Соединения , выделяющие хлор , также известные как соединения основания хлора , представляют собой семейство химических веществ , выделяющих хлор . [2] Они широко используются для дезинфекции воды , медицинского оборудования и поверхностей, а также для отбеливания таких материалов, как ткань . [2] [3] [4] Присутствие органических веществ может снизить их эффективность в качестве дезинфицирующих средств. [5] Они выпускаются в виде жидкого раствора или порошка, который перед использованием смешивают с водой . [2]
Клинические данные | |
---|---|
Другие названия | Дезинфицирующие средства, выделяющие хлор, [1] хлорсодержащие соединения, высвобождающий хлор отбеливатель, отбеливатель на основе хлора |
Класс препарата | Дезинфицирующее средство |
Код УВД |
Побочные эффекты При попадании могут включать в себя раздражение кожи и химические ожоги к глазу . [2] Они также могут вызвать коррозию, поэтому их необходимо смыть. [5] Конкретные соединения этого семейства включают гипохлорит натрия , монохлорамин , галазон , диоксид хлора и дихлоризоцианурат натрия . [2] [6] Они эффективны против широкого спектра микроорганизмов, включая споры бактерий . [6] [5]
Соединения, выделяющие хлор, впервые начали использовать в качестве отбеливающих средств около 1785 года [7] и в качестве дезинфицирующих средств в 1915 году [8]. Они включены в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения . [9] Они широко используются как в медицинской, так и в пищевой промышленности. [6]
Использует
С соединениями на основе хлора обычно обращаются в виде водных растворов, порошков или таблеток, которые перед использованием смешивают с водой . [2] Их, возможно, придется смыть после нанесения, чтобы избежать коррозии металлов и разрушения органических материалов. [5]
Дезинфицирующие средства
Соединения на основе хлора эффективны против широкого спектра микроорганизмов, включая споры бактерий . [6] [5] Они перечислены Всемирной организацией здравоохранения как основные лекарственные средства в любой системе здравоохранения .
Присутствие других органических веществ в месте применения может снизить эффективность этих дезинфицирующих средств из-за потребления некоторого количества выделяющегося хлора. [5]
Отбеливающие средства
Отбеливатели на основе хлора используются с конца 18 века для отбеливания хлопчатобумажной и льняной одежды, удаляя либо цвет натуральных 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 природных материалов обычно возникают из органических пигментов , таких как бета-каротин . Соединения на основе хлора работают, разрывая химические связи , составляющие хромофор пигмента . Это превращает молекулу в другое вещество, которое либо не содержит хромофор, 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 значительный риск. По оценкам, в 2002 году произошло около 3300 несчастных случаев, в результате которых потребовалось лечение в больницах из-за жидкого отбеливателя в британских домах, и около 160 несчастных случаев из-за отбеливающего порошка. [10]
Химические ожоги
Растворы, выделяющие хлор, такие как жидкий отбеливатель и растворы обесцвечивающего порошка, могут обжечь кожу и вызвать повреждение глаз [2], особенно при использовании в концентрированных формах. Однако, как признает NFPA, опасными окислителями считаются только растворы, содержащие более 40% гипохлорита натрия по весу. Растворы менее 40% классифицируются как умеренная опасность окисления (NFPA 430, 2000).
Выпуск газообразного хлора
При смешивании гипохлоритного отбеливателя с кислотой может выделяться газообразный хлор.
Хлор раздражает дыхательные пути , поражает слизистые оболочки и вызывает ожоги кожи. Всего лишь 3,53 промилле можно обнаружить как запах, а 1000 промилле могут привести к летальному исходу после нескольких глубоких вдохов. Воздействие хлора было ограничено до 0,5 ppm (8-часовое средневзвешенное значение - 38-часовая неделя) OSHA [11]. Из-за соображений безопасности при транспортировке и обращении использование гипохлорита натрия предпочтительнее, чем газообразный хлор в воде. лечение. [12]
Реакция с другими продуктами
Соединения, выделяющие хлор, могут вступать в реакцию с другими обычными бытовыми химикатами, такими как уксус или аммиак, с образованием токсичных газов.
