消毒学概论
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第一节 含氯化合物

含氯化合物(chlorinated compound)消毒剂是指溶于水后产生具有杀灭微生物活性的次氯酸的一类消毒剂,其杀灭微生物的有效成分常以有效氯表示。

含氯消毒剂杀菌谱广,对细菌繁殖体、病毒、真菌孢子及抵抗力最强的细菌芽孢都有杀灭作用。常用于饮水消毒,亦可用于畜禽舍、用具、运输车辆、手部等消毒。

这类消毒剂包括:无机氯化合物,如次氯酸钠(有效氯10%~12%)、漂白粉(有效氯25%)、漂粉精(有效氯80%~85%)、氯化磷酸三钠(有效氯3%~5%);有机氯化合物,如二氯异氰尿酸钠(有效氯60%~64%)、三氯异氰尿酸(有效氯87%~90%)、氯铵T(有效氯24%)等。

无机氯性质不稳定,见光、遇热、受潮及吸收CO2均会分解,挥发出具有刺激性特殊臭味的氯气,从而逐渐丧失其有效成分;有机氯相对稳定,但是溶于水之后两者均不稳定。故这类消毒剂都无法久存,应密闭避光保存于干燥处,时间不超过1年。如存放日久,应测量实际有效氯含量,校正配制用量。漂白粉精的粉剂和片剂含有效氯含量高达60%~70%,使用时可按比例减量。

含氯消毒剂的有效成分为次氯酸。次氯酸分子量小,易扩散到细菌表面并穿透细胞膜进入菌体内,能够氧化细胞酶的硫氢基团,破坏胞浆代谢,使菌体蛋白氧化导致细菌死亡。

这类消毒剂在酸性环境中杀菌力强而迅速,使用时溶液pH值越高,杀菌作用越弱,当pH值达8.0以上时,可失去杀菌活性。并且有机物和温度明显影响其杀菌作用,其中温度每升高10℃,杀菌时间可缩短50%~60%。

一、漂白粉

漂白粉(calcium hypochlorite mixtures)是一种白色颗粒状粉末,主要成分是次氯酸钙,其他有氢氧化钙、氯化钙、氧化钙,含有效氯30%~38%,因而有显著的氯臭味。漂白粉性质很不稳定:吸湿性强,易受光、热、水和乙醇等作用而分解,溶解于水,遇空气中的二氧化碳可游离出次氯酸,遇稀盐酸则产生大量的氯气。

(一)制备方法

漂白粉是由氯气与氢氧化钙(消石灰)反应而制得。因为绝对干燥的氢氧化钙与氯气并不发生反应,氯只能被氢氧化钙所吸附。为此,在工业上系采用含有1%以下游离水分的消石灰来进行氯化,所用的氯气也含有0.06%以下水分。利用这些原料中的游离水分,使氯气水解生成酸(HClO、HCl),生成的酸为消石灰所中和。随后,依靠氯化反应时由氢氧化钙析出的水分,使氯继续进行水解,使更多的氢氧化钙参与反应过程,生成一系列化合物。漂白粉就是这些化合物所组成的复合体。

(二)消毒方法

用漂白粉配制水溶液时应先加少量水,调成糊状,然后边加水边搅拌成乳液,静置沉淀,取澄清液使用。漂白粉干粉可用于铺垫墓葬,地面和人、畜排泄物的消毒,其水溶液可用于餐具、饮水消毒,污水处理,粪便处理等。

1.房子、墙面、地上

漂白粉约20g加水5L,喷雾或者擦洗2h,喷雾时外表的渗透要均匀。

2.粪便、呕吐物、痰等分泌物

加入1/4或者1/5漂白粉,拌和混匀之后消毒6h。

3.污水

每10L的污水加漂白粉4~5g,混匀后静置1.5~2h后排放。

4.通常的用具

漂白粉约50g,加水2 500g,浸泡和擦洗约30min。

5.食具

漂白粉1g加水1 000g,浸泡约15min,然后用清水冲刷。

6.蔬菜、生果

漂白粉2g加水约5 000g,浸泡约30min,然后用清水冲刷。

7.饮用水、井水

每立方米加漂白粉4g,静置30min后再用。

8.手

漂白粉1g加水1L,洗刷3min后用洁清水冲刷。

(三)注意事项

1.要注意漂白粉对织物的漂白作用和对各类物品如金属制品的腐蚀作用,操作时应做好个人防护。

2.漂白粉应保存在密闭容器内,放在阴凉、干燥、通风处。

3.毒性 主要为皮肤黏膜刺激作用。大鼠经口LD50:850mg/kg,人经口TDL0:143mg/kg。

二、漂粉精

漂粉精(calcium hypochloriate)是白色粉末,主要成分也是次氯酸钙,但含量比漂白粉高,有效氯含量可高达80%~85%。杀菌性能和物化性质与漂白粉相似,不过由于易吸水潮解的氯化钙含量较低,因此比漂白粉更稳定,在常温下储存200d以上不分解,储存一年后,有效氯含量降低14%。其使用方法、使用范围、中毒表现和处理同漂白粉。

