stringtranslate.com

Хлорвыделяющие соединения

Хлор-выделяющие соединения , также известные как хлорсодержащие соединения , — это жаргонное слово, используемое для описания некоторых хлорсодержащих веществ, которые используются в качестве дезинфицирующих средств и отбеливателей. К ним относятся следующие химикаты: гипохлорит натрия (активный агент в отбеливателе ), хлорамин , галазон и дихлоризоцианурат натрия . [2] Они широко используются для дезинфекции воды и медицинского оборудования , а также поверхностей, а также отбеливающих материалов, таких как ткань . Присутствие органических веществ может сделать их менее эффективными в качестве дезинфицирующих средств. [3] Они выпускаются в виде жидкого раствора или порошка, который смешивается с водой перед использованием. [2]

Побочные эффекты при контакте могут включать раздражение кожи и химические ожоги глаз . [2] Они также могут вызывать коррозию и поэтому могут потребовать смывания. [3] Конкретные соединения в этом семействе включают гипохлорит натрия , монохлорамин , галазон , диоксид хлора и дихлоризоцианурат натрия . [2] [4] Они эффективны против широкого спектра микроорганизмов , включая споры бактерий . [4] [3]

Хлорвыделяющие соединения впервые начали использоваться в качестве отбеливающих средств около 1785 года [5] , а в качестве дезинфицирующих средств — в 1915 году. [6] Они включены в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения . [7] Они широко используются как в медицинской, так и в пищевой промышленности. [4]

Использует

Соединения на основе хлора обычно используются в водных растворах, порошках или таблетках, которые смешиваются с водой перед использованием. [2] Их, возможно, придется смывать после применения, чтобы избежать коррозии металлов и деградации органических материалов. [3]

Дезинфицирующие средства

Соединения на основе хлора эффективны против широкого спектра микроорганизмов, включая споры бактерий . [4] [3] Они включены Всемирной организацией здравоохранения в список основных лекарственных средств в любой системе здравоохранения .

Присутствие других органических веществ в месте применения может сделать эти дезинфицирующие средства менее эффективными, поглощая часть выделяющегося хлора. [3]

Отбеливающие вещества

Отбеливатели на основе хлора использовались с конца XVIII века для отбеливания хлопчатобумажных и льняных тканей, удаляя как естественный цвет волокон, так и пятна пота или других органических остатков. Они по-прежнему используются в домашнем хозяйстве для стирки и удаления органических пятен (например, плесени ) с поверхностей.

Цвета природных материалов обычно возникают из органических пигментов , таких как бета-каротин . Соединения на основе хлора работают, разрывая химические связи , которые составляют хромофор пигмента . Это изменяет молекулу в другое вещество, которое либо не содержит хромофора, либо содержит хромофор, который не поглощает видимый свет .

В промышленности отбеливатели на основе хлора используются в самых разных процессах, включая отбеливание древесной массы .

Безопасность

Продукты, выделяющие хлор, представляют собой значительные риски. По оценкам, в 2002 году в британских домах произошло около 3300 несчастных случаев, потребовавших госпитализации из-за жидкого отбеливателя, и около 160 из-за отбеливающего порошка. [8]

Химические ожоги

Растворы, выделяющие хлор, такие как жидкий отбеливатель и растворы отбеливающего порошка, могут обжечь кожу и вызвать повреждение глаз, [2] особенно при использовании в концентрированных формах. Однако, как признано NFPA, только растворы, содержащие более 40% гипохлорита натрия по весу, считаются опасными окислителями. Растворы менее 40% классифицируются как умеренно окислительные (NFPA 430, 2000).

Выброс газообразного хлора

Смешивание гипохлоритного отбеливателя с кислотой может привести к выделению газообразного хлора.

Хлор является респираторным раздражителем , который воздействует на слизистые оболочки и обжигает кожу. Уже 3,53 ppm можно обнаружить как запах, а 1000 ppm, скорее всего, будут смертельными после нескольких глубоких вдохов. Воздействие хлора было ограничено до 0,5 ppm (8-часовое средневзвешенное по времени среднее значение — 38-часовая неделя) Управлением по охране труда и промышленной гигиене США . [9] Из-за проблем безопасности при транспортировке и обращении использование гипохлорита натрия предпочтительнее, чем газообразного хлора при очистке воды. [10]

Реакция с другими продуктами

Хлорвыделяющие соединения могут вступать в реакцию с другими распространенными бытовыми химикатами, такими как уксус или аммиак, с образованием токсичных газов.

