stringtranslate.com

Хлорвыделяющие соединения

Хлорвыделяющие соединения , также известные как соединения на основе хлора , — это жаргонизм, обозначающий определенные хлорсодержащие вещества, которые используются в качестве дезинфицирующих и отбеливающих средств. В их состав входят следующие химические вещества: гипохлорит натрия (активное вещество отбеливателя ), хлорамин , галазон и дихлоризоцианурат натрия . [2] Они широко используются для дезинфекции воды , медицинского оборудования и поверхностей, а также для отбеливания 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 перед использованием смешивают с водой . [2]

Побочные эффекты при контакте могут включать раздражение кожи и химические ожоги глаз . [2] Они также могут вызвать коррозию , поэтому их необходимо промыть. [3] Конкретные соединения этого семейства включают гипохлорит натрия , монохлорамин , галазон , диоксид хлора и дихлоризоцианурат натрия . [2] [4] Они эффективны против широкого спектра микроорганизмов , включая бактериальные споры . [4] [3]

Соединения, выделяющие хлор, впервые начали использоваться в качестве отбеливающих средств около 1785 года [5] и 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]

Использование

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

Дезинфицирующие средства

Соединения на основе хлора эффективны против широкого спектра микроорганизмов , включая споры бактерий . [4] [3] Они перечислены Всемирной организацией здравоохранения как основные лекарства в любой системе здравоохранения .

Наличие других органических веществ в месте применения может сделать эти дезинфицирующие средства менее эффективными, поскольку они потребляют часть выделяющегося хлора. [3]

Отбеливающие средства

Отбеливатели на основе хлора использовались с конца 18 века для отбеливания хлопчатобумажной и льняной одежды, удаляя либо натуральный цвет волокон, либо пятна пота или другие органические остатки. Их до сих пор используют в домашних условиях для стирки и удаления органических пятен (например, плесени ) с поверхностей.

Цвета натуральных материалов обычно возникают из-за органических пигментов , таких как бета-каротин . Соединения на основе хлора разрушают химические связи , из которых состоит хромофор пигмента . Это превращает молекулу в другое вещество, которое либо не содержит хромофора, либо содержит хромофор, не поглощающий видимый свет .

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

Безопасность

Продукты, выделяющие хлор, представляют значительный риск. По оценкам, в 2002 году в британских домах произошло около 3300 несчастных случаев, потребовавших стационарного лечения, 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, опасными окислителями считаются только растворы, содержащие более 40% гипохлорита натрия по массе. Растворы с концентрацией менее 40% относятся к категории умеренной окислительной опасности (NFPA 430, 2000).

Выброс газообразного хлора

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

Хлор вызывает раздражение дыхательных путей , поражая слизистые оболочки и вызывая ожоги кожи. Всего лишь 3,53 ppm можно определить как запах, а 1000 ppm, скорее всего, будут смертельными после нескольких глубоких вдохов. Управление по охране труда США (OSHA) ограничило воздействие хлора на уровне 0,5 частей на миллион (8-часовое средневзвешенное значение — 38-часовая неделя) . [9] Из соображений безопасности при транспортировке и обращении использование гипохлорита натрия предпочтительнее газообразного хлора при очистке воды. [10]

Реакция с другими продуктами

Соединения, выделяющие хлор, 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 газообразного хлора . Гипохлорит - анион и хлор находятся в воде в равновесии ; положение равновесия зависит от pH , а низкий pH (кислый) благоприятствует хлору, [11]

Cl 2 + H 2 O ⇌ 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 химические вещества (например, поверхностно-активные вещества, ароматизаторы), содержащиеся в некоторых бытовых чистящих средствах, могут вступать в реакцию с образованием хлорированных летучих органических соединений (ЛОС). [12] Эти хлорированные соединения выделяются во время очистки, некоторые из них токсичны и могут быть 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, превышая базовые количества в домашнем хозяйстве) при использовании продуктов, содержащих отбеливатель. Прирост концентраций хлорированных летучих органических соединений был наименьшим для обычных отбеливателей и наибольшим для продуктов в форме «густой жидкости и геля». Значительное увеличение концентрации в воздухе помещений некоторых хлорированных ЛОС (особенно четыреххлористого углерода и хлороформа) указывает на то, что использование отбеливателей может быть важным источником ингаляционного воздействия этих соединений. Авторы предположили, что использование этих чистящих средств может значительно увеличить риск рака. [12]

Гипохлориты в жидком отбеливателе и отбеливающем порошке могут реагировать с аммиаком с образованием ряда продуктов, включая монохлорамин ( NH
2Cl ), затем дихлорамин ( NHCl
2) и, наконец, трихлорид азота ( NCl
3). Подобные реакции могут происходить с аминами или родственными соединениями и биологическими материалами (например, мочой ). Результат зависит от температуры, концентрации и способа их смешивания. [13] [14] Эти соединения очень раздражают глаза и легкие и токсичны при превышении определенных концентраций. Хроническое воздействие, например, воздуха в 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, также могут вызывать коррозию многих материалов и непреднамеренное обесцвечивание цветных изделий. [3]

