二氧化氯的稳定剂
二氧化氯气体和液体均很不稳定,通过配制可制成在常温下稳定,使用安全的液体或固体 稳定性二氧化氯,一般需加酸活化之后再用。所用的稳定剂可以分为无机和有机两大类,其中 无机盐的使用比较广泛,使用有机物则是一种较新的方法。
无机盐稳定剂
目前国内外报道的稳定性二氧化氯溶液的制备方法中多数使用的是无机盐类,如碳酸钠、 硼酸钠、过碳酸钠或过硼酸钠等。制取稳定性二氧化氯溶液时,通常都是先将上述稳定剂溶解 于水中制成稳定液,然后引人二氧化氯气体。二氧化氯气体可以来自于采用任何生产工艺制得 的高纯度二氧化氯,也可在反应物中直接加人稳定剂制备稳定性二氧化氯,待二氧化氯气体被 吸收达到要求浓度时即可。此类产品均无色无味,性质稳定可长期存放,在使用前都需要加酸 进行活化。
有机盐稳定剂
综合有关络合物的理论 及二氧化氯分子的微观特性可知,二氧化氯分子中存在能量较 低的3d轨道和4s轨道,这种特殊的结构为它与络合剂的络合反应提供了可能,.即二氧化氯分 子可以接受外来的孤对电子,也可以与多齿配位体形成螯合物,从而得到性质更稳定的二氧化 氯溶液。同时由于二氧化氯分子中始终保持着一个未成对电子,其反应活性仍然可以保留,这 就为制取具有特殊性能的二氧化氯产品提供了更大的可能性。用分子筛、硅胶等多孔物质吸收 二氧化氯气体或液体稳定性二氧化氯,制成颗粒、粉状、微胶囊等多种固体稳定性二氧化氯产 品,其要比液体稳定性二氧化氯的稳定性更好。
由于二氧化氯属于缺电子化合物,所以一些具有供电子能力的有机化合物都有可能作为络 合剂用于二氧化氯的络合稳定。特别是某些带有较强供电子能力基团的有机物可以优先考虑, 如氨基羧酸,1,3-二酮,芳香杂环类物质,氨基醇,酞胺类物质等。但是考虑到二氧化氯的 实际使用,需要避免有毒的物质,所以氨基羧酸、氨基醇及酰胺类物质可能更具优势。目前有 较详细报道的是使用EDTA为络合剂 ,与C102形成螯合物从而制得稳定性较高的稳定性 二氧化氯水溶液。并且认为二氧化氯是以分子形态参与反应的,而且可以通过金属离子的置换 反应加以释放。
EDTA是一种很常见的有机氨竣类络合剂,全名是乙二胺四乙酸。它的分子中具有六个 可配位的原子,两个氨基氮,四个羧基氧,都有孤对电子,它在参与络合反应时常形成具有很 高稳定性的环状螯合物。由于EDTA在水中的溶解度很小,所以通常使用的是其二钠盐,一 般也简称EDTA。它可以与二氧化氯形成螯合物,从而使其以分子形态稳定于溶液中,并且 可以通过金属离子的置换反应加以释放 。
PVP全名为聚乙烯吡略综酮,是一种合成高分子聚合物,其乙烯基呈链状连接,分子内含具有孤对电子的氮原子。它是一种白色、无臭、无味粉末,易吸潮,在水、乙醇、氯仿、异丙醇中溶解,平均相对分子质量为10000〜700000。它的水溶液pH可在3〜7范围内,10%水溶液的黏度与水相近,黏度与分子量及浓度成正比。国外已经使用PVP和二氧化氯反应制成了一种有机稳定性二氧化氯溶液,该溶液具有很强的杀菌效果 。二氧化氯与PVP形成的有机稳定液其反应的机理尚不太清楚,由于PVP有不同的聚合度,因此其二氧化氯稳定液也表 现出不同的特性与用途。PVP与C102的反应产物还可制成粉末、软膏、凝胶、喷雾剂或溶 剂。它还可以混入多种表面活性剂中生产多种清洁消毒剂,用于洗涤、洗浴、喷洒、浸泡等清 洁消毒操作中。总之,有机稳定性二氧化氯在医疗卫生方面的应用前景广阔。
使用有机络合剂制备的二氧化氯络合液由于螯合环中含有多个原子而十分稳定,又称为有 机稳定性二氧化氯,与用过硼酸钠作稳定剂的稳定性二氧化氯不同,前者不太容易被酸“活 化”出〇02来,而是使用接受电子能力更强的金属阳离子(例如Fe3+,Zn2+),通过置换反 应将络合的CIQ解脱释放出来,因此溶液常常可以在近乎中性的条件下使用。当然,H+也 具有竞争性,也可以缓慢地改变络合平衡而使01〇2释放出来。另一方面,有机稳定性二氧化 氯是一种包含分子态二氧化氯的有机化合物,这种有机物的外包装常常成为细菌的营养物质, 这些物质的配位结构在细菌的作用下降解,破裂的同时会释放出自由的二氧化氯分子并成为细 菌的杀手,所以有机络合的稳定性二氧化氯对细菌来说犹如一颗包着糖衣的炸弹 。
稳定二氧化氯的活化剂
虽然稳定Cl〇2水溶液中C102也有很强的消毒杀菌作用,但其Cl〇2活性较低,使用时需经活化来提高其活性,若用作保鲜剂则可不必活化[126]。活化方法:向稳定的(:1〇2溶液中加入一定量的酸溶液,搅拌均匀后静置5〜lOmin即可以使用。加酸后可释放出(:102和原子态氧,因此稳定性C102溶液使用时应活化,以达到最佳处理效果。反应式如下:
4C102- +4H+ —2Cl〇21+HCl〇3 +HC1+H2 O (2-125)
ci〇r-»2[〇]+cr (2-126)
稳定性二氧化氯在使用中的效果和激发的有效浓度有关,而有效浓度的大小受配制浓度、活化比例、环境温度等因素的影响,其中活化比例的影响最为明显。为提高稳定性二氧化氯活化速度和活化率,国内对活化剂作了大量研究 。活化剂分为能在短时间全部释放出来的即效活化剂(如盐酸、磷酸等强酸)和缓慢释放的缓效活化剂(主要有柠檬酸等弱酸)。实验证明,使用梓樣酸作为活化剂,一般仅能活化6〇%二氧化氯,由于活性二氧化氯释放不完全,溶液中仍有较多有毒的亚氯酸盐。而用盐酸,可使二氧化氯的活化率提高到95%以上。经活化的消毒剂原液加水稀释过程中,往往在液面上部形成白色雾状的气溶胶,产生如臭 氧的刺激气味,如采取先稀释后活化的操作程序,可降低刺激气味,改善环境,虽激发的有效 浓度略低,但不影响使用效果。