次氯酸是一种
氯元素的
含氧酸,由一个氢原子、一个氧原子和一个氯原子连接而成的有机物质组成,化学式为HClO ,结构式H-O-Cl,分子量为52.46。它仅存在于溶液中,其浓溶液呈黄色,稀溶液无色,有非常刺鼻的、类似氯气的气味,而且极不稳定,是一种很弱的酸,比碳酸弱,和
氢硫酸相当。次氯酸也有较强的漂白作用,它的盐类可用作
漂白剂和
消毒剂。
相关历史
1843年法国化学家Antoine Jerome Balard发现了次氯酸,方法是向一瓶氯气中添加氧化汞在水中的稀悬浮液。他还命名了次氯酸及次氯酸盐。在第一次世界大战期间使用次氯酸盐溶液作为创伤伤口的抗菌剂之前,次氯酸的抗感染能力已经为人所知。
1940年伦敦的医院就开始使用含有次氯酸的雾化溶液来预防散布在空气中的病原体。
1948年美国哥伦比亚大学医学系Knox等人首次提出次氯酸是一种巯基抑制剂,抑制葡萄糖氧化是氯溶液杀菌性质的主要因素。
1976年美国生物学家Harrison, J. E.发现HOCl是在活化的人类嗜中性粒细胞和其他组织驻留吞噬细胞中自然形成的,并证明次氯酸有着明显的杀菌作用。
1988年南加州大学毒理学研究所McKenna和Davies提出次氯酸使细菌失活是抑制DNA复制的结果。当细菌暴露于次氯酸时,DNA合成会急剧下降。
2002年日本将次氯酸水这种安全环保的杀菌剂指定为食品添加剂引入食品行业。
2006年英国牛津大学约翰·拉德克利夫医院公共卫生实验室Selkon, JB等人实验得出使用次氯酸作为顽固性静脉曲张性溃疡的辅助治疗可明显促进愈合并迅速缓解疼痛。
2007年美国医学教授Robson MC等人实验得出次氯酸可减少细胞组织的细菌污染并且抑制伤口感染。
2009年在上海召开的“微酸性电解水在食品产业中应用专题研讨会”极大地推动了次氯酸水在我国食品行业的推广和应用。
2013年日本将次氯酸水作为杀菌原料引入食品添加剂的新标准中,进一步规范了次氯酸水在食品行业的应用[15]
2016年美国食品药品监督管理局(FDA)已批准主要活性成分为次氯酸的产品用于治疗伤口和各种感染。
2017年美国华盛顿大学医学博士Stroman,D. W等人实验得出使用次氯酸加盐水的溶液可显著降低眼部皮肤细菌负荷,且不会改变残留在下眼睑皮肤上的细菌种类多样性。
同年3月,《医院消毒技术规范》(第二版),详细介绍了次氯酸水消毒剂的理化、杀菌机理、适用范围和使用方法等。次氯酸慢慢进入人们的视野。通过逐步的实验和多种研究,次氯酸在杀菌、稳定性和毒理等相关指标也逐步稳定。同时次氯酸,在医院、母婴等行业也逐渐开始使用,也认识到次氯酸(HClO)不仅可以消毒杀菌,还具有去甲醛的效果。
2020年美国疾控中心(CDC)发表了一份名为“CDC关于新型冠状病毒期间的清洁和消毒指南”。其中指出:根据以往难以杀灭病毒的数据,经美国环保署(EPA)批准的相关消毒产品有望有效对抗COVID-19。
4月,美国环保署(EPA)给出“List N:Disinfectants for UseAgainst SARS-CoV-2”,即“可以用防控SARS-CoV-2的消毒剂清单”。
中国其他相关指南、指导文件:
2020年1月,在国家卫生健康委员会疾病预防控制局指导下,中国疾病预防控制中心编写的《新型冠状病毒感染的肺炎公众防护指南》由人民卫生出版社出版发行,其中强调75%酒精、乙醚、氯仿、甲醛、含氯消毒剂、过氧乙酸和紫外线均可灭活病毒。〔2020〕216号印发。其中含氯消毒剂包括次氯酸消毒剂
2020年8月8日,国务院应对新型冠状病毒肺炎疫情联防联控机制综合组发布《关于印发农贸(集贸)市场新冠肺炎疫情防控技术指南的通知》其中含氯消毒剂包括次氯酸消毒剂。
2020年9月11日,国务院应对新型冠状病毒肺炎疫情联防联控机制综合组制定了新型冠状病毒肺炎防控方案(第七版),其附件4、附件7、附件8中含氯消毒剂包括次氯酸消毒剂。
2020年10月16日,国务院应对新型冠状病毒肺炎疫情联防联控机制综合组发布《冷链食品生产经营过程新冠病毒防控消毒技术指南》,其中“冷链食品生产经营常用消毒剂及使用方法”部分明确指出:次氯酸消毒剂可用于物体表面、果蔬和食饮具、空气、手、皮肤和黏膜的消毒。
分子结构数据
计算化学数据
