это напишите мне по электронной почте (ссылка здесь Контакты) и закажите онлайн сопровождение запуска бассейна или выхода из проблемной ситуации. С помощью видео-чата мы совместно найдем решение и выработаем регламент ухода именно за вашим бассейном с учетом специфики вашей воды, с учетом возможностей установленного у вас оборудования и ваших предпочтений к химии.

В Телеграм у нас есть закрытая группа. Как в нее вступить и что вы от этого получите, узнайте из виджета на Главной странице, правый сайдбар.