How does a chlorine production system from swimming pool salt work?

1261 Views  | 

How does a chlorine production system from swimming pool salt work?

ระบบเกลือทำงานอย่างไร  Salt Chlorinator

  


  เป็นระบบที่นิยมมากที่สุดในปัจจุบัน ทีมาพร้อมข้อดีหลายอย่างแต่มีน้อยคนที่จะเข้าใจความหมายและหลักการทำงานที่แท้จริง

ความหมายของระบบเกลือ
               ระบบฆ่าเชื้อโรคด้วยระบบเกลือเป็นระบบที่สร้างคลอรีนจากเกลือ โดยการผ่านกระแสไฟฟ้าลงไปในสารละลายเกลือที่เรียกว่า “Electrolysis” โดยการผ่านกระแสไฟฟ้าจากขั้วหนึ่งไปยังอีกขั้วหนึ่ง เพื่อที่จะสลายพันธะของเกลือและทำการสร้างคลอรีน (โซเดียมไฮโปรคลอไรด์) เพื่อใช้ในการฆ่าเชื้อโรคในสระว่ายน้ำ ระบบเกลือนี้เป็นระบบการฆ่าเชื้อโรคที่ปลอดภัยต่อผู้ที่มาใช้สระว่ายน้ำมากกว่าคลอรีน 90% โดยการเติมเกลือลงในสระว่ายน้ำโดยตรงตอนที่ปิดสระ และมีข้อดีมากกว่าการใช้คลอรีนหลายอย่างดังจะกล่าวรายละเอียดต่อไป

 

 ระบบเกลือมีขั้นตอนการทำงานอย่างไร

ระบบเกลือนั้นมีขั้นตอนอยู่ 3 ขั้นตอนดังต่อไปนี้

1.ขั้นตอนการเติมเกลือ (Salt Addition) 
  เมื่อใส่เกลือในสระว่ายน้ำ ซึ่งอาจจะใส่ในสระโดยตรงหรือใส่ในถังน้ำสำรอง (Surge Tank) แล้วโมเลกุลของน้ำเกลือก็จะแตกตัวกลายเป็นไออนของโซเดียม(Na+) และคลอรีน(Cl-) และละลายอยู่ในโมเลกุลของน้ำ ตามสมการที่ 1

  NaCl   +   H2O   →   Na+   +   Cl-   +   H2  ........   (1)

 


2.ขั้นตอนผลิตคลอรีน(Chlorine Production) 

   หลังจากที่ไอออนของโซเดียม(Na+)และคลอรีน(Cl-)แตกตัวในน้ำมากพอ(ประมาณ 2,500-4,000 PPM) ไอออนทั้งสองก็จะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำ โดยจะมีการปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านเซลล์ของระบบเกลือ (Salt Chlorinator Cell) ที่เรียกว่า “Electrolysis”เพื่อเป็นการเร่งปฏิกิริยาทำให้เกิดเป็นก๊าซคลอรีน(Cl2) ก๊าซไฮโดรเจน(H2)และโซเดียมไฮดรอกไซด์(NaOH)ดังสมการที่ 2

NaCl + H2O → Cl2 + H2  + 2NaOH  ........ (2)

 


ต่อจากนั้น ก๊าซคลอรีน (Cl2) ก็จะทำปฏิกิริยากับโซเดียม  ไฮดรอกไซด์(NaOH) เกิดเป็นสารประกอบคลอรีนที่มีชื่อว่า “โซเดียมไฮโปรคลอไรต์(NaOCI)”  ซึ่งเป็นสารฆ่าเชื้อโรคชนิดหนึ่งมีค่า pH ประมาณ 11 และมีส่วนประกอบคลอรีน ประมาณ 10-12 % รวมทั้งเกิดกลายเป็นเกลือเหมือนเดิม ตามสมการที่ 3

Cl2  +  2NaOH   →  NaOCl   +   NaCl   +  H2… (3)