理化性质
物理性质
化学性质
1、弱酸性
次氯酸是
一元弱酸,25℃时的电离常数为3×10-8。这是因为次氯酸分子中的氯原子带有较大的负电荷,使得次氯酸分子之间的排斥力增大,导致其不易离解为氢离子和次氯酸根离子。因此,次氯酸在水溶液中主要以分子形式存在,而不是以离子形式存在。
2、强氧化性
次氯酸是一种强氧化剂,可以氧化多种物质,包括醇、酚、醚、烯烃等有机化合物以及多种还原性物质(如Na2SO3,FeCl2,KI,C7H7O4N(石蕊)等),使有色布条、品红褪色,并能使石蕊溶液变为无色液体。其氧化反应常被用于杀菌消毒、漂白和氧化还原反应等。在次氯酸的作用下,许多有机化合物会氧化成更为稳定的无机物,例如醇氧化成醛或酮,苯酚氧化成苯醌等。
次氯酸能氧化还原性物质(如Na2SO3,FeCl2,KI,C7H7O4N(石蕊)等),使有色布条、品红褪色,并能使石蕊溶液变为无色液体。相关反应方程式如:
Na2SO3 + HClO = Na2SO4 + HCl(强氧化剂制弱氧化剂,弱酸制强酸)
次氯酸中性溶液是一种比标准状况下的氯更强的氧化剂:
2HClO (aq) + 2 H3O++ 2 e- ⇌ Cl2(g) + 4H2O E=+1.63V。
3、不稳定性
次氯酸是一种不稳定的化合物,容易分解为氯化氢和氧气。光照、加热或与某些金属离子接触都会加速其分解过程。因此,次氯酸通常需要在低温、避光和干燥的环境下保存。
2HClO → 2HCl + O2↑
HClO + HCl → H2O + Cl2↑
产生的
氯气以分子形式溶于水呈淡黄色。次氯酸在溶液中发生3种形式的分解,它们彼此无关,称为平行反应,即:
2HClO → 2HCl + O2↑
HClO + HCl → H2O + Cl2↑
3HClO → 2HCl + HClO3
在阳光直接作用下,按第一种形式分解;在有脱水物质(如CaCl2)存在时,按第二种形式分解;加热时特别容易按第三种形式分解。
制备和生产
内生次氯酸
次氯酸是人体的免疫细胞中性粒细胞产生的一种强氧化剂和去蛋白剂,在这些细胞内具有良好的杀微生物活性。它与许多生物分子,特别是硫醇、硫醚、血红素蛋白、氨基和碳水化合物反应,并能克服病原体和对抗感染。
氯气法
氯气法是次氯酸的经典制备方法。它有两个步骤:首先,将氯气(Cl2)和湿氢氧化物(H2O2)混合滴定,使形成饱和的溶液;其次,将混合溶液加热,可以将氯气和氢氧化物完全分解,产生次氯酸。该反应的化学方程式为:
2Cl2+2H2O2→2HClO + O2
欧氏试剂法
利用氯气与碱性溶液反应制备次氯酸,反应需要在酸性条件下进行,反应式为:
Cl2 + 2NaOH → NaCl +NaClO + H2O
ClO− + H+ → HOCl
电解法
利用电解氯化钠溶液制备次氯酸,反应需要在酸性条件下进行,反应式为:
2NaCl + 2H2O → 2NaOH+ Cl2↑ + H2↑
Cl2与水反应生成次氯酸:Cl2 + H2O→ HOCl + H+ + Cl-
活性氧法
臭氧或过氧化氢等活性氧与氯化钠溶液反应生成次氯酸,反应式为:
O3 + Cl- →O2 + OCl-
H2O2 + Cl-→ HOCl + OH- + H2O
该方法操作简便,但产率较低,需要大量消耗活性氧。
欧珀曼试剂法
利用硝酸银与氯化钠反应生成氯化银,氯化银与水反应生成次氯酸,反应式为:
2AgNO3 + NaCl → AgCl↓+ 2NaNO3
AgCl + H2O → HOCl + Ag+ + Cl-
反应需要在酸性条件下进行,反应产物可以通过蒸馏纯化得到。
实验室制法
由
次氯酸钙与
二氧化碳或
草酸作用后过滤可得高纯滤液。反应方程式为:
Ca(ClO)2 + H2O + CO2 → CaCO3↓ + 2HClO
工业制法
其他制法
由氯气与水,生成次氯酸和盐酸,用
碳酸钙增大浓度。反应方程式为:
2H2O + 2Cl2 + CaCO3 → CaCl2 + H2O + CO2 + 2HClO
检测技术
检测标准
ASTM E1229-2008 次氯酸钙规格
CCGF 304.4-2015 消毒剂
EN 901-2007 饮用水处理用化学品.次氯酸钠
CGSB15.31-93-CAN/CGSB-1993 次氯酸钠代替15-GP-31M