Смешивание кислотного очистителя с гипохлоритным отбеливателем может привести к выделению токсичного хлорного газа. Гипохлоритный анион и хлор находятся в равновесии в воде; положение равновесия зависит от pH , а низкий pH (кислый) благоприятствует хлору, [11]

Cl2 + H2O ⇌ 2H + + Cl− + ClO−

Гипохлоритный отбеливатель может бурно реагировать с перекисью водорода и выделять газообразный кислород:

H 2 O 2 (водный) + NaOCl (водный) → NaCl (водный) + H 2 O(ж) + O 2 (г)

Исследование 2008 года показало, что гипохлорит натрия и органические химикаты (например, поверхностно-активные вещества, ароматизаторы), содержащиеся в нескольких бытовых чистящих средствах, могут реагировать с образованием хлорированных летучих органических соединений (ЛОС). [12] Эти хлорированные соединения выделяются во время уборки, некоторые из которых являются токсичными и вероятными канцерогенами для человека. Исследование показало, что концентрации в воздухе помещений значительно увеличиваются (в 8–52 раза для хлороформа и в 1–1170 раз для четыреххлористого углерода, соответственно, по сравнению с исходными количествами в домашнем хозяйстве) при использовании отбеливающих средств. Увеличение концентраций хлорированных летучих органических соединений было самым низким для простого отбеливателя и самым высоким для продуктов в форме «густой жидкости и геля». Значительное увеличение, наблюдаемое в воздухе помещений концентраций нескольких хлорированных ЛОС (особенно четыреххлористого углерода и хлороформа), указывает на то, что использование отбеливателя может быть источником, который может быть важным с точки зрения вдыхания воздействия этих соединений. Авторы предположили, что использование этих чистящих средств может значительно увеличить риск возникновения рака. [12]

Гипохлориты в жидком отбеливателе и отбеливающем порошке могут реагировать с аммиаком, образуя ряд продуктов, включая монохлорамин ( NH
2Cl ), затем дихлорамин ( NHCl
2) и, наконец, трихлорид азота ( NCl
3). Аналогичные реакции могут происходить с аминами или родственными соединениями и биологическими материалами (например, мочой ). Результат зависит от температуры, концентрации и того, как они смешаны. [13] [14] Эти соединения очень раздражают глаза и легкие и токсичны выше определенных концентраций. Хроническое воздействие, например, воздуха в плавательных бассейнах, где в качестве дезинфицирующего средства используется хлор, может привести к развитию атопической астмы . [15] Трихлорид азота также является очень чувствительным взрывчатым веществом.

Коррозия

Продукты, выделяющие хлор, могут также вызывать коррозию многих материалов и непреднамеренное обесцвечивание цветных изделий. [3]

Нейтрализация

Тиосульфат натрия является эффективным нейтрализатором хлора. Промывание раствором 5 мг/л, а затем мытье мылом и водой, удалит запах хлора с рук. [16]

Основные соединения

Конкретные соединения этого семейства включают: [2] [4]

Механизм действия

Активность и применение хлор-выделяющих соединений разнообразны. Некоторые из них обладают сильным окислительным характером. Хлор легко встраивается в двойные связи , в том числе ароматических колец, создавая хлорированные органические соединения . Это объясняет его отбеливающее действие, поскольку многие цветные органические вещества обязаны своим цветом соединениям с такими связями. [ необходима цитата ]

Высокая реакционная способность хлора также обусловливает его широкое антимикробное действие, поскольку он способен разрушать или денатурировать многие белки и другие химические вещества, необходимые для метаболизма микробов .

Свободный хлор

Сила растворов, выделяющих хлор, а также их дозировка при использовании в таких целях, как хлорирование воды и санитарная обработка бассейнов, обычно выражается в виде массовой концентрации «свободного хлора» или «доступного хлора». Это масса газообразного хлора (Cl2 ) , которая даст ту же окислительную способность, что и продукт, содержащийся в (или примененный к) определенной массе или объему рассматриваемой жидкости. Концентрация может быть выражена, например, в граммах на литр (г/л), миллиграммах на литр (мг/л) или частях на миллион (ppm). Так, например, «15 мг/л доступного хлора» означает, что количество продукта, содержащегося в одном литре жидкости, имеет ту же окислительную способность, что и 15 мг хлора. [24] [25]

Сила коммерческих хлор-выделяющих продуктов может быть указана как концентрация активного ингредиента, как массовый или весовой процент или граммы на литр. Чтобы определить содержание свободного хлора в продукте, необходимо учитывать окислительные реакции, которым может подвергаться ингредиент в процессе применения. Например, на этикетке бытового отбеливателя может быть указано «5% гипохлорита натрия по весу». Это будет означать, что 1 килограмм продукта содержит 0,05 × 1000 г = 50 г NaClO .

