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La cloración del agua es el proceso de agregar cloro o compuestos de cloro como el hipoclorito de sodio al agua . Este método se utiliza para matar bacterias, virus y otros microbios en el agua. En particular, la cloración se utiliza para prevenir la propagación de enfermedades transmitidas por el agua como el cólera , la disentería y la fiebre tifoidea . [1] [2] [3]
En un artículo publicado en 1894, se propuso formalmente agregar cloro al agua para dejarla "libre de gérmenes". Otras dos autoridades respaldaron esta propuesta y la publicaron en muchos otros artículos en 1895. [4] Los primeros intentos de implementar la cloración del agua en una planta de tratamiento de agua se realizaron en 1893 en Hamburgo , Alemania. En 1897, la ciudad de Maidstone , Inglaterra, fue la primera en tratar todo su suministro de agua con cloro. [5]
La cloración permanente del agua comenzó en 1905, cuando un filtro de arena lento defectuoso y un suministro de agua contaminada provocaron una grave epidemia de fiebre tifoidea en Lincoln , Inglaterra. [6] Alexander Cruickshank Houston utilizó la cloración del agua para detener la epidemia. Su instalación alimentaba el agua a tratar con una solución concentrada del llamado cloruro de cal . No era simplemente cloruro de calcio moderno, sino que contenía cloro gaseoso disuelto en agua de cal (hidróxido de calcio diluido) para formar hipoclorito de calcio (cal clorada). La cloración del suministro de agua ayudó a detener la epidemia y, como medida de precaución, la cloración se continuó hasta 1911, cuando se puso en servicio un nuevo suministro de agua. [7]
El primer uso continuo de cloro en Estados Unidos para desinfección tuvo lugar en 1908 en el embalse de Boonton (en el río Rockaway ), que servía de suministro para Jersey City, Nueva Jersey . [8] La cloración se logró mediante adiciones controladas de soluciones diluidas de cloruro de cal ( hipoclorito de calcio ) en dosis de 0,2 a 0,35 ppm. El proceso de tratamiento fue concebido por John L. Leal y la planta de cloración fue diseñada por George Warren Fuller. [9] Durante los años siguientes, la desinfección con cloro utilizando cloruro de cal (hipoclorito de calcio) se implementó rápidamente en los sistemas de agua potable de todo el mundo. [10]
La técnica de purificación del agua potable mediante el uso de cloro gaseoso licuado comprimido fue desarrollada por un oficial británico del Servicio Médico Indio , Vincent B. Nesfield, en 1903. Según su propio relato: "Se me ocurrió que el cloro gaseoso podría ser consideró satisfactorio... si se pudieran encontrar medios adecuados para utilizarlo... La siguiente cuestión importante era cómo hacer que el gas fuera portátil, lo que podría lograrse de dos maneras: licuándolo y almacenándolo en recipientes de hierro revestidos de plomo. vasos, que tienen un chorro con un canal capilar muy fino, y están provistos de un grifo o de un tapón de rosca. Se abre el grifo y se introduce en la bombona la cantidad de agua necesaria. El cloro burbujea y en diez o quince minutos "El agua es absolutamente segura. Este método sería útil a gran escala, como para los carros de servicio de agua." [11]
El mayor Carl Rogers Darnall , profesor de química en la Escuela de Medicina del Ejército , hizo la primera demostración práctica de esto en 1910. [12] Este trabajo se convirtió en la base de los sistemas actuales de purificación de agua municipal . Poco después de la demostración de Darnall, el mayor William JL Lyster, del Departamento Médico del Ejército, utilizó una solución de hipoclorito de calcio en una bolsa de lino para tratar el agua. [ cita necesaria ]
Durante muchas décadas, el método de Lyster siguió siendo el estándar para las fuerzas terrestres estadounidenses en el campo y en los campos, implementado en la forma de la conocida Lyster Bag (también escrita como Lister Bag). La lona "bolsa, agua, esterilización" era un componente común de las cocinas de campaña, distribuida una por cada 100 personas, con una capacidad estándar de 36 galones que colgaba de un trípode a menudo improvisado en el campo. En uso desde la Primera Guerra Mundial hasta la Guerra de Vietnam, ha sido reemplazado por sistemas de ósmosis inversa que producen agua potable filtrando a presión el agua local a través de filtros de nivel microscópico: la Unidad de Purificación de Agua por Ósmosis Inversa (1980) y el Sistema Táctico de Purificación de Agua ( 2007) para producción a gran escala, y la unidad Purificadora de Agua Ligera para necesidades de menor escala que incluye tecnología de ultrafiltración para producir agua potable de cualquier fuente y utiliza ciclos de retrolavado automatizados cada 15 minutos para simplificar las operaciones de limpieza. [ cita necesaria ]
El cloro gaseoso se utilizó por primera vez de forma continua para desinfectar el suministro de agua en la planta de filtrado de Belmont, Filadelfia , Pensilvania , mediante el uso de una máquina inventada por Charles Frederick Wallace [ cita requerida ] , quien la denominó Clorador. Fue fabricado por la compañía Wallace & Tiernan a partir de 1913. [13] En 1941, la desinfección del agua potable estadounidense con cloro gaseoso había reemplazado en gran medida el uso de cloruro de cal. [14] [15]