CGSB15.32-93-CAN/CGSB-1993 次氯酸钙
CI PAMPHLET 64-2014 氯碱、次氯酸钠和氯化氢设施应急响应计划第7版;
CI PAMPHLET 96-2011 次氯酸钠手册-第4版;硬拷贝请访问
GB/T 10666-2019 次氯酸钙(漂粉精)
GOST 1692-1985 次氯酸钙(漂白粉)
GB/T 19106-2013 次氯酸钠
GB 19107-2003 次氯酸钠溶液包装要求
GB 25574-2010 食品安全国家标准 食品添加剂 次氯酸钠
GB 19109-2003 次氯酸钙包装要求
GOST 25263-1982 中性次氯酸钙 技术条件
检测方法
(1)探针技术
据报道,体内失衡的 HOCl 浓度可能会引起或加剧多种疾病,包括阿尔茨海默病、冠心病、动脉粥样硬化、中风的缺血再灌注、炎症性肠病、心肌梗死、器官移植排斥反应以及癌症。因此,越来越多的方法与技术被用于分析 HOCl。
在众多的检测方法中,基于荧光探针的荧光分析法由于具有高选择性、低检测限、操作方便、对目标进行无损伤检测且快速响应等特有的优点,同时,能与激光共聚焦扫描显微镜和小动物成像仪等精密光学仪器联用,已成为检测HClO的重要手段。自21世纪以来,随着荧光成像技术的快速发展和普及,利用荧光探针分析法检测细胞内的HClO,已经成为一个非常热门的研究领域。
检测HClO的荧光探针主要由荧光基团,识别基团和连接基团组成的。近年来报道的HClO荧光探针的荧光基团主要有亚甲基蓝类荧光团、罗丹明类荧光团、香豆素类荧光团、BODIPY类荧光团、吩噻嗪类荧光团以及其他类荧光团。
(2)酸碘钾溶液反应法
该方法通过使用酸碘钾溶液(KI、KI浓溶液+稀硫酸)与次氯酸反应,利用次氯酸的氧化性将溶液中的碘离子转化为碘元素。反应方程式为:
HClO+2KI+2H2SO4->I2+K2SO4+2H2O+2ClO2
(3)铁氰化钾(K4[Fe(CN)6])反应法
该方法通过使用铁氰化钾与次氯酸反应,然后通过滴定的方法测量溶波中未反应的铁氰化钾的含量,从而计算出次氯酸的浓度。反应方程式为:
2HClO+5K4[Fe(CN)6]->2K3[Fe(CN)6]+5KCl+2HCl
进行该实验时,首先将待测样品中的次氯酸与铁氰化钾溶液反应,并等反应完成后,用硫酸钠溶液将液体酸化。然后使用硫酸亚铁溶液作为指示剂进行滴定,当溶液由浅蓝色变为浅绿色时,滴定结束根据滴定所需的亚铁溶液用量,可以计算出次氯酸的浓度。
(4)双电极法
该方法通过在待检样品中插入两个电极,一个是工作电极,另一个是参比电极。工作电极使用玻碳电极,参比电极使用饱和甘汞电极(SCE)。当样品中有次氯酸时,次氯酸会发生氧化还原反应,产生电流。根据电流的大小可以计算出次酸的浓度。
进行该实验时,首先将待检样品与电解液混合均匀,然后将电极插入样品中,并在电位间加上外加电压。通过测量电流变化可以计算出次氯酸的浓度。
应用领域
次氯酸是一种广泛应用于消毒和杀菌的物质,具有强大的杀菌能力和广谱的抗菌活性。含有次氯酸根的盐被称为次氯酸盐,最广为人知的一种家用次氯酸盐消毒剂是
次氯酸钠(NaClO)。次氯酸具有强氧化作用和漂白作用,它的盐类可用做漂白剂和消毒剂,次氯酸盐中最重要的是钙盐,它是漂白粉(次氯酸钙和碱式氯化钙的混合物)的有效成分。漂白粉可由氯气和
消石灰反应而制得:
3Ca(OH)2 + 2Cl2 = Ca(ClO)2 + CaCl2·xCa(OH)2·yH2O + H2O
在放置漂白粉的地方具有氯气的气味,是因为有
一氧化二氯放出。
医疗卫生行业
次氯酸水在医疗卫生方面主要应用于皮肤、黏膜、创面的消毒,医疗、手术器械表面冲洗消毒,病房空气及物品表面喷雾消毒口腔护理等。次氯酸可分解形成新生态氧,新生态氧的强氧化性使菌体和病毒上的蛋白质等物质变性,从而致死病源微生物。次氯酸在杀菌、杀病毒过程中,不仅可作用于细胞壁、病毒外壳,而且因次氯酸分子小,不带电荷,还可渗透入菌(病毒)体内,与菌(病毒)体蛋白、核酸、和酶等有机高分子发生氧化反应,从而杀死病原微生物。同时,次氯酸产生出的氯离子还能显著改变细菌和病毒体的渗透压,使其细胞丧失活性而死亡。
食品行业