Нейтрализация

Тиосульфат натрия является эффективным нейтрализатором хлора. Промывание раствором с концентрацией 5 мг/л с последующим мытьем водой с мылом устранит запах хлора с рук. [16]

Основные соединения

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

Механизм действия

Активность и применение хлорвыделяющих соединений разнообразны. Некоторые имеют сильный окислительный характер. Хлор легко встраивается в двойные связи , в том числе в ароматические кольца, образуя хлорированные органические соединения . Этим объясняется его отбеливающее действие, поскольку многие цветные органические вещества обязаны своим цветом соединениям с такими связями. [ нужна цитата ]

Обширная реакционная способность хлора также отвечает за его широкий противомикробный эффект, поскольку он может разрушать или денатурировать многие белки и другие химические вещества, необходимые для метаболизма микробов .

Свободный хлор

Сила растворов, выделяющих хлор, а также их дозировка при таких применениях, как хлорирование воды и дезинфекция бассейнов, обычно выражаются как массовая концентрация «свободного хлора» или «доступного хлора». Это масса газообразного хлора (Cl 2 ), которая дает такую ​​же окислительную способность, что и продукт, содержащийся в определенной массе или объеме рассматриваемой жидкости (или примененный к ней). 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, содержащееся в одном литре жидкости, имеет такую ​​же окислительную способность, как и 15 мг хлора. [24] [25]

Вместо этого прочность коммерческих продуктов, выделяющих хлор, может быть указана как концентрация активного ингредиента в массовых или массовых процентах или граммах на литр. Чтобы определить содержание свободного хлора в продукте, необходимо принять во внимание окислительные реакции, которым может подвергнуться ингредиент при применении. Например, на этикетке бытового отбеливателя может быть указано «5% гипохлорита натрия по весу». Это будет означать, что в 1 килограмме продукта содержится 0,05×1000 г = 50 г NaClO .

Типичной реакцией окисления является превращение йодида I.−
на элементарный йод I
2. Соответствующие реакции

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

То есть одна «молекула» NaClO обладает такой же окислительной способностью, как и одна молекула Cl.
2. Их молярные массы составляют 74,44 г и 70,90 г соответственно. Следовательно, в 1 килограмме раствора содержится 1000×0,05×70,90/74,44 = 47,62 г «свободного хлора».

Чтобы преобразовать соотношения масс в массу на объем, необходимо принять во внимание 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 °С). Для более концентрированных растворов, таких как жидкий отбеливатель, плотность зависит от ингредиентов и их концентрации и обычно определяется по таблицам. [24] При разбавлении продукта необходимо учитывать, что объем разбавленного раствора не может быть суммой объемов продукта и воды. Например, один мл отбеливателя NaClO с 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 учёный Клод Луи Бертолле признал, что его можно использовать для отбеливания тканей. [26] Бертолле также обнаружил гипохлорит калия , который стал первым коммерческим продуктом для отбеливания, 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 воде Жавель, а в 1799 году запатентовал отбеливающий порошок (твердый продукт, содержащий гипохлорит кальция ) .

