技术干货|含氯消毒剂消毒效果影响因素分析

文章来源:http://www.xiaodulab.com 发布时间:2021-07-16

含氯消毒剂disinfectants with chloorine溶于水中能产生次氯酸的消毒剂,是世界上最早发现、也是目前在我国使用最广泛的一类消毒剂。该消毒剂分为以氯胺类为主的有机氯和以次氯酸盐为主的无机氯。前者杀菌作用慢,但性能稳定,后者杀菌作用快速,但性能不稳定。主要用于环境物体表面消毒、生活饮用水、游泳池水消毒、污物、污水消毒等。

含氯消毒剂属高效消毒剂,具有以下特点:杀菌谱广,能有效杀灭细菌、病毒、真菌、阿米巴包囊和藻类等多种微生物和原虫、作用快速,使用方便,生产简易,价格低廉,便于推广使用;同时,其也存在一定缺点,有刺激性气味,易受有机物及酸碱度的影响,对物品有漂白、腐蚀作用,水溶液稳定性差,对环境有较严重的污染。含氯消毒剂的毒性通常为使用过程中释放出的氯气产生的急性毒性作用,一些含氯消毒剂消毒副产物还存在致癌问题。

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1.杀菌机制

其杀菌机制包括次氯酸氧化作用、氯化作用以及新生作用,其杀菌作用与有效含量成正比,故而有效氯是衡量含氯消毒剂杀菌作用的主要指标。
1.1  次氯酸的氧化作用
这是最主要的消毒机制。含氯消毒剂溶于水中时可产生未解离的次氯酸(HClO),它是破坏微生物的重要基本物质。次氯酸为很小的中性分子,它能通过扩散到带负电荷的菌体表面,并通过细胞壁穿透到菌体内部起氧化作用,破坏细菌的磷酸脱氢酶,使糖代谢失衡而致菌体死亡。

1.2  氯化作用

含氯消毒剂中的氯本身同样起到杀菌作用:使细胞壁、细胞膜的通透性改变,使细胞膜发生机械性破裂,从而引起细胞内容物外渗,导致细胞死亡;与细胞膜蛋白、胞内蛋白以及重要的酶结合,形成氮氯化合物,从而干扰细胞的新陈代谢,最后引起菌体的死亡
1.3  新生
次氯酸分解形成新生态氧[O],新生态氧的极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。

HClO → HCl + [O]

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2.与含氯消毒剂有关的几个概念

有效氯avalilabe chlorine)是指含氯消毒剂的氧化能力相当于氯的量,是衡量含氯消毒剂氧化能力的标志,有效氯含氯用mg/L 或百分比(%)表示。

游离氯free chlorine)又称游离剩余氯。在饮水氯化消毒中,为保证所有的病原细菌都能确实受到氯的作用,水经过氯消毒接触一定时间后,应该有适量的剩余氯留在水中以保证持续的杀菌能力。由于氯的杀菌作用主要靠氯与水反应生产的次氯酸。所以将剩余氯中的单质氯、次氯酸及次氯酸盐离子称为游离氯。

而将氯与水中某些化合物反应生成的具有氧化能力的氯的化合物称为结合氯combined chlorine)。如氯与水中的氨反应生成一氯胺、二氯胺及三氯胺等,仍有一定的氧化能力,其含氯总量即为结合氯或化合氯。游离氯与结合氯的总和称为总氯total chlorine)。

3.含氯消毒剂的消毒效果影响因素

含氯消毒剂的消毒作用可受各种因素的影响,如pH值、消毒剂有效氯浓度、温度、有机物等。

3.1  有效氯的浓度

在pH、温度、有机物等不变的情况下,含氯消毒剂的消毒作用随有效氯浓度的增加而增强。王雪娇等人研究表明,有效氯浓度为0.8 mg /L 的次氯酸钠消毒液作用6 min 可完全杀灭脱氯自来水中的大肠杆菌,使大肠杆菌存活菌落数降为0 cfu/100mL。随着次氯酸钠有效氯浓度的增加,作用时间的延长,水样中的存活菌落数逐渐减少,消毒效果逐渐提升( P<0.01)。

