สระว่ายน้ำ เป็นสถานที่พักผ่อนและออกกำลังกายที่หลาย ๆ คนชื่นชอบ การรักษาสภาพน้ำในสระว่ายน้ำให้สะอาด เพื่อให้ปลอดภัยต่อผู้้ใช้ถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างหนึ่ง หลาย ๆ คนอาจคิดว่าในสระว่ายน้ำมีคลอรีนเป็นสารที่ใช้กำจัดเชื้อโรคในน้ำ แต่่ความจริงแล้้วสารที่อยู่่ในน้ำของสระว่ายน้ำคือ กรดไฮโปคลอรัส (HOCl) ซึ่งสามารถกำจัดแบคทีเรียและตะไคร่น้ำได้ และเป็นสารชนิดเดียวกับที่ใช้ในการทำน้ำดื่มให้สะอาด สาร HOCl ที่อยู่่ในสระว่ายน้ำ ไม่ได้เกิดจากการใส่่ HOCl ลงไปโดยตรง แต่่เกิดจากการใส่่สารตั้งต้นที่ทำปฏิกิริยากับน้ำแล้วได้ผลิตภัณฑ์์เป็น HOCl โดยสารตั้งต้นเหล่านี้มีหลายชนิด เช่น

1. แก๊สคลอรีน (Cl₂) ที่อุณหภูมิห้องมีสถานะแก๊สเมื่อผ่านแก๊สคลอรีนลงในน้ำจะเกิดปฏิกิริยาเคมี ดังสมการเคมีต่อไปนี้

           แต่เนื่องจากสารนี้มีสถานะแก๊ส มีสมบัติกัดกร่อนและเป็นพิษ จึงไม่สะดวกต่อการนำมาใช้ในสระว่ายน้ำ

2. เกลือไฮโปคลอไรท์ เช่น โซเดียมไฮโปคลอไรท์ (NaOCl) เป็นสารประกอบที่พบในน้ำยาฟอกขาว ที่อุณหภูมิ ห้องมีสถานะของเหลวที่ไม่เสถียร ส่วนใหญ่จึงพบอยู่่ในรูปสารละลาย มีชื่อทางการค้าว่า คลอรีนน้ำ ปฏิกิริยาเคมีระหว่าง NaOCl กับน้ำเขียนสมการเคมีได้ดังนี้

          แคลเซียมไฮโปคลอไรท์ (Ca(OCl)₂) มีสถานะของแข็ง มีชื่อทางการค้าว่า คลอรีนผง หรือ คลอรีนเกล็ด ปฏิกิริยาเคมีระหว่าง Ca(OCl)₂ กับน้ำเขียนสมการเคมีได้ดังนี้

            สารทั้งสองชนิดนี้ใช้งานได้สะดวก จึงนิยมนำ มาใช้ในสระว่ายน้ำ

3. สารประกอบ Chlorinated Isocyanurate เช่น Trichloroisocyanuric Acid เมื่อละลายน้ำ จะได้กรดไซยานูริค (Cyanuric Acid) และ HOCI ดังสมการเคมี

            HOCl เป็นกรดอ่อน เมื่อละลายในน้ำจะแตกตัวได้ไฮโดรเนียมไอออน (H₃O⁺) และ ไฮโปคลอไรท์ไอออน (OCl⁻) ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาผันกลับได้ ดังสมการ

            ทั้ง HOCl และ OCl⁻ สามารถกำจัดแบคทีเรียและตะไคร่น้ำได้ โดย HOCl มีประสิทธิิภาพที่ดีกว่า ดังนั้น ต้องมีการควบคุมปริมาณ HOCl และ OCl⁻ ให้เหมาะสม ปริมาณของ HOCl และ OCl⁻ ที่อยู่่ในสระว่ายน้ำขึ้นกับหลายปัจจัย เช่น ปริมาณ HOCl และ OCl⁻ จะลดลง เนื่องจากใช้ในการกำจัดแบคทีเรียและตะไคร่น้ำ รวมทั้งการเกิดปฏิกิริยากับสารประกอบอินทรีย์ที่อยู่่ในสระว่ายน้ำ หรือการสลายตัวเมื่อถูกแสงแดด โดย OCl⁻ เมื่อโดนแสงยูวี (ν_uv) จากแสงแดดจะสลายตัวได้เร็วกว่า HOCl ดังสมการ

          นอกจากนี้ ปริมาณ HOCl ยังขึ้นกับระดับ pH ในสระว่ายน้ำโดยที่ pH ต่ำจะมีปริมาณ HOCl มาก ส่วนที่ pH สูงจะมีปริมาณ HOCl น้อย แต่ที่ pH 7.5 จะมีปริมาณ HOCl และ OCl⁻ เท่ากัน ดังข้อมูลในตาราง

