Отбеливатель — это общее название любого химического продукта, который используется в промышленности или в быту для удаления цвета (отбеливания) с ткани или волокна (в процессе, называемом отбеливанием) или для дезинфекции после очистки. Это часто относится конкретно к разбавленному раствору гипохлорита натрия , также называемому «жидким отбеливателем».
Многие отбеливатели обладают бактерицидными свойствами широкого спектра , что делает их полезными для дезинфекции и стерилизации. Они используются в санитарии плавательных бассейнов для борьбы с бактериями, вирусами и водорослями, а также во многих местах, где требуются стерильные условия. Они также используются во многих промышленных процессах, особенно при отбеливании древесной массы . У отбеливателей есть и другие второстепенные применения, например, удаление плесени , уничтожение сорняков и увеличение срока службы срезанных цветов . [1]
Отбеливатели реагируют со многими цветными органическими соединениями, такими как натуральные пигменты, и превращают их в бесцветные. Хотя большинство отбеливателей являются окислителями (химическими веществами, которые могут удалять электроны из других молекул), некоторые из них являются восстановителями (отдают электроны).
Хлор , мощный окислитель, является активным веществом многих бытовых отбеливателей. Поскольку чистый хлор является токсичным едким газом, эти продукты обычно содержат гипохлорит , выделяющий хлор. «Отбеливающий порошок» обычно относится к составу, содержащему гипохлорит кальция . [ нужна цитата ]
Окислительные отбеливатели, не содержащие хлора, обычно основаны на пероксидах , таких как перекись водорода , перкарбонат натрия и перборат натрия . Эти отбеливатели называются «бесхлорными отбеливателями», « кислородными отбеливателями » или «бесцветными отбеливателями». [2]
Восстанавливающие отбеливатели имеют нишевое применение, например диоксид серы , который используется для отбеливания шерсти либо в виде газа, либо из растворов дитионита натрия [3] и боргидрида натрия .
Отбеливатели обычно вступают в реакцию со многими другими органическими веществами, помимо цветных пигментов, поэтому они могут ослабить или повредить натуральные материалы, такие как волокна, ткань и кожа, а также намеренно нанесенные красители, такие как индиго джинсовой ткани . По той же причине проглатывание продуктов, вдыхание паров или попадание на кожу или в глаза могут причинить телесные повреждения и нанести вред здоровью.
Самая ранняя форма отбеливания заключалась в раскладывании тканей и ткани на отбеливателе для отбеливания под действием солнца и воды . [4] [5] В 17 веке в Западной Европе существовала значительная промышленность по отбеливанию тканей, в которой использовались чередующиеся щелочные ванны (обычно щелочные ) и кислотные ванны (например, молочная кислота из кислого молока, а затем разбавленная серная кислота ). Весь процесс длился до полугода. [4]
Отбеливатели на основе хлора, которые сократили этот процесс с месяцев до часов, были изобретены в Европе в конце 18 века. Шведский химик Карл Вильгельм Шееле открыл хлор в 1774 году, [4] , а в 1785 году савойский ученый Клод Бертолле признал, что его можно использовать для отбеливания тканей. [4] Бертолле также обнаружил гипохлорит натрия , который стал первым коммерческим отбеливателем, названным Eau de Javel («Жавельская вода») в честь района Жавель , недалеко от Парижа, где он производился.