(一)制备方法

漂粉精的生产方法有三大类,即钙法、钠法和次氯酸法。

1.钙法

石灰浆料在反应器中与氯气反应,通过观察生成物的结晶状态确定反应终点,反应结束后的浆料经分离、干燥、冷却后得到成品。该法生产的产品有效氯一般为60%~62%。

2.钠法

在生产中加入氢氧化钠,将吸湿性强的氯化钙转化成氯化钠,提高了产品的稳定性,增加了可溶性。产品有效氯含量一般能达到20%以上。

3.次氯酸法

用预先制备的次氯酸氯化石灰浆料得到次氯酸钙。因此其产品中杂质更少,产品纯度更高,其产品的有效氯可达75%以上,产品也更稳定,使用也更安全方便。

(二)消毒方法

漂粉精具有高效漂白、消毒和杀菌作用,广泛用于造纸、棉麻织品的漂白、工业污水的处理及工业制造的中间体、饮用水和水产养殖的消毒、公共场所的清洁卫生、食品工业的细菌控制等。也可适用于家庭方面的消毒(饮水、游泳池、蔬菜水果及卫生间等),军工方面可用于化学毒剂的原料。要在使用前按照规定的使用浓度临时配制,并按消毒时间、使用方法使用,见表5-1-1。

表5-1-1 漂白粉、漂粉精类消毒剂使用方法

用于消毒和用于漂白的浓度有所不同:

1.100kg 65%漂粉精加入1 000kg水中,可配制成有效氯含量为6.5%漂白液。

2.1 000kg水中加入1.7g漂粉精即可配成含有效氯为百万分之一的消毒水。

(三)注意事项

1.密闭操作,加强通风。

2.操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器,穿胶布防毒衣,戴氯丁橡胶手套。

3.远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。

4.储存注意事项 储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不超过30℃,相对湿度不超过80%。包装要求密封,不可与空气接触。应与还原剂、酸类、易(可)燃物等分开存放,切忌混储。不宜大量储存或久存。储区应备有合适的材料收容泄漏物。

5.毒性 主要为皮肤黏膜刺激作用。急性毒性LD50:850mg/kg(大鼠经口)。

三、次氯酸钠

次氯酸钠(sodium hypochlorite)为无色至浅黄绿色液体,有铁存在时呈红色。溶于冷水,在热水中分解为氯化钠、氯酸钠和氧。有效氯含量10%~12%。含碱度2%~3%的溶液可储存10~15d。有较强的漂白作用,对金属器械有腐蚀作用。其溶液俗称84消毒液。

(一)制备方法

次氯酸钠的制备有三种方法:

1.电解食盐溶液

采用NaClO发生器电解食盐溶液,阴极放出氢气,阳极生成氯气,氯气与生成的氢氧化钠反应产生次氯酸钠,这种方法制备的次氯酸钠浓度较低,一般在1%以下,适合即制即用。反应式如下:

(1)NaCl→Na++Cl-

(2)2Na++2H2O→2NaOH+H2

(3)2NaOH+Cl2→NaClO+NaCl+H2O。

2.加碳酸钠于漂白粉液中

漂白粉液与碳酸钠液相混和,成次氯酸钠与碳酸钙,反应式如下:

静置,碳酸钙沉降器底,可得次氯酸钠的清液。

3.通氯于烧碱液中

通氯于氢氧化钠液中,则得次氯酸钠,这种方法是工业常用方法,可制备含量在10%以上的次氯酸钠。反应式如下:

(二)消毒方法

1.浸泡法

将待消毒的物品放入装有含氯消毒剂溶液的容器中,加盖。对细菌繁殖体污染的物品的消毒,用含有效氯500mg/L的消毒液浸泡10min以上;对经血传播病原体、分枝杆菌和细菌芽孢污染物品的消毒,用含有效氯2 000~5 000mg/L消毒液浸泡30min以上。