            ถ้า pH มีค่าต่ำ (มีปริมาณ H₃O⁺ ในน้ำ มาก) จะส่งผลให้มี HOCl เพิ่มขึ้น เนื่องจากระบบจะปรับตัวเพื่อลดปริมาณ H₃O⁺ โดยเกิดปฏิกิริยาระหว่าง H3O+ และ OCl⁻ เพิ่มขึ้น ทำให้ได้ HOCl เพิ่มขึ้น ดังสมการเคมี

            แต่ถ้า pH มีค่าสูง (มีปริมาณ OH⁻ ในน้ำมาก) จะส่งผลให้ HOCl ลดลง เนื่องจาก H₃O⁺ จะทำปฏิกิริยากับ OH⁻ ทำให้ H₃O⁺ ลดลง ดังสมการเคมี

            ระบบจะปรับตัวเพื่อเพิ่มปริมาณ H₃O⁺ โดย HOCl จะแตกตัวเพิ่มขึ้น ทำให้ได้ H₃O⁺ และ OCl⁻ เพิ่มขึ้นดังสมการเคมี

            ดังนั้น จึงต้องมีการปรับค่า pH ในสระว่ายน้ำให้เหมาะสม โดยที่ pH 7.2 - 7.8 HOCI และ OCl⁻ จะมีปริมาณที่พอเหมาะ ถ้ามี pH ต่ำกว่า 7.2 จะมีปริมาณ HOCI มาก ทำให้เกิดการแสบตได้ แต่ถ้ามี pH สูงกว่า 7.8 จะมีปริมาณ OCl⁻ มาก การกำจัดแบคทีเรียจะลดลง นอกจากนี้ OCl⁻ จะสลายตัวอย่างรวดเร็วเมื่อโดนแสงแดด การปรับ pH ทำได้โดยเติมกรดหรือเบสลงไปในสระว่ายน้ำ เช่น ถ้าน้ำมี pH ต่ำเกินไป จะเติมโซเดียมคาร์บอเนต (Na₂CO₃) ลงไปเพื่อทำปฏิกิริยากับ H₃O⁺ ทำให้ pH เพิ่มขึ้น แต่ถ้าน้ำมี p สูงเกินไปจะเติมโซเดียมไฮใดรเจนซัลเฟต (NaHSO₄) ลงไปเพื่อทำปฏิกิริยากับ OH⁻ ทำให้ pH ลดลง

           นอกจากนี้ น้ำปัสสาวะและเหงื่อของคนที่ลงว่ายน้ำในสระ ซึ่งมีแอมโมเนีย (NH₃) ที่สามารถทำปฏิกิริยากับ HOCI เกิดเป็นสารประกอบ Chloramine เช่น NH₂CI NHCI₃ NHCl₃ ซึ่งมีกลิ่นเฉพาะของสระว่ายน้ำ ดังสมการเคมี

            สารประกอบ Chloramine อาจก่อให้เกิดการระคายเคืองตาและจมูกของผู้ที่ลงว่ายน้ำในสระ นอกจากนี้ในปัสสาวะยังมีกรดยูริค ที่สามารถเกิดปฏิกิริยาเป็นไซยาโนเจนคลอไรด์ ซึ่งเป็นสารกลุ่มเดียวกับไซยาไนต์ ทำให้เกิดการระคายเคืองตา จมูก และทางเดินหายใจได้

            การดูแลรักษาสระว่ายน้ำดูเหมือนจะง่ายเพียงแค่ใส่สารเคมีบางชนิดลงไปเท่านั้น แต่ความจริงแล้วมีความเกี่ยวข้องกับความรู้ทางเคมีหลายด้าน เช่น PH กรด-เบส สมดุลเคมี ปฏิกิริยาของ HOCI และ OCl⁻ กับสารอื่น ๆ ดังที่กล่าวมาแล้ว

บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของนิตยสาร สสวท. ปีที่ 48 ฉบับที่ 225 กรกฎาคม – สิงหาคม 2563

ผู้อ่านสามารถติดตามบทความที่น่าสนใจเพิ่มเติมได้ที่ https://emagazine.ipst.ac.th/225/12/

บรรณานุกรม

The Chemistry of Swimming Pool Maintenance. Retrieved March 3. 2020. From

https://pdfis.semanticscholar.org/1245/ebb-7f16860356aa8141598227133d33d58e5.pdf.

Compound Interest (2020). The Chemistry of Swimming Pool. Retrieved March 3. 2020. from   

  https://www.compoundchem.com/2015/08/12/swimming-pools/

Swimming Pool Chemistry. Retrieved March 3. 2020. From https://www.acs.org/content/dam/acsorg/ 
education/resources/ highschool/chemmatters/articlesbytopic/acidsandbases/chemmatters-april1983-swimming-pool.pdf.