Шотландский химик и промышленник Чарльз Теннант предложил в 1798 году раствор гипохлорита кальция в качестве альтернативы воде Жавеля и запатентовал отбеливающий порошок (твердый гипохлорит кальция ) в 1799 году . [4] [6] Около 1820 года французский химик Антуан Жермен Лабаррак открыл дезинфицирующее средство. и дезодорирующая способность гипохлоритов и сыграл важную роль в популяризации их использования для этой цели. [7] Его работа значительно улучшила медицинскую практику, общественное здравоохранение и санитарные условия в больницах, на бойнях и во всех отраслях, связанных с продуктами животного происхождения. [8]
Луи Жак Тенар впервые получил перекись водорода в 1818 году путем реакции пероксида бария с азотной кислотой . [9] Пероксид водорода был впервые использован для отбеливания в 1882 году, но стал коммерчески важным только после 1930 года. [10] Перборат натрия в качестве отбеливателя для стирки использовался в Европе с начала двадцатого века и стал популярен в Северной Америке в 1980-е годы. [11]
Цвета натуральных органических материалов обычно возникают из-за органических пигментов , таких как бета-каротин . Химические отбеливатели действуют одним из двух способов:
Солнечный свет действует как отбеливатель посредством процесса, приводящего к аналогичным результатам: фотоны света высокой энергии, часто в фиолетовом или ультрафиолетовом диапазоне, могут разрушать связи в хромофоре, делая полученное вещество бесцветным. Длительное воздействие часто приводит к значительному обесцвечиванию, обычно уменьшая цвета до белого и, как правило, до очень блеклого синего. [14]
Эффективность широкого спектра действия большинства отбеливателей обусловлена их общей химической реактивностью по отношению к органическим соединениям, а не избирательным ингибирующим или токсическим действием антибиотиков . Они необратимо денатурируют или разрушают многие белки , включая все прионы , что делает их чрезвычайно универсальными дезинфицирующими средствами.
Также было обнаружено, что гипохлоритные отбеливатели в низкой концентрации атакуют бактерии, мешая белкам теплового шока на их стенках. [15] Согласно отчету «Домашняя гигиена и здоровье» за 2013 год, [16] использование отбеливателя, будь то на основе хлора или перекиси, значительно повышает бактерицидную эффективность белья даже при низких температурах (30-40 градусов Цельсия), что позволяет исключить вирусы, бактерии и грибки из различной одежды в домашних условиях. [17]
Большинство промышленных и бытовых отбеливателей относятся к трем широким классам:
Отбеливатели на основе хлора встречаются во многих бытовых «отбеливающих» продуктах, а также в специализированных продуктах для больниц, общественного здравоохранения, хлорирования воды и промышленных процессов.
Качество отбеливателей на основе хлора часто выражается в процентах активного хлора . Один грамм 100% активного хлорного отбеливателя имеет такую же отбеливающую способность, как и один грамм элементарного хлора .
Наиболее распространенными отбеливателями на основе хлора являются:
Другими примерами отбеливателей на основе хлора, используемых в основном в качестве дезинфицирующих средств, являются монохлорамин , галазон и дихлоризоцианурат натрия . [19] [ не удалось проверить ]
Отбеливатели на основе пероксида характеризуются наличием пероксидной химической группы , а именно двух атомов кислорода, соединенных одинарной связью (–O–O–). Эта связь легко разрывается, образуя очень активные формы кислорода, которые являются активными веществами отбеливателя.
Основными продуктами этого класса являются:
В пищевой промышленности другие продукты-окислители, такие как броматы, используются в качестве отбеливателей и средств для созревания муки .
Дитионит натрия (также известный как гидросульфит натрия ) является одним из наиболее важных восстановительных отбеливателей. Это белый кристаллический порошок со слабым сернистым запахом. Его можно получить реакцией бисульфита натрия с цинком.
Он используется как таковой в некоторых промышленных процессах крашения для удаления излишков красителя, остаточных оксидов и нежелательных пигментов, а также для отбеливания древесной массы .
Реакция дитионита натрия с формальдегидом дает ронгалит .
который используется при отбеливании древесной массы , хлопка , шерсти , кожи и глины . [25]
При обработке негативной пленки зерна галогенида серебра связываются с соединителями, которые при проявлении производят металлическое серебро и цветное изображение. Серебро «отбеливают» до растворимой формы в растворе трехвалентного железа ЭДТА, которое затем растворяют в «фиксирующем» растворе тиосульфата натрия или аммония. Процедура аналогична обработке бумаги, за исключением того, что ЭДТА и тиосульфат смешиваются с отбеливателем.