Como halógeno , el cloro es un desinfectante altamente eficiente y se agrega a los suministros públicos de agua para matar patógenos que causan enfermedades, como bacterias , virus y protozoos , que comúnmente crecen en los depósitos de suministro de agua, en las paredes de las tuberías de agua y en tanques de almacenaje. [16] Los agentes microscópicos de muchas enfermedades como el cólera , la fiebre tifoidea y la disentería mataban a innumerables personas anualmente antes de que se emplearan métodos de desinfección de forma rutinaria. [dieciséis]
Con diferencia, la mayor parte del cloro se fabrica a partir de sal de mesa (NaCl) mediante electrólisis en el proceso cloro-álcali . El gas resultante a presiones atmosféricas se licua a alta presión. El gas licuado se transporta y utiliza como tal. [ cita necesaria ]
Como agente oxidante fuerte , el cloro mata mediante la oxidación de moléculas orgánicas. [16] El cloro y el producto de la hidrólisis, el ácido hipocloroso, no están cargados y, por lo tanto, penetran fácilmente en la superficie cargada negativamente de los patógenos. Es capaz de desintegrar los lípidos que componen la pared celular y reaccionar con enzimas y proteínas intracelulares , volviéndolas no funcionales. Entonces los microorganismos mueren o ya no pueden multiplicarse. [17]
Cuando se disuelve en agua, el cloro se convierte en una mezcla en equilibrio de cloro, ácido hipocloroso (HOCl) y ácido clorhídrico (HCl):
En solución ácida, las especies principales son Cl
2y HOCl, mientras que en una solución alcalina, efectivamente solo está presente ClO − ( ion hipoclorito ). También se encuentran concentraciones muy pequeñas de ClO 2 − , ClO 3 − , ClO 4 − . [18]
La cloración de choque es un proceso utilizado en muchas piscinas, pozos de agua , manantiales y otras fuentes de agua para reducir los residuos de bacterias y algas en el agua. La cloración de choque se realiza mezclando una gran cantidad de hipoclorito en el agua. El hipoclorito puede estar en forma de polvo o líquido como cloro (solución de hipoclorito de sodio o hipoclorito de calcio en agua). El agua que se está sometiendo a cloración de choque no se debe nadar ni beber hasta que el recuento de hipoclorito de sodio en el agua baje a tres partes por millón (PPM) o hasta que el recuento de hipoclorito de calcio baje a 0,2 a 0,35 PPM. [ cita necesaria ]
Como alternativa a la cloración de choque, algunas piscinas se cloran mediante el uso de un filtro generador de cloro que electroliza la sal común . Las piscinas cloradas mediante este método generalmente tienen niveles más bajos de cloro y, en el aire circundante, menos cloramina gaseosa que las piscinas cloradas directamente. Estas piscinas se denominan piscinas de agua salada. [ cita necesaria ]
La desinfección mediante cloración puede resultar problemática en algunas circunstancias. El cloro puede reaccionar con compuestos orgánicos naturales que se encuentran en el suministro de agua para producir compuestos conocidos como subproductos de desinfección (DBP). Los DBP más comunes son los trihalometanos (THM) y los ácidos haloacéticos (HAA). Los trihalometanos son los principales subproductos desinfectantes creados a partir de la cloración con dos tipos diferentes, bromoformo y dibromoclorometano , que son los principales responsables de los riesgos para la salud. Sus efectos dependen estrictamente de la duración de su exposición a las sustancias químicas y de la cantidad ingerida en el cuerpo. En dosis elevadas, el bromoformo ralentiza principalmente la actividad cerebral normal, que se manifiesta por síntomas como somnolencia o sedación. La exposición crónica tanto al bromoformo como al dibromoclorometano puede causar cáncer de hígado y riñón, así como enfermedades cardíacas, pérdida del conocimiento o la muerte en dosis altas. [19] Debido a la potencial carcinogenicidad de estos compuestos, las regulaciones sobre el agua potable en todo el mundo desarrollado requieren un monitoreo regular de la concentración de estos compuestos en los sistemas de distribución de los sistemas de agua municipales. La Organización Mundial de la Salud ha declarado que "los riesgos para la salud derivados de estos subproductos son extremadamente pequeños en comparación con los riesgos asociados con una desinfección inadecuada". [2]
También existen otras preocupaciones con respecto al cloro, incluida su naturaleza volátil que hace que desaparezca demasiado rápido del sistema de agua, y preocupaciones organolépticas como el sabor y el olor. [ cita necesaria ]
Un declorador es un aditivo químico que elimina el cloro o la cloramina del agua. Cuando el agua del grifo esté clorada, se debe declorar antes de usarla en un acuario , ya que el cloro puede dañar la vida acuática de la misma manera que mata los microorganismos . El cloro matará a los peces [20] y dañará el filtro biológico del acuario . [21] Los productos químicos que cumplen esta función son agentes reductores que reducen las especies de cloro a cloruro , que es menos dañino para los peces. [ cita necesaria ]
Algunos compuestos empleados en decloradores comerciales son el tiosulfato de sodio , el hidroximetanosulfonato de sodio y el ácido hidroximetanosulfínico de sodio. [ cita necesaria ]