Смешивание кислотного очистителя с гипохлоритным отбеливателем может вызвать выделение токсичного газообразного хлора . Гипохлорит - анион хлора и находятся в равновесии в воде; положение равновесия зависит от pH, а низкий pH (кислый) способствует хлору, [13]
- Cl 2 + H 2 O ⇌ 2H + + Cl - + ClO -
Отбеливатель из гипохлорита может бурно реагировать с перекисью водорода и выделять газообразный кислород:
- H 2 O 2 (водн.) + NaOCl (водн.) → NaCl (водн.) + H 2 O (l) + O 2 (g)
Исследование 2008 года показало, что гипохлорит натрия и органические химические вещества (например, поверхностно-активные вещества, ароматизаторы), содержащиеся в некоторых бытовых чистящих средствах, могут реагировать с образованием хлорированных летучих органических соединений (ЛОС). [14] Эти хлорированные соединения выделяются при очистке, 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 тетрахлорметана, соответственно, по сравнению с базовыми количествами в домашнем хозяйстве) во время использования продуктов, содержащих отбеливатель. Увеличение концентраций хлорированных летучих органических соединений было самым низким для обычного отбеливателя и самым высоким для продуктов в форме «густой жидкости и геля». Значительное увеличение концентрации в воздухе помещений нескольких хлорированных ЛОС (особенно четыреххлористого углерода и хлороформа) указывает на то, что использование отбеливателя может быть источником, который может быть важным с точки зрения воздействия этих соединений при вдыхании. Авторы предположили, что использование этих чистящих средств может значительно увеличить риск рака. [14]
Гипохлориты в жидком отбеливателе и отбеливающем порошке могут реагировать с аммиаком с образованием ряда продуктов, включая монохлорамин ( NH
2Cl ), а затем dichloramine ( NHCl
2) и, наконец, трихлорид азота ( NCl
3Подобные реакции могут происходить с аминами или родственными соединениями и биологическими материалами (такими как моча ). Результат зависит от температуры, концентрации и способа их смешивания. [15] [16] Эти соединения очень раздражают глаза и легкие и токсичны выше определенных концентраций. Хроническое воздействие, например, из воздуха в плавательных бассейнах, где хлор используется в качестве дезинфицирующего средства, может привести к развитию атопической астмы . [17] Трихлорид азота также является очень чувствительным взрывчатым веществом.
Коррозия
Продукты, выделяющие хлор, также могут вызывать коррозию многих материалов и непреднамеренное отбеливание цветных продуктов. [5]
Нейтрализация
Тиосульфат натрия - эффективный нейтрализатор хлора. Полоскание раствором 5 мг / л с последующим мытьем водой с мылом устранит запах хлора с рук. [18]
Основные соединения
Конкретные соединения этого семейства включают: [2] [6]
- Гипохлорит натрия , NaOCl . Это наиболее распространенное отбеливающее и дезинфицирующее средство с выделением хлора. Разбавленный (3–6%) раствор в воде, исторически известный как Eau de Labarraque или «вода Лабаррака» [19] , широко продается как бытовое чистящее средство под названием « жидкий отбеливатель » или просто «отбеливатель». Более концентрированные растворы используются для дезинфекции питьевой воды и в качестве отбеливающих средств в промышленных процессах. Более разбавленный раствор (до 0,5%) используется с 1915 года для очистки и дезинфекции ран под названием «раствор Дакина» . [19] [20] [21] [2]
- Гипохлорит кальция , Ca (OCl)
2. [22] Этот продукт, известный как «отбеливающий порошок» или «хлорированная известь», используется во многих из тех же областей применения, что и гипохлорит натрия, но он более стабилен и содержит больше доступного хлора. Обычно он продается в виде белого порошка, который помимо гипохлорита содержит также гидроксид кальция Ca (OH).
2(«известь») и хлорид кальция CaCl
2. [23] Более чистая и стабильная форма гипохлорита кальция называется HTH или гипохлорит с высоким содержанием тестируемого вещества. Он также доступен в виде отбеливающих таблеток, которые содержат гипохлорит кальция и другие ингредиенты, предотвращающие рассыпание таблеток. Предположительно более стабильная смесь гипохлорита кальция и негашеной извести ( оксида кальция ) известна как «тропический отбеливатель». [24] Процент активного хлора в этих материалах колеблется от 20% для обесцвечивающего порошка до 70% для HTH. - Гипохлорит калия , KOCl . Это был первый отбеливающий агент на основе хлора, который стал доступен примерно в 1785 году под названием Eau de Javel или «вода Javel». Он больше не используется повсеместно, его заменил более дешевый аналог натрия.