Примерно в 1820 году французский химик Лабаррак обнаружил дезинфицирующую способность гипохлоритов и популяризировал во всем мире использование для этой цели более дешевого раствора гипохлорита натрия (известного как Eau de Labarraque , «вода Лабаррака»). [27] Его работа значительно улучшила медицинскую практику, общественное здравоохранение, санитарные условия в больницах, на бойнях и во всех отраслях, связанных с продуктами животного происхождения, — за десятилетия до того, как Пастер и другие создали 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 Дакин , работая в полевом госпитале во Франции во время Первой мировой войны , провёл обширное исследование соединений, которые можно было использовать для дезинфекции ран и предотвращения сепсиса . Он обнаружил, что оптимальным вариантом является хлорамин, но остановился на разбавленном растворе гипохлорита натрия, который до сих пор используется под названием «раствор Дакина» — из соображений стоимости и доступности. [19] [17]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Чисбро М (2005). Районная лабораторная практика в тропических странах. Издательство Кембриджского университета. п. 68. ИСБН 9781139445290.
  2. ^ abcdefghijk Всемирная организация здравоохранения (2009). Стюарт М.К., Куимци М., Хилл С.Р. (ред.). Типовой формуляр ВОЗ 2008 . Всемирная организация здравоохранения. стр. 323–324. hdl : 10665/44053. ISBN 9789241547659.
  3. ^ abcdefg Хейс Р. (2013). Пищевая микробиология и гигиена (2-е изд.). Springer Science & Business Media. п. 361. ИСБН 9781461535461.
  4. ^ abcde Блок СС (2001). Дезинфекция, стерилизация и консервация. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 1082. ИСБН 9780683307405.
  5. ^ Бартельс В. (2011). Справочник медицинского текстиля. Эльзевир. п. 370. ИСБН 9780857093691.
  6. ^ аб Сондосси М (2000). «Биоциды». Александр М., Блум Б.Р., Хопвуд Д.А., Халл Р., Иглевски Б., Ласкин А.И., Оливер С.Г., Шехтер М., Саммерс У.К. (ред.). Энциклопедия микробиологии, четырехтомник (2-е изд.). Академическая пресса. п. 447. ИСБН 9780080548487.
  7. ^ Всемирная организация здравоохранения (2019). Модельный список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения: 21-й список 2019 г. Женева: Всемирная организация здравоохранения. hdl : 10665/325771 . ВОЗ/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 в доме и на отдыхе (HASS). , стр. 150. По состоянию на 18 июня 2018 г.
  9. ^ OSHA (2018): «Таблица Z-1». Приложение к допустимым пределам воздействия – Аннотированные таблицы . Опубликовано Управлением по безопасности и гигиене труда США. Доступ осуществлен 18 июня 2018 г.
  10. ^ Химическое производство гипохлорита натрия. от Интратек. 27 сентября 2012 г. ISBN 978-0615702179.
  11. ^ Коттон Ф.А., Уилкинсон Дж. (1972). Продвинутая неорганическая химия . Джон Уайли и сыновья Inc. ISBN 0-471-17560-9.
  12. ^ аб Одабаси М (март 2008 г.). «Галогенированные летучие органические соединения от использования хлорсодержащих бытовых средств». Экологические науки и технологии . 42 (5): 1445–1451. Бибкод : 2008EnST...42.1445O. дои : 10.1021/es702355u. ПМИД  18441786.
  13. ^ Ризк-Уаини Р., Ферриол М., Газет Дж., Сожье-Коэн А., Тереза ​​М. (1986). «Реакция окисления аммиака гипохлоритом натрия. Реакции получения и разложения хлораминов». Бюллетень Химического общества Франции . 4 : 512–521.
  14. ^ Кригер Г.Р., Салливан-младший Дж.Б. (2001). Клиническое здоровье окружающей среды и токсическое воздействие (2-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 968. ИСБН 9780683080278.
  15. ^ Никмилдер М., Карбоннель С., Бернард А. (февраль 2007 г.). «Уборка дома хлорсодержащим отбеливателем и риски аллергических и респираторных заболеваний у детей». Детская аллергия и иммунология . 18 (1): 27–35. дои : 10.1111/j.1399-3038.2006.00487.x. PMID  17295796. S2CID  24606118.
  16. ^ Итон А.Д., Гринберг А.Е., Райс Э.В., Клесери Л.С., Фрэнсон М.А., ред. (2005). Стандартные методы исследования воды и сточных вод (21-е изд.). Американская ассоциация общественного здравоохранения. ISBN 978-0-87553-047-5. Метод 9060а. Также доступно на компакт-диске 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. ^ > Дакин HD (август 1915 г.). «О применении некоторых антисептических веществ при лечении инфицированных ран». Британский медицинский журнал . 2 (2852): 318–20. дои : 10.1136/bmj.2.2852.318. ПМК 2303023 . ПМИД  20767784. 
  19. ^ Аб Дакин HD, Кунхам EK (1918). Справочник по антисептикам . Нью-Йорк: Макмиллан.
  20. ^ Хьюго В. (2012). Ингибирование и разрушение микробной клетки. Эльзевир. п. 383. ИСБН 9780323142304.
  21. ^ Фогт Х., Балей Дж., Беннетт Дж.Э., Винтцер П., Шейх С.А., Галлон П. (2010). «Оксиды хлора и хлоркислородные кислоты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайли-ВЧ. дои : 10.1002/14356007.a06_483.pub2. ISBN 9783527303854. S2CID  96905077.
  22. ^ «Гипохлорит кальция: Различные формы гипохлорита кальция» (PDF) . Всемирная организация здравоохранения . Проверено 27 мая 2012 г.
  23. ^ Куинн П.Дж., Марки Б.К., Леонард Ф.К., Хартиган П., Фаннинг С., Фитцпатрик Э.С. (2011). Ветеринарная микробиология и микробные болезни. Джон Уайли и сыновья. п. 866. ИСБН 9781118251164.
  24. ^ abc «Справочник по гипохлориту натрия OxyChem» (PDF) . oxy.com . ОксиХим. Архивировано из оригинала (PDF) 18 апреля 2018 г. Проверено 13 июня 2018 г.
  25. ^ "Брошюра 96, Руководство по гипохориту натрия" . www.хлоринститут.org . Институт хлора.
  26. ^ abc Чисхолм Х , изд. (1911). «Отбеливание»  . Британская энциклопедия (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета.
  27. ^ Лабаррак AM (1828). О дезинфицирующих свойствах препаратов хлора Лабаррака. Перевод Скотта Дж. С. Хайли.
  28. ^ "Лабаррак АГ". Новая биография Générale . 28 : 323–324. 1859.
  29. ^ Рис Р.Дж. (1907). Отчет об эпидемии кишечной лихорадки в городе Линкольн, 1904–1905 гг. Тридцать пятый годовой отчет Совета местного самоуправления, 1905–1906 годы: Приложение, содержащее отчет врача за 1905–1906 годы. (Отчет). Лондон: Совет местного самоуправления.