При обратной обработке остаточное серебро в эмульсии после первого проявления восстанавливается до растворимой соли серебра с помощью химического отбеливателя, чаще всего ЭДТА . Обычный фиксаж затем растворяет восстановленное серебро, но оставляет неэкспонированный галогенид серебра нетронутым. Этот неэкспонированный галогенид затем подвергается воздействию света или химической обработке, чтобы второе проявление давало позитивное изображение. В цветных и хромогенных пленках это также создает изображение красителя, пропорциональное серебру.
Фотоотбеливатели также используются в черно-белой фотографии для выборочного уменьшения содержания серебра и уменьшения плотности серебра на негативах или отпечатках. В таких случаях состав отбеливателя обычно представляет собой кислый раствор дихромата калия .
В отчете об оценке риска (RAR), проведенном Европейским Союзом по гипохлориту натрия в соответствии с Регламентом EEC 793/93, сделан вывод, что это вещество безопасно для окружающей среды при всех его текущих нормальных применениях. [26] Это связано с его высокой реакционной способностью и нестабильностью. Исчезновение гипохлорита происходит практически мгновенно в естественной водной среде, достигая за короткое время концентрации всего 10-22 мкг /л или менее во всех сценариях выбросов. Кроме того, было обнаружено, что, хотя летучие соединения хлора могут иметь значение в некоторых сценариях использования внутри помещений, они оказывают незначительное воздействие в условиях открытой окружающей среды. Далее роль загрязнения почв гипохлоритами предполагается незначительной.
Промышленные отбеливатели могут вызывать беспокойство. Например, использование элементарного хлора при отбеливании древесной массы приводит к образованию хлорорганических соединений и стойких органических загрязнителей , включая диоксины . По данным промышленной группы, использование диоксида хлора в этих процессах снизило образование диоксинов до необнаружимого уровня. [27] Однако респираторный риск, связанный с хлором и высокотоксичными хлорированными побочными продуктами, все еще существует.
Европейское исследование, проведенное в 2008 году, 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). [28] Эти хлорированные соединения выделяются во время очистки, некоторые из них 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, превышая базовые количества в домашнем хозяйстве) при использовании отбеливающих средств. Прирост концентраций хлорированных летучих органических соединений был самым низким для обычных отбеливателей и самым высоким для продуктов в форме «густой жидкости и геля ».
Значительное увеличение концентрации некоторых хлорированных ЛОС в воздухе помещений (особенно четыреххлористого углерода и хлороформа) указывает на то, что использование отбеливателей может быть важным источником ингаляционного воздействия этих соединений. Хотя авторы предположили, что использование этих чистящих средств может значительно увеличить риск рака, [28] [29] этот вывод кажется гипотетическим:
Раствор гипохлорита натрия (3–6%) (обычный бытовой отбеливатель) обычно разбавляют для безопасного использования при дезинфекции поверхностей и при обработке питьевой воды. [31] [32]
Слабый раствор 2%-ного бытового отбеливателя в теплой воде обычно используется для дезинфекции гладких поверхностей перед завариванием пива или вина. [ нужна цитата ]
Постановления правительства США (21 CFR 178, подраздел C) разрешают дезинфицировать пищевое оборудование и поверхности, контактирующие с пищевыми продуктами, растворами, содержащими отбеливатель, при условии, что раствору дают возможность достаточно стечь перед контактом с пищевыми продуктами и что концентрация растворов не превышает 200 частей на миллион. (ppm) доступный хлор (например, одна столовая ложка обычного бытового отбеливателя, содержащего 5,25% гипохлорита натрия, на галлон воды).
Разбавление бытового отбеливателя водой в соотношении 1 к 47 (1 часть отбеливателя на 47 частей воды: например, одна чайная ложка отбеливателя на чашку воды или 21 мл на литр, или1/3чашка отбеливателя на галлон воды) эффективен против многих бактерий и некоторых вирусов в домах. [33] Даже коммерчески выпускаемые дезинфицирующие растворы «научного уровня», такие как Вироцидин-X, обычно содержат гипохлорит натрия в качестве единственного активного ингредиента, хотя они также содержат поверхностно-активные вещества (для предотвращения образования капель) и ароматизаторы (для сокрытия запаха отбеливателя). [34]
См. хлорноватистую кислоту для обсуждения механизма дезинфицирующего действия.