- Хлорамин , NH
2Cl . С этим химическим веществом обычно обращаются как с разбавленным водным раствором. Используется как альтернатива хлору и гипохлориту натрия для дезинфекции питьевой воды и бассейнов. - Хлорамин-Т или натриевая соль тозилхлорамида, [(H
3C) (C
6ЧАС
4)(ТАК
2) (NHCl)]-
Na+
. Это твердое соединение выпускается в форме таблеток или порошка и используется в медицинских учреждениях для дезинфекции поверхностей, оборудования и инструментов. [2] - Дихлоризоцианурат натрия [((ClN) (CO))
2(Унтер-офицер)]-
Na+
. Это твердое соединение, доступное в виде таблеток, широко используется в качестве дезинфицирующего средства для стерилизации питьевой воды, бассейнов, посуды, сельскохозяйственных сооружений и воздуха; и как промышленный дезодорант. Он также используется для отбеливания тканей. [2] - Галазон , или 4 - (( дихлорамино ) сульфонил) бензойная кислота, (HOOC) (C
6ЧАС
4)(ТАК
2) (NCl
2) . Это соединение какое-то время использовалось для дезинфекции питьевой воды в полевых условиях, но в основном было заменено дихлоризоциануратом натрия. [2] - Диоксид хлора , ClO
2. [25] Это нестабильный газ, который обычно готовят на месте или хранят в виде разбавленных водных растворов. Несмотря на эти ограничения, он находит широкое применение для отбеливания древесной массы , жиров и масел , целлюлозы , муки , текстиля , пчелиного воска , кожи и в ряде других отраслей промышленности. Он также использовался для хлорирования водопроводной воды.
Механизм действия
Отбеливающие и дезинфицирующие средства, выделяющие хлор, зависят от высокой реакционной способности хлора по отношению ко многим органическим соединениям ; в частности, его сильный окислительный характер, то есть его сильное сродство к электронам. Он легко вставляется в двойные связи , в том числе в ароматические кольца, создавая хлорированное органическое соединение . Это объясняет его отбеливающее действие, поскольку многие цветные органические вещества обязаны своим цветом соединениям с такими связями. [ необходима цитата ]
Обширная реакционная способность хлора также отвечает за его широкий антимикробный эффект, поскольку он может разрушать или денатурировать многие белки и другие химические вещества, которые необходимы для метаболизма микробов .
Свободный хлор
Сила высвобождающих хлор растворов, а также их дозировка в таких применениях, как хлорирование воды и дезинфекция бассейна, обычно выражается как массовая концентрация «свободного хлора» или «доступного хлора». Это масса газообразного хлора (Cl 2 ), которая дает ту же окислительную способность, что и продукт, содержащийся (или применяемый) в определенной массе или объеме 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, содержащееся в одном литре жидкости, имеет такую же окислительную способность, как 15 мг хлора. [26] [27]
Концентрация коммерческих хлорсодержащих продуктов может быть вместо этого указана как концентрация активного ингредиента, как массовые или массовые проценты или граммы на литр. Чтобы определить содержание свободного хлора в продукте, необходимо принять во внимание окислительные реакции, которым ингредиент может подвергнуться при применении. 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 - это превращение йодида I-
элементарному йоду I
2. Соответствующие реакции
- NaClO + 2 Н+
+ 2 я-
→ NaCl + H
2O + I
2 - Cl
2+ 2 часа+
+ 2 я-
→ 2 Cl-
+ H
2O + I
2
То есть одна «молекула» NaClO обладает такой же окислительной способностью, что и одна молекула Cl.
2. Их молярные массы составляют 74,44 г и 70,90 г соответственно. Следовательно, в 1 килограмме раствора 1000 × 0,05 × 70,90 / 74,44 = 47,62 г «свободного хлора».
Чтобы произвести преобразование между массовым соотношением и массой 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. [26] При разбавлении продукта необходимо помнить, что объем разбавленного раствора не может быть суммой объемов продукта и воды. Например, один мл отбеливателя NaClO 5,25% по весу, добавленный к десяти литрам воды, даст концентрацию NaClO около 5,76 мг / л и 5,48 мг / л свободного хлора. [26]
История
Шведский химик Шееле открыл хлор в 1774 г. [28], а в 1785 г. французский ученый Клод Луи Бертолле обнаружил, что его можно использовать для отбеливания тканей. [28] Бертолле также обнаружил гипохлорит калия , который стал первым коммерческим отбеливающим продуктом, названным Eau de Javel («Жавельская вода») в честь района Парижа, где он был произведен.