จากสมการพบว่า เมื่อเกิดเป็นโซเดียมไฮโปรคลอไรต์ (NaOCl) แล้วจะมีเกลือเกิดขึ้น ซึ่งไม่เป็นพิษเหมือนการใช้คลอรีน

3. ขั้นตอนการฆ่าเชื้อโรค (Disinfection)
     เมื่อได้สารประกอบคลอรีนชนิดนี้แล้ว มันก็ทำการฆ่าเชื้อโรค ซึ่งส่วนใหญ่เป็นพวกสารอินทรีย์ที่มีธาตุคาร์บอนเป็นส่วนประกอบ แล้วก็จะเกิดปฏิกิริยากลายเป็นเกลือ (NaCl) และก๊าซคาร์บอนไดออกไซต์(CO2)  ดังสมการที่ 4

สารประกอบคาร์บอน +  NaOCl → CO2 + NaCl  …  (4)

 


นอกจากนี้โซเดียมไฮโปรคลอไรต์ยังเกิดปฏิกิริยากับน้ำกลายเป็น

 กรดไฮโปรคลอรัส(HOCl) ซึ่งเป็นสารที่ใช้ฆ่าเชื้อโรคต่างๆ เช่น แบคทีเรีย ไวรัส สาหร่าย เป็นต้น ดังแสดงในสมการที่ 5

NaOCl  +   H2O   →  HOCl   +  NaOH   …..     (5)



Hypochlorous Acid หรือ HOCl คืออะไร?

 Hypochlorous Acid หรือ กรดไฮโปคลอรัส มีชื่อเรียกทางเคมีว่า HOCl นั้น เป็นกรดอ่อน ๆ ชนิดหนึ่งที่ถูกผลิตขึ้นโดยธรรมชาติโดยเซลล์เม็ดเลือดขาวในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทุกชนิดเพื่อการรักษาและการปกป้องร่างกาย  ซึ่งกรดไฮโปคลอรัส มีคุณสมบัติในการกำจัดเชื้อไวรัส แบคทีเรีย เชื้อรา รวมไปถึงสปอร์ของเชื้อราได้ โดยการเข้าไปทำลายผนังหุ้มเซลล์ของเชื้อโรค เพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อโรคเหล่านั้น

เนื่องจากกรดไฮโปคลอรัส (HOCl) เป็นกรดชนิดเดียวกันกับที่อยู่ในระบบภูมิคุ้มกัน ในเม็ดเลือดขาวของร่างกายมนุษย์ จึงปลอดภัย ไม่เป็นอันตรายต่อผิวบอบบาง  หรือดวงตา ไม่ทำให้เกิดอาการแสบ และมีประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อโรคมากกว่าสารฟอกขาวประเภทคลอรีนถึง 80-120 เท่า

กรดไฮโปคลอรัส สามารถพบได้จาก “ น้ำอิเล็กโทรไลต์ “ ซึ่งเป็นน้ำที่ได้จากกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส (Electrolysis) ซึ่งมีการคิดค้นครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์และนักเคมี นามว่า ไมเคิล ฟาราเดย์ (Michael Faraday) เมื่อปีทศวรรษ 1834 โดยเขาได้คิดค้นหลักการสำคัญของกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสตั้งเป็นกฎสองข้อเรียกกันว่า Faraday’s Laws of Electrolysis ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญของวิชาไฟฟ้าเคมี (Electrochemistry) มาจนถึงทุกวันนี้

กระบวนการอิเล็กโทรลิซิส (Electrolysis) คืออะไร ?