Типичная реакция окисления — превращение иодида I−
к элементарному йоду I
2. Соответствующие реакции:

NaClO + 2H+
+ 2 Я−
→ NaCl + Н
2О + Я
2
Кл
2+ 2 ч.+
+ 2 Я−
→ 2 Кл−
+ Н
2О + Я
2

То есть, одна «молекула» NaClO имеет такую ​​же окислительную способность, как и одна молекула Cl
2. Их молярные массы составляют 74,44 г и 70,90 г соответственно. Таким образом, в 1 килограмме раствора содержится 1000 × 0,05 × 70,90/74,44 = 47,62 г «свободного хлора».

Для того чтобы преобразовать массовые соотношения в массу на объем, необходимо учитывать плотность рассматриваемой жидкости. Для хлорированной воды можно предположить, что плотность такая же, как у чистой воды, около 1000 г/л (точнее, около 997 г/л при 25 °C). Для более концентрированных растворов, таких как жидкий отбеливатель, плотность зависит от ингредиентов и их концентраций и обычно получается из таблиц. [24] При разбавлении продукта необходимо помнить, что объем разбавленного раствора может не быть суммой объемов продукта и воды. Например, один мл отбеливателя NaClO концентрацией 5,25 мас.%, добавленный к десяти литрам воды, даст концентрацию NaClO около 5,76 мг/л и 5,48 мг/л свободного хлора. [24]

История

Шведский химик Шееле открыл хлор в 1774 году, [26] а в 1785 году французский ученый Клод Луи Бертолле понял, что его можно использовать для отбеливания тканей. [26] Бертолле также открыл гипохлорит калия , который стал первым коммерческим отбеливающим продуктом, названным Eau de Javel («жавельская вода») в честь района в Париже , где он производился.

Шотландский химик и промышленник Чарльз Теннант предложил в 1798 году раствор гипохлорита кальция в качестве альтернативы жавельской воде и запатентовал отбеливающий порошок (твердый продукт, содержащий гипохлорит кальция ) в 1799 году. [26]

Около 1820 года французский химик Лабаррак открыл дезинфицирующую способность гипохлоритов и популяризировал использование более дешевого раствора гипохлорита натрия (известного как Eau de Labarraque , «вода Лабаррака») во всем мире для этой цели. [27] Его работа значительно улучшила медицинскую практику, общественное здравоохранение, санитарные условия в больницах, на скотобойнях и во всех отраслях промышленности, связанных с продуктами животного происхождения — за десятилетия до того, как Пастер и другие сформулировали микробную теорию болезней . [28] В частности, это привело к почти повсеместной практике хлорирования водопроводной воды для предотвращения распространения таких заболеваний, как брюшной тиф и холера . [29] [6]