Шотландский химик и промышленник Чарльз Теннант предложил в 1798 году раствор гипохлорита кальция в качестве альтернативы воде Javel, а в 1799 году запатентовал отбеливающий порошок (твердый продукт, содержащий гипохлорит кальция ) [28].
Примерно в 1820 году французский химик Лабаррак открыл дезинфицирующую способность гипохлоритов и популяризировал использование для этой цели более дешевого раствора гипохлорита натрия (известного как Eau de Labarraque , «вода Лабаррака») во всем мире. [29] Его работа значительно улучшила медицинскую практику, общественное здравоохранение, санитарные условия в больницах, скотобойнях и во всех отраслях, связанных с продуктами животного происхождения - за десятилетия до того, как Пастер и другие создали микробную теорию болезней . [30] В частности, это привело к почти повсеместной практике хлорирования водопроводной воды для предотвращения распространения таких заболеваний, как брюшной тиф и холера . [31] [32]
В 1915 году британский химик Генри Дакин , работавший в полевом госпитале во Франции во время Первой мировой войны , провел обширное исследование соединений, которые можно было использовать для дезинфекции ран и предотвращения сепсиса . Он обнаружил, что хлорамин был оптимальным вариантом, но остановился на разбавленном растворе гипохлорита натрия, который до сих пор используется под названием «раствор Дакина», по причинам стоимости и доступности. [21] [19]
Смотрите также
- Отбеливатель на основе перекиси
- Озон
Рекомендации
- ^ Cheesbrough, Моника (2005). Окружная лабораторная практика в тропических странах . Издательство Кембриджского университета. п. 68. ISBN 9781139445290.
- ^ Б с д е е г ч я J K L Всемирная организация здравоохранения (2009 г.). Стюарт М.К., Куимци М., Хилл С.Р. (ред.). ВОЗ Модель фармакологические 2008 . Всемирная организация здоровья. С. 323–324. ЛВП : 10665/44053 . ISBN 9789241547659.
- ^ Лакассе, Катя; Бауманн, Вернер (2004). Текстильная химия: экологические данные и факты . Springer Science & Business Media. п. 52 . ISBN 9783540408154.
- ^ Полная технологическая книга моющих средств (2-е пересмотренное издание). Консультационные услуги по проекту Ниир. 2013. с. 56. ISBN 9789381039199.
- ^ Б с д е е г Хейс, Ричард (2013). Пищевая микробиология и гигиена (2-е изд.). Springer Science & Business Media. п. 361. ISBN. 9781461535461.
- ^ а б в г д Блок, Сеймур Стэнтон (2001). Дезинфекция, стерилизация и консервация . Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 1082. ISBN 9780683307405.
- ^ Бартельс, В. (2011). Справочник по медицинскому текстилю . Эльзевир. п. 370. ISBN 9780857093691.
- ^ Александр, Мартин; Блум, Барри Р .; Хопвуд, Дэвид А .; Халл, Роджер; Iglewski, Barbara H .; Ласкин, Аллен I .; Оливер, Стивен Дж .; Шехтер, Мозелио; Саммерс, Уильям К. (2000). Энциклопедия микробиологии, четырехтомный набор (2-е изд.). Академическая пресса. ISBN 9780080548487.
- ^ Всемирная организация здравоохранения (2019 г.). Примерный перечень Всемирной организации здравоохранения основных лекарственных средств: список двадцать первых 2019 . Женева: Всемирная организация здравоохранения. ЛВП : 10665/325771 . WHO / MVP / EMP / IAU / 2019.06. Лицензия: CC BY-NC-SA 3.0 IGO.
- ^ Королевское общество по предотвращению несчастных случаев (2002): 24-й отчет системы наблюдения за несчастными случаями дома и в свободное время (HASS). , page 150. Проверено 18 июня 2018 г.
- ^ OSHA (2018): « Таблица Z-1 ». Приложение к допустимым пределам воздействия - аннотированные таблицы . Опубликовано Управлением по охране труда США. Проверено 18 июня 2018 г.
