Mit Chlordioxid Trinkwasser aufbereiten: sicher und effektiv

Chlordioxid spielt eine Schlüsselrolle für eine sichere Trinkwasseraufbereitung. Die Verwendung von Chlordioxid ist eine der effektivsten Methoden, um sauberes und keimfreies Wasser bereitzustellen.  In diesem Beitrag erklären wir, was Chlordioxid ausmacht, wie es hergestellt wird, wie es in der Trinkwasseraufbereitung zum Einsatz kommt und wo es noch Verwendung findet.
 
 

Was ist Chlordioxid?

Chlordioxid ist eine chemische Verbindung mit der Summenformel ClO₂. Bei Raumtemperatur handelt es sich dabei um ein bernsteinfarbenes Gas mit chlorähnlichem Geruch, das in hohen Konzentrationen giftig und in Gemischen mit Luft über 10 % auch explosiv wirken kann. Um solche Gefahren zu vermeiden, kommt Chlordioxid ausschließlich in wässrigen Lösungen zur Anwendung.

Aber was macht Chlordioxid so einzigartig und wie passt das alles mit Trinkwasser zusammen?

 

Chlordioxid Eigenschaften

Chlordioxid zeichnet sich besonders durch seine oxidative Wirkung aus, die es zu einem wirksamen Desinfektionsmittel macht. Im Gegensatz zu elementarem Chlor hat Chlordioxid einen großen Vorteil: Bei Reaktionen mit organischen Substanzen entstehen deutlich weniger toxische und gesundheitsschädliche Nebenprodukte. Das macht das Chlordioxid ideal für die Trinkwasseraufbereitung. Neben der Entkeimung von Trinkwasser findet es auch in der Zellstoff- und Papierindustrie sowie der Textil- und Lederindustrie Anwendung. Innerhalb dieser Anwendungen hat Chlordioxid elementares Chlor fast vollständig ersetzt.
 
 

Technische Herstellung von Chlordioxid

Die Herstellung von Chlordioxid im technischen Maßstab erfolgt immer ausgehend von einem Chlorat, das in einer stark sauren Lösung reduziert wurde.

ClO₃⁻ + 2H⁺ + e⁻ → ClO₂ + H₂O

 

1. Mathieson-Verfahren

Das Mathieson-Verfahren stammt aus den 1950er Jahren. Dabei kommt Schwefeldioxid (SO₂) als Reduktionsmittel zum Einsatz.

2 NaClO₃ + SO₂ + H₂SO₄ → 2 ClO₂ + 2 NaHSO₄

 

2. Reduktion mit Salzsäure

Eine moderne und kostengünstige Alternative ist die Reduktion mit Salzsäure. Diese hat jedoch den Nachteil, dass als Nebenprodukt Chlor entsteht, was seine Anwendung einschränkt.
In der folgenden Gleichung wird die Salzsäure aus Schwefelsäure und Natriumchlorid (Kochsalz) hergestellt.

NaClO₃ + NaCl + H₂SO₄ → ClO₂ + ½ Cl₂ + Na₂SO₄ + H₂O

 

3. Solvay-Variante

Um die Nachteile der eben erwähnten Alternative zu vermeiden, wird häufig die sogenannte Solvay-Variante eingesetzt, bei der Methanol als Reduktionsmittel verwendet wird.

4 NaClO₃ + CH₃OH + 2 H₂SO₄ → 4 ClO₂ + 3 H₂O + HCOOH + 2 Na₂SO₄


Diese Verfahren ermöglichen die Herstellung von Chlordioxid für verschiedene Anwendungen.
 
 

Herstellung und Verfahren in der Trinkwasserausbereitung

Für die Trinkwasseraufbereitung wird Chlordioxid immer direkt vor Ort hergestellt, um eine effiziente und kontrollierte Versorgung zu gewährleisten. Das gängigste Verfahren ist dabei das Chlor-Chlorit-Verfahren. Hier wird Chlorwasser mit saurem pH-Wert (< 2) mit 10 % Natriumchloritlösung zur Reaktion gebracht.

2 NaClO₂ + Cl₂ → 2 ClO₂ + 2 NaCl


Um zu vermeiden, dass nicht umgesetztes Chlorit im Wasser verbleibt, wird stets ein Überschuss an Chlor eingesetzt.
 
 

Zwei weitere Verfahren zur Herstellung von Chlordioxid sind:

1. Reaktion mit Salzsäure (HCl):

5 NaClO₂ + 4 HCl → 4 ClO₂ + 5 NaCl + 2 H₂O


2. Reaktion mit Natriumperoxidsulfat

2 NaClO₂ + Na₂S₂O₈ → 2 ClO₂ + 2 Na₂SO₄

Hier entsteht Natriumsulfat als Nebenprodukt, das auch natürlich in Trinkwasser vorkommt.

 

Weitere Verwendung von Chlordioxid

Neben der Trinkwasseraufbereitung hat Chlordioxid auch zahlreiche weitere Einsatzbereiche.
 

 

Chlordioxid als Bleichmittel

Der Einsatz von Chlordioxid als umweltfreundliches Bleichmittel in der Zellstoff- bzw. Papierbleiche während der Papierproduktion erfolgt nunmehr fast ausschließlich über Chlordioxid. Dieses wird auch hier direkt vor Ort hergestellt.
 
Das geschieht über das Elementar-Chlor-Freie (ECF)-Bleichen, bei dem anstelle von elementarem Chlor (Cl₂) chlorhaltige Verbindungen, meist Chlordioxid, als Oxidationsmittel eingesetzt werden.

Im alternativen Total-Chlor-Freien (TCF)-Bleichen hingegen kommen andere chlorfreie Oxidationsmittel auf Sauerstoffbasis wie Sauerstoff (O₂), Wasserstoffperoxid (H₂O₂) oder Ozon (O₃) zum Einsatz. Darunter ist jedoch zum Beispiel Ozon nur bedingt für die Zellstoffbleiche geeignet, da es zu reaktiv ist und auch die Zellulose angreift.

Gleichermaßen wird Chlordioxid als Bleichmittel in der Textil- und Lederindustrie eingesetzt. 

 

 

Trink- und Abwasserdesinfektion

Chlordioxid eignet sich nicht nur zur Aufbereitung von Trinkwasser, sondern auch für die Behandlung diverser Abwässer, Industrieabwässer, Kreislaufwässer und Prozesswässer. 

 

Natriumchlorit: Lösungen der Donauchem GmbH

Als verlässlicher Partner für die Behandlung von Wasserkreisläufen, Trinkwasserentkeimung sowie die technische und industrielle Wasseraufbereitung bietet die Donauchem GmbH hochwertige Natriumchlorit-Lösungen in drei Konzentrationen an:
 

• NaClO₂ 7,5 %
• NaClO₂ 25 %
• NaOCl₂ 31 %

Unsere Produkte können flexibel sowohl als verpacktes Material im IBC und Kleingebinden, als auch lose im Straßen-Tankzug geliefert werden. Für die Herstellung von Chlordioxid in dafür geeigneten Anlagen bieten wir durch die Donau Chemie AG zusätzlich in Österreich produzierte hochreine, synthetische Salzsäure in der gewünschten Konzentration an.

Zudem stellen wir ein breites Portfolio an technischen Commodities bereit, um unterschiedlichste Anforderungen optimal zu erfüllen. Weitere Informationen finden Sie in unserem Portfolio.