В 1915 году британский химик Генри Дейкин , работавший в полевом госпитале во Франции во время Первой мировой войны , провел обширное исследование соединений, которые можно было бы использовать для дезинфекции ран и предотвращения сепсиса . Он обнаружил, что хлорамин был оптимальным, но остановился на разбавленном растворе гипохлорита натрия — который до сих пор используется под названием «раствор Дейкина» — по причинам стоимости и доступности. [19] [17]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Cheesbrough M (2005). Окружная лабораторная практика в тропических странах. Cambridge University Press. стр. 68. ISBN 9781139445290.
  2. ^ abcdefghijk Всемирная организация здравоохранения (2009). Stuart MC, Kouimtzi M, Hill SR (ред.). WHO Model Formulary 2008. Всемирная организация здравоохранения. стр. 323–324. hdl :10665/44053. ISBN 9789241547659.
  3. ^ abcdefg Hayes R (2013). Пищевая микробиология и гигиена (2-е изд.). Springer Science & Business Media. стр. 361. ISBN 9781461535461.
  4. ^ abcde Block SS (2001). Дезинфекция, стерилизация и сохранение. Lippincott Williams & Wilkins. стр. 1082. ISBN 9780683307405.
  5. ^ Бартельс В. (2011). Справочник по медицинскому текстилю. Elsevier. С. 370. ISBN 9780857093691.
  6. ^ ab Sondossi M (2000). "Биоциды". В Alexander M, Bloom BR, Hopwood DA, Hull R, Iglewski B, Laskin AI, Oliver SG, Schaechter M, Summers WC (ред.). Энциклопедия микробиологии, четырехтомный комплект (2-е изд.). Academic Press. стр. 447. ISBN 9780080548487.
  7. ^ Всемирная организация здравоохранения (2019). Примерный список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения: 21-й список 2019 г. Женева: Всемирная организация здравоохранения. hdl : 10665/325771 . WHO/MVP/EMP/IAU/2019.06. Лицензия: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.
  8. ^ Королевское общество по предотвращению несчастных случаев (2002): 24-й отчет Системы наблюдения за несчастными случаями дома и на досуге (HASS). , стр. 150. Доступно 18.06.2018.
  9. ^ OSHA (2018): "Таблица Z-1". Приложение к допустимым пределам воздействия – Аннотированные таблицы . Опубликовано Управлением по охране труда и промышленной гигиене США. Доступ 18.06.2018.
  10. ^ Химическое производство гипохлорита натрия. Intratec. 2012-09-27. ISBN 978-0615702179.
  11. ^ Коттон ФА, Уилкинсон Г (1972). Продвинутая неорганическая химия . John Wiley and Sons Inc. ISBN 0-471-17560-9.
  12. ^ ab Odabasi M (март 2008 г.). «Галогенированные летучие органические соединения, образующиеся при использовании бытовых продуктов, содержащих хлорный отбеливатель». Environmental Science & Technology . 42 (5): 1445–1451. Bibcode : 2008EnST...42.1445O. doi : 10.1021/es702355u. PMID  18441786.
  13. ^ Rizk-Ouaini R, Ferriol M, Gazet J, Saugier-Cohen A, Therese M (1986). «Реакция окисления аммиака гипохлоритом натрия. Реакции производства и разложения хлораминов». Bulletin de la Société Chimique de France . 4 : 512–521.
  14. ^ Кригер GR, Салливан JB Jr (2001). Клиническое состояние окружающей среды и токсические воздействия (2-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Lippincott Williams & Wilkins. стр. 968. ISBN 9780683080278.
  15. ^ Nickmilder M, Carbonnelle S, Bernard A (февраль 2007 г.). «Уборка дома с использованием хлорного отбеливателя и риски аллергических и респираторных заболеваний у детей». Детская аллергия и иммунология . 18 (1): 27–35. doi :10.1111/j.1399-3038.2006.00487.x. PMID  17295796. S2CID  24606118.
  16. ^ Eaton AD, Greenberg AE, Rice EW, Clesceri LS, Franson MA, ред. (2005). Стандартные методы исследования воды и сточных вод (21-е изд.). Американская ассоциация общественного здравоохранения. ISBN 978-0-87553-047-5. Метод 9060a. Также доступен на CD-ROM и онлайн по подписке.
  17. ^ abc Дофрен М (1916). Способ подготовки хирургического гипохлорита — Разница между душой Дакина и камерой Лабаррака. Том. XXIV. Медицинская пресса. п. 474.
  18. ^ > Dakin HD (август 1915 г.). «Об использовании некоторых антисептических веществ при лечении инфицированных ран». British Medical Journal . 2 (2852): 318–20. doi :10.1136/bmj.2.2852.318. PMC 2303023. PMID  20767784 . 
  19. ^ ab Dakin HD, Kunham EK (1918). Справочник по антисептике . Нью-Йорк: Macmillan.
  20. ^ Хьюго В. (2012). Ингибирование и разрушение микробной клетки. Elsevier. стр. 383. ISBN 9780323142304.
  21. ^ Vogt H, Balej J, Bennett JE, Wintzer P, Sheikh SA, Gallone P (2010). «Оксиды хлора и хлоркислородные кислоты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a06_483.pub2. ISBN 9783527303854. S2CID  96905077.
  22. ^ "Гипохлорит кальция: Различные формы гипохлорита кальция" (PDF) . Всемирная организация здравоохранения . Получено 27 мая 2012 г. .
  23. ^ Куинн П.Дж., Марки Б.К., Леонард ФК., Хартиган П., Фаннинг С., Фицпатрик ЭС. (2011). Ветеринарная микробиология и микробные заболевания. John Wiley & Sons. стр. 866. ISBN 9781118251164.
  24. ^ abc "OxyChem Sodium Hypochlorite Handbook" (PDF) . oxy.com . OxyChem. Архивировано из оригинала (PDF) 2018-04-18 . Получено 2018-06-13 .
  25. ^ "Брошюра 96, Руководство по гипохлориту натрия". www.chlorineinstitute.org . Институт хлора.
  26. ^ abc Chisholm H , ред. (1911). "Отбеливание"  . Encyclopaedia Britannica (11-е изд.). Cambridge University Press.
  27. ^ Лабаррак AM (1828). О дезинфицирующих свойствах препаратов хлора Лабаррака. Перевод Скотта Дж. С. Хайли.
  28. ^ "Лабаррак АГ". Новая биография всеобщей . 28 : 323–324. 1859.
  29. ^ Reece RJ (1907). Отчет об эпидемии брюшного тифа в городе Линкольн, 1904-5. Тридцать пятый ежегодный отчет Совета местного самоуправления, 1905-6: Дополнение, содержащее отчет медицинского инспектора за 1905-6. (Отчет). Лондон: Совет местного самоуправления.