อิเล็กโทรลิซิส (Electrolysis) คือกระบวนการผ่านกระแสไฟฟ้า ด้วยเครื่องมือที่ใช้แยกสารละลายด้วยไฟฟ้า มีชื่อเรียกว่า เซลล์อิเล็กโทรไลต์ หรือ อิเล็กโทรลิติกเซลล์ ประกอบด้วย ขั้วไฟฟ้า (อิเล็กโทรด Electrode) ภาชนะบรรจุสารละลายอิเล็กโทรไลต์ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสงตรง (D.C.) เช่น เซลล์ไฟฟ้า หรือ แบตเตอรี่

เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกส่งผ่านไปยังสารละลายที่มีคุณสมบัตินำไฟฟ้า คือ น้ำประปา (H2O) ซึ่งประกอบไปด้วยคลอรีนอิสระ (Free Chlorine) และการใส่เกลือบริสุทธิ์ ที่มีส่วนประกอบคือ โซเดียมคลอไรท์ (NaCl) ลงไปในน้ำประปา จนก่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมี หรือเรียกว่าการ อ็อกซิเดชั่น (Oxidation) ก็จะได้สารประกอบใหม่ขึ้นมา ได้แก่  Hypochlorous Acid (HOCl), Hypochlorite Ion (OCl-), Sodium Hypochlorite (NaOCl), Hydroxyl Radical (OH), Peroxide (H2O2)


กรดไฮโปคลอรัส (HOCl) และ ไฮโปคลอไรต์ ไอออน (OCl-) แตกต่างกันอย่างไร?

   ไฮโปคลอไรต์ ไอออน (OCl-) มีประจุเป็นลบ ในขณะที่กรดไฮโปคลอรัส (HOCl) ไม่มีประจุไฟฟ้า  กรดไฮโปคลอรัสเคลื่อนที่ได้อย่างรวดเร็ว
และสามารถออกซิไดซ์แบคทีเรียในเวลาเพียงไม่กี่วินาที ในขณะที่
ไฮโปคลอไรต์ไอออนอาจต้องใช้เวลาถึงครึ่งชั่วโมงในการออกซิไดซ์แบคทีเรีย เพราะพื้นผิวของเชื้อโรคมีประจุลบ ซึ่งทำให้เกิดแรงผลักกันกับไฮโปคลอไรต์ไอออนที่มีประจุลบออกจากพื้นผิวของเชื้อโรค ทำให้ไฮโปคลอไรต์ไอออนมีประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อโรคน้อยลง ในขณะที่กรดไฮโปคลอรัสไม่มีประจุไฟฟ้า จึงสามารถซึมผ่านเกราะป้องกันที่อยู่รอบๆ เชื้อโรคได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า


ข้อดีของระบบเกลือ

   1. ไม่ทำให้เกิดการระคายเคืองดวงตา แสบตา เพราะค่าเกลือในสระ มีค่าความเค็มน้อยกว่า ค่าความเค็มของน้ำตา (ค่าความเค็มน้ำตา ประมาณ 8000 ppm) แต่สระระบบเกลือความเค็ม 3000-4000ppm
   2. ไม่ทำให้ผิวหนังแห้ง ผมร่วง ฟันผุ เพราะ pH ของน้ำเป็นด่าง ให้ความชุ่มชื้นของผิวหนัง และไม่กัดเส้นผม
   3. เหมาะสำหรับคนแพ้คลอรีน
   4. กลิ่นไม่แรงเท่าสระระบบคลอรีน
   5.ไม่ทำลายพื้นผิวกระเบื้องยาแนว
   6.ไม่ต้องเติมเคมีบ่อยเหมือนระบบคลอรีน เติมเกลือ 1 ครั้ง ใช้ได้หลายวัน
   7.ฆ่าเชื้อโรคได้ดี เหมือนคลอรีน 90% แต่ปลอดภัยกว่า


ข้อเสียของระบบเกลือ
   1. ราคาค่าอุปกรณ์มีราคาสูง ในการลงทุนครั้งแรก
   2. น้ำมีรสชาติเป็นน้ำกร่อย
   3. ค่า PH เป็นด่าง สูง ต้องต้องควบคุมให้ ได้ค่ามาตรฐานตลอดเวลา เพราะหาก PH เกิน 9 คลอรีนที่ผลิตได้จะอยู่ในรูป Clo- ประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อจะลดลงเป็นอย่างมาก
   4.มีความยุ่งยากในการดูแลเครื่องมากกว่า ระบบคลอรีน


This website uses cookies for best user experience, to find out more you can go to our Privacy Policy  and  Cookies Policy