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谈智等人研究表明,用含有效氯500 mg /L 的三氯异氰尿酸消毒液作用5 min,对悬液内龟分枝杆菌脓肿亚种的杀灭对数值为4. 46; 含有效氯250 mg /L 的该消毒液作用20 min,亦达不到规定的杀灭对数值。

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3.2  pH

在含氯消毒剂的溶液中,包含着这个化学平衡:

HClO ⇋ ClO-+H+

含氯消毒剂的杀菌效果都不同程度受溶液酸碱度的影响,这与未解离的次氯酸分子(HClO)有关,次氯酸浓度越高,杀菌作用越强。溶液呈酸性条件时,未解离的次氯酸浓度增高,杀菌作用增强,反之杀菌作用弱。pH值也影响氯胺的杀菌作用,随pH值的降低,双氯胺的形成相应地增加,而双氯胺比单氯胺有更强的杀菌作用。邱豫伟等研究表明含有效氯250mg/L的次氯酸钠消毒液,在pH值从4.59.5,其对微生物的杀灭率从99.9%下降至53.6%。与其他含氯消毒剂相似,二氯异氰尿酸在酸性条件下比在碱性条件下的杀菌效果好。其溶液本身呈弱酸性(pH6.0)且pH值不随浓度升高而显著升高,因此与次氯酸盐相比更利于杀菌。酸碱度对无机氯消毒剂消毒效果影响较大,但对有机氯影响效果较小。

3.3  有机物

有机物能够消耗有效氯,从而降低消毒剂中有效氯含量有效氯较低浓度时表现最为明显,但在较高有效氯浓度时有机物的影响并不显著。44mg/L有效氯浓度的消毒液杀灭试验中,当有机干扰物(BSA)浓度为0.3%时,枯草黑色芽孢杆菌的10min的杀灭对数值大于5.00当有机干扰物(BSA)浓度为3%时,枯草黑色芽孢杆菌的10min的杀灭对数值仅1.1030min的杀灭对数值仅1.74

3.4  温度

含氯消毒剂符合温度增加杀菌能力增强的规律。Lostigan研究证明,含有效氯200mg/L的消毒液,pH9,试验温度为50℃时,需60s可以杀灭细菌;温度为55℃,同样浓度、pH的消毒液,作用30s可达到同样效果。优氯净作用温度由20℃降低到10℃,其杀灭细菌繁殖体的效果下降2log

3.5  氨和氨基化合物
将含氯消毒剂加到含有氨和氨基化合物的溶液中时,由于游离氯可以同氨发生反应生成单氯胺和双氯胺,从而使消毒剂的杀菌作用降低。Weber等指出,当氨的浓度低于总有效氯量的1/8时,氨会全部被破坏,剩余氯会变成游离有效氯,表现出迅速的杀菌作用;当氨的浓度超过游离有效氯的1/4时,有效氯会形成氯胺,则杀菌作用迟缓。


参考文献:
1.pH值对含氯消毒剂有效氯测定的影响    王建芳
2.不同种类含氯消毒剂消毒效果的系统评价   刘真
3.含氯消毒剂应用研究进展    王咏龙
4.GB/T 36758-2018《含氯消毒剂卫生要求》
5.《现代消毒学》   薛广波主编
6.含氯消毒剂的应用及其对水环境的影响    王毅、李师、王璐
7.《灭菌•消毒•防腐•保藏 第2版》   薛广波 主编
8.三氯异氰尿酸对龟分枝杆菌杀菌效果及影响因素研究     
谈智、孙巍、徐燕、陈越英、张伟、王玲
9.次氯酸钠对生活饮用水消毒效果与影响因素研究    
 王雪娇、 陈越英、王晓蕾、费娟、徐燕 


供稿| 谭俊杰

编辑| 谢元锶




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