Показано, что полоскание полости рта 0,05%-ным разбавленным раствором бытового отбеливателя помогает при гингивите . [35]
Безопасный для цвета отбеливатель — это химическое вещество, в котором в качестве активного ингредиента (для удаления пятен) используется перекись водорода, а не гипохлорит натрия или хлор. [36] В нем также содержатся химические вещества, которые помогают сделать цвета ярче. [37] Хотя перекись водорода используется для стерилизации и очистки воды, ее способность дезинфицировать белье ограничена, поскольку концентрация перекиси водорода в средствах для стирки ниже, чем та, которая используется в других целях. [37]
Безопасность отбеливателей зависит от присутствующих соединений и их концентрации. [38] Вообще говоря, проглатывание отбеливателей может привести к повреждению пищевода и желудка , что может привести к смерти. При попадании на кожу или в глаза вызывает раздражение, высыхание и потенциальные ожоги. Вдыхание паров отбеливателя может повредить легкие. [38] При использовании отбеливателя всегда следует использовать средства индивидуальной защиты .
Отбеливатель ни в коем случае нельзя смешивать с уксусом или другими кислотами, так как при этом образуется высокотоксичный газообразный хлор, который может вызвать серьезные внутренние и внешние ожоги. [39] [40] [41] [42] При смешивании отбеливателя с аммиаком также образуется токсичный газообразный хлорамин , который может вызвать ожог легких. [39] [40] [42] Смешивание отбеливателя с медицинским спиртом приводит к образованию высокотоксичного хлороформа , [43] а смешивание с перекисью водорода приводит к экзотермической и потенциально взрывоопасной химической реакции, в результате которой выделяется кислород . [44]
Чудо-минеральная добавка (MMS), также рекламируемая как «Основной минеральный раствор» или «Раствор диоксида хлора» или CDS, [45] для обхода ограничений со стороны интернет-платформ розничной торговли, представляет собой раствор отбеливателя, который с тех пор обманным путем рекламируется как панацея. 2006. [46] Его основным активным ингредиентом является хлорит натрия , который «активируется» лимонной кислотой с образованием диоксида хлора. Пытаясь обойти санитарные правила, его изобретатель Джим Хамбл, бывший саентолог , основал Церковь здоровья и исцеления Бытия II , которая считает MMS своим таинством. [47] [48]
Во время пандемии COVID-19 сторонники MMS, включая сторонника QAnon Джордана Сатера и Марка Гренона, которые связаны с Церковью Бытия II, начали предполагать, что это поможет лечить COVID-19 . [49] [50] Несколько новостных агентств, в том числе The New York Times и The Washington Post , изобразили высказывания президента США Дональда Трампа на брифинге 23 апреля 2020 года как пропаганду инъекции отбеливателя в качестве потенциального лечения COVID-19. [51] [52] [53] По данным фактчекеров , многие такие сообщения были ложными и вводящими в заблуждение, поскольку им не хватало необходимого контекста, включая тот факт, что на том же брифинге Трамп специально пояснил, что любое подобное обращение «не будет быть посредством инъекций, мы говорим почти о чистке и стерилизации области. Может быть, это работает, может быть, не работает, но это, безусловно, имеет большой эффект, если это происходит на неподвижном объекте». [54] [55] . Тем не менее, широко распространенные сообщения побудили Центры по контролю и профилактике заболеваний, ученых и компании, производящие отбеливатели, еще раз заявить, что отбеливатель вреден для человека и его нельзя принимать внутрь или вводить путем инъекций. [56] [53] MSN News цитирует профессора Роба Чилкотта, эксперта по токсикологии из Университета Хартфордшира , что нет научных доказательств того, что введенный отбеливатель или дезинфицирующие средства повлияют на вирусные частицы, но что введение отбеливателя «вероятно приведет к значительным, необратимым последствиям». вред и, вероятно, очень неприятная смерть». [57]