次氯酸水在食品及保鲜行业的应用主要有:食品原材料的杀菌处理、鲜切瓜果蔬菜的保鲜、食品加工器械及加工环境的除菌消毒等。
农畜行业
次氯酸水在农畜行业主要应用在农副产品的消毒保鲜、农作物的病害防治、农残降解、改善土壤、养殖场所的消毒杀菌等。
郑炜超等用NEOW对鸡舍环境喷雾消毒,能有效降低空气中的微粒和微生物浓度,消毒效果均优于用含过氧乙酸/双氧水的速洁消毒剂和聚维酮碘的消毒效果,用喷嘴(直径50 μm)消毒,可以提高对空气中细菌的消杀率。
注意事项
在我国,在消毒领域使用的次氯酸水相关产品应根据WS 628-2018《消毒产品卫生安全评价技术要求》的要求取得卫生安全评价报告并进行消毒产品备案,使用时应严格按照说明书使用,根据次氯酸水的特性可整理出如下一些比较通用的注意事项。
行业问题
1、2020年初国家卫生健康委员会发布的《新型冠状病毒肺炎防控方案(第五版)》中提到,除75%乙醇、过氧乙酸等消毒剂,含氯消毒剂也可有效灭活病毒,由此引发人们对次氯酸水消毒剂的极大关注,其消毒性能方面的优势进一步得到认可。但相对于传统含氯消毒剂来说,次氯酸水的推广应用仍然存在一些需要解决的问题。
2、次氯酸存在易挥发分解,杀菌效果过快,杀菌效果不持久的缺点。利用载体对次氯酸进行吸附之后再释放,可以起到阻碍次氯酸挥发分解的作用,同时使其缓慢释放,从而延长药效。
操作处置与储存
处置
操作处置应在具备局部通风或全面通风换气设施的场所进行。使用防爆型的通风系统和设备。操作人员应经过专门培训,严格遵守操作规程。避免眼和皮肤的接触,避免吸入蒸汽。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用后洗手,禁止在工作场所进饮食。如需罐装,应控制流速,且有接地装置,防止静电积聚。避免与氧化剂等禁配物接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。
储存
储存于阴凉、通风的库房。库温不宜超过37°C。应与氧化剂、食用化学品分开存放,切忌混储。保持容器密封。远离火种、热源。库房必须安装避雷设备。排风系统应设有导除静电的接地装置。采用防爆型照明、通风设置。禁止使用易产生火花的设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
废弃
应急处理
泄漏应急处理
急救措施
食入:漱口,禁止催吐。立即就医。
消防措施
灭火方法或灭火剂:用水雾、干粉、泡沫或二氧化碳灭火剂灭火。避免使用直流水灭火,直流水可能导致可燃性液体的飞溅,使火势扩散。
灭火注意事项及措施: 消防人员须佩戴携气式呼吸器,穿全身消防服,在上风向灭火。 尽可能将容器从火场移至空旷处。 处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中发出声音,必须马上撤离。 隔离事故现场,禁止无关人员进入。 收容和处理消防水,防止污染环境。
防护措施
技术控制
个人防护设备
环境保护措施
收容泄漏物,避免污染环境。防止泄漏物进入下水道、地表水和地下水。
运输信息
联合国编号危险货物编号(UN号): 3139 5.1/PG
联合国运输名称: 无资料
联合国危险性分类: 无资料
包装类别: 无资料
包装方法: 按照生产商推荐的方法进行包装,例如:开口钢桶。安瓿瓶外普通木箱。螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶(罐)外普通木箱等。
海洋污染物(是/否): 否
运输注意事项:
法规信息
下列法律、法规、规章和标准,对该化学品的管理作相应的规定:
中华人民共和国职业病防止法:
职业病危害因素分类目录(2015): 未列入
危险化学品安全管理条例:
危险品化学品目录(2015): 未列入
易制爆危险化学品名录(2017): 未列入
重点监管的危险化学品名录:
首批和第二批重点监管的危险化学品名录: 未列入
危险化学品环境管理登记办法(试行):
重点环境管理危险化学品目录: 未列入
麻醉药品和精神药品管理条例:
麻醉药品品种目录: 未列入
精神药品品种目录: 未列入
新化学物质环境管理办法:
中国现有化学物质名录(2013): 未列入