- ^ Химическое производство гипохлорита натрия . пользователя Intratec. 2012-09-27. ISBN 978-0615702179.
- ^ Хлопок, FA; Г. Уилкинсон (1972). Продвинутая неорганическая химия . ISBN компании John Wiley and Sons Inc. 0-471-17560-9.
- ^ a b Мустафа Одабаси (2008): «Галогенированные летучие органические соединения, полученные при использовании бытовых продуктов, содержащих хлор». Наука об окружающей среде и технологии , том 42, выпуск 5, страницы 1445–1451. DOI : 10.1021 / es702355u
- ^ Розетта Ризк-Уайни, Мишель Ферриоль, Жозетт Газет, Адад Согье-Коэн и Мари Тереза (1986). «Реакция окисления аммиака гипохлоритом натрия. Реакции образования и разложения хлораминов». Бюллетень Шимик де Франс . 4 : 512–521.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Гэри Р. Кригер и Джон Б. Салливан-младший (2001). Клиническое состояние окружающей среды и токсическое воздействие (2-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 968. ISBN 9780683080278.
- ^ Никмилдер, Марк; Карбоннель, Сильвиана; Бернард, Альфред (2007). «Уборка дома хлорным отбеливателем 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 .
- ^ «Стандартные методы исследования воды и сточных вод» (PDF) . www.umass.edu . Американская ассоциация общественного здравоохранения, Американская ассоциация водопроводных сооружений, Федерация водной среды . Дата обращения 26 января 2017 .
- ^ a b c Марсель Дауфрен (1916), " Способ подготовки к гипохлориту хирургической системы - Differénce entre la soulution de Dakin et celle de Labarraque ". Press médicale , volume xxiv, page 474.
- ^ Генри Д. Дакин (1915): «Об использовании некоторых антисептических веществ при лечении инфицированных ран». Британский медицинский журнал , том 2, выпуск 2852, страницы 318–310.
- ^ а б Х. Д. Дакин и Е. К. Кунхэм (1918). Справочник по антисептикам . Опубликовано Macmillan, Нью-Йорк.
- ^ Хьюго, В. (2012). Ингибирование и разрушение микробной клетки . Эльзевир. п. 383. ISBN. 9780323142304.
- ^ Vogt, H .; Balej, J .; Беннетт, Дж. Э .; Wintzer, P .; Sheikh, SA; Gallone, P .; Васудеван, S .; Пелин, К. (2010). «Оксиды хлора и хлоркислоты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a06_483.pub2
- ^ «Гипохлорит кальция: различные формы гипохлорита кальция» (PDF) . Всемирная организация здравоохранения . Проверено 27 мая 2012 года .
- ^ Куинн, П.Дж.; Марки, Б.К .; Леонард, ФК; Hartigan, P .; Fanning, S .; Фитцпатрик, ES (2011). Ветеринарная микробиология и микробные болезни . п. 866. ISBN 9781118251164.
- ^ а б в «Справочник по гипохлориту натрия OxyChem» (PDF) . oxy.com . OxyChem.
- ^ "Брошюра 96, Руководство по гипохориту натрия" . www.chlorineinstitute.org . Институт хлора.
- ^ а б в Чисхолм, Хью, изд. (1911). . Британская энциклопедия (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета.
- ^ Скотт, Джеймс, пер. (1828). О дезинфицирующих свойствах препаратов хлора Лабаррака Опубликовано С. Хайли.
- ^ Labarraque, Антуан-Жермен , Нувель Biographie générale , объем 28 (1859 г.), столбцы 323-324.
- Перейти ↑ Reece, RJ (1907). "Отчет об эпидемии кишечной лихорадки в городе Линкольн, 1904-1905 гг." В тридцать пятом годовом отчете совета местного правительства за 1905-6: Приложение, содержащее отчет врача за 1905-6. Лондон: Совет местного самоуправления.
- ^ Александр, Мартин; Блум, Барри Р .; Хопвуд, Дэвид А .; Халл, Роджер; Iglewski, Barbara H .; Ласкин, Аллен I .; Оливер, Стивен Дж .; Шехтер, Мозелио; Саммерс, Уильям К. (2000). Энциклопедия микробиологии, четырехтомный набор (2-е изд.). Академическая пресса. ISBN 9780080548487. Архивировано 18 января 2017 года.