สระว่ายน้ำ เป็นสถานที่พักผ่อนและออกกำลังกายที่่หลาย ๆ คนชื่นชอบ การรักษาสภาพน้ำในสระว่ายน้ำให้้สะอาด เพื่อให้้ปลอดภัยต่อผู้้ใช้ถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างหนึ่ง หลาย ๆ คนอาจคิดว่าในสระว่ายน้ำมีีคลอรีนเป็นสารที่่ใช้กำจัดเชื้อโรคในน้ำ แต่่ความจริงแล้้วสารที่่อยู่่ในน้ำของสระว่ายน้ำคือ กรดไฮโปคลอรัส (HOCl) ซึ่งสามารถกำจัดแบคทีีเรียและตะไคร่น้ำได้้ และเป็นสารชนิดเดียวกับที่่ใช้้ในการทำน้ำดื่มให้้สะอาด สาร HOCl ที่่อยู่่ในสระว่ายน้ำ ไม่่ได้้เกิดจากการใส่่ HOCl ลงไปโดยตรง แต่่เกิดจากการใส่่สารตั้งต้นที่่ทำปฏิกิริยากับน้ำแล้วได้้ผลิตภัณฑ์์เป็น HOCl โดยสารตั้งต้นเหล่านี้มีีหลายชนิด เช่น

1. แก๊สคลอรีน (Cl₂) ที่อุณหภูมิห้องมีีสถานะแก๊สเมื่อผ่านแก๊สคลอรีนลงในน้ำจะเกิดปฏิกิริยาเคมีี ดังสมการเคมีีต่อไปนี้

           แต่เนื่องจากสารนี้มีสถานะแก๊ส มีีสมบัติกัดกร่อนและเป็นพิษ จึงไม่สะดวกต่อการนำมาใช้ในสระว่ายน้ำ

2. เกลือไฮโปคลอไรท์ เช่น โซเดีียมไฮโปคลอไรท์ (NaOCl) เป็นสารประกอบที่่พบในน้ำยาฟอกขาว ที่อุณหภูมิ ห้องมีีสถานะของเหลวที่ไม่เสถียร ส่วนใหญ่จึงพบอยู่่ในรูปสารละลาย มีชื่อทางการค้าว่า คลอรีนน้ำ ปฏิกิริยาเคมีีระหว่าง NaOCl กับน้ำเขียนสมการเคมีได้ดังนี้

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

            สารทั้งสองชนิดนี้ใช้้งานได้้สะดวก จึงนิยมนำ มาใช้้ในสระว่ายน้ำ

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

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

            ทั้ง HOCl และ OCl⁻ สามารถกำจัดแบคทีีเรียและตะไคร่น้ำได้้ โดย HOCl มีีประสิทธิิภาพที่่ดีกว่า ดังนั้น ต้องมีีการควบคุมปริิมาณ HOCl และ OCl⁻ ให้้เหมาะสม ปริิมาณของ HOCl และ OCl⁻ ที่่อยู่่ในสระว่ายน้ำขึ้นกับหลายปัจจัย เช่น ปริิมาณ HOCl และ OCl⁻ จะลดลง เนื่องจากใช้้ในการกำจัดแบคทีีเรียและตะไคร่น้ำ รวมทั้งการเกิดปฏิกิริยากับสารประกอบอินทรีย์ที่่อยู่่ในสระว่ายน้ำ หรือการสลายตัวเมื่อถูกแสงแดด โดย OCl⁻ เมื่อโดนแสงยูวี (ν_uv) จากแสงแดดจะสลายตัวได้้เร็วกว่า HOCl ดังสมการ

          นอกจากนี้ ปริิมาณ HOCl ยังขึ้นกับระดับ pH ในสระว่ายน้ำโดยที่่ pH ต่ำจะมีีปริิมาณ HOCl มาก ส่วนที่่ pH สูงจะมีีปริิมาณ HOCl น้อย แต่ที่่ pH 7.5 จะมีีปริิมาณ HOCl และ OCl⁻ เท่ากัน ดังข้อมูลในตาราง

            ถ้า pH มีีค่าต่ำ (มีีปริิมาณ H₃O⁺ ในน้ำ มาก) จะส่งผลให้้มีี HOCl เพิ่มขึ้น เนื่องจากระบบจะปรับตัวเพื่อลดปริิมาณ H₃O⁺ โดยเกิดปฏิกิริยาระหว่าง H3O+ และ OCl⁻ เพิ่มขึ้น ทำให้้ได้้ HOCl เพิ่มขึ้น ดังสมการเคมี

            แต่ถ้า pH มีค่าสูง (มีีปริิมาณ OH⁻ ในน้ำมาก) จะส่งผลให้้ HOCl ลดลง เนื่องจาก H₃O⁺ จะทำปฏิกิริยากับ OH⁻ ทำให้้ 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 การกำจัดแบคที่เรียจะลดลง นอกจากนี้ OCl⁻ จะสลายตัวอย่างรวดเร็วเมื่อโดนแสงแดด การปรับ pH ทำได้โดยเติมกรดหรือเบสลงไปในสระว่ายน้ำ เช่น ถ้าน้ำมี pH ต่ำเกินไป จะเติมโซเดียมคาร์บอเนต (Na₂CO₃) ลงไปเพื่อทำปฏิกิริยากับ H₃O⁺ ทำให้ pH เพิ่มขึ้น แต่ถ้าน้ำมี p สูงเกินไปจะเติมซเดียมไฮใดรเจนซัลเฟต (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. ผู้อ่านสามารถติดตามบทความที่น่าสนใจเพิ่มเติมได้ที่ https://magazine.ipst.ac.th/ 

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.