2.擦拭法

对大件物品或其他不能用浸泡法消毒的物品用擦拭法消毒。消毒所有药物浓度和作用时间参见浸泡法。

3.喷洒法

对一般污染的物品表面,用1 000mg/L的消毒液均匀喷洒,作用30min以上;对经血传播病原体、结核杆菌等污染表面的消毒,用含有效氯2 000mg/L的消毒液均匀喷洒,作用60min以上。喷洒后有强烈的刺激性气味,人员应离开现场。

4.干粉消毒法

对排泄物的消毒,用次氯酸钠干粉加入排泄物中,使含有效氯10 000mg/L,略加搅拌后,作用2~6h;对医院污水的消毒,用干粉按有效氯50mg/L用量加入污水中,并搅拌均匀,作用2h后排放。

5.直接法

次氯酸钠用于中水(即再生水,其水质介于污水和自来水之间,是城市污水、废水经净化处理后的水)、污水消毒时一般将原液稀释成30%的浓度后使用,使用时直接用耐腐蚀计量泵加入水系统,宜将水系统的pH值控制在6.0以下,常用于耗氯量较少的水系统。

(三)注意事项

1.次氯酸钠具有一定的刺激性与腐蚀性,必须稀释以后才能使用。一般稀释浓度为2/1 000~5/1 000。

2.次氯酸钠的漂白作用与腐蚀性较强,最好不要用于衣物的消毒,必须使用时浓度要低,浸泡的时间不要太长。

3.次氯酸钠是一种含氯消毒剂,而氯是一种挥发性的气体,因此盛消毒液的容器必须加盖盖好,否则达不到消毒的效果。

4.勿与其他洗涤剂或消毒液混合使用,因为这样会加大空气中氯气的浓度而引起氯气中毒。

5.禁止用手直接接触高浓度次氯酸钠,量取要用专用工具。

6.手部消毒液、鞋靴消毒液每4h更换一次。

7.工器具、设备的消毒液和车间地面消毒液用前临时配制。

8.毒性 小白鼠灌胃属实际无毒级,无明显蓄积作用、无致突变活性。低浓度对皮肤无刺激性。人(女性)经口 TDL0:1mg/kg;人(男性)静脉注射 TDL0:45mg/kg。小鼠经口LD50:5 800mg/kg。大量吸收时可引起高铁血红蛋白血症。高浓度时对皮肤、黏膜有较强的刺激作用。

四、二氯异氰尿酸钠

二氯异氰尿酸钠(sodium dichloroisocyanurate)是一种新型内吸性杀菌剂,又名优氯净。白色晶体,有效氯60%左右,水溶液稳定性较差,干燥条件下性质稳定,保存半年内有效氯下降不超过1%。便于贮存运输;使用安全、简便、用量少、药效持续时间长。与次氯酸盐类消毒剂相比,在低浓度下,二氯异氰尿酸钠作用较慢;在高浓度下,因其溶液可保持弱酸性,所以杀菌效果有时可优于次氯酸盐类。因此,二氯异氰尿酸钠具有高效、广谱、稳定、溶解度高、毒性低等优点。

(一)制备方法

生产二氯异氰尿酸钠的原料主要是氰尿酸、烧碱和氯气,生产方法主要有二氯异氰尿酸法、次氯酸钠法、三氯异氰尿酸复合分解法三种。

1.二氯异氰尿酸法

将氰尿酸与烧碱按1∶2的比例(摩尔比)配制成氰尿酸二钠盐,通入氯气进行氯化反应生成二氯异氰尿酸浆料,离心分离得到湿的二氯异氰尿酸;再按1∶1的比例(摩尔比)滴加烧碱进行中和反应,反应完成后冷却、结晶、过滤得到湿的二氯异氰尿酸钠,干燥后得到二氯异氰尿酸钠产品。

2.次氯酸钠法

氯气和烧碱反应制得浓度为10%~11%的次氯酸钠水溶液,次氯酸钠与氰尿酸进行氯化反应生成二氯异氰尿酸钠和氯化钠产品。

3.三氯异氰尿酸复合分解法

氰尿酸与氢氧化钠按1∶3(摩尔比)的比例配制成氰尿酸三钠盐,之后在一定温度下与氯气进行氯化反应并经离心过滤得到湿的三氯异氰尿酸;再与氰尿酸、氢氧化钠溶液按2∶1∶3的比例(摩尔比),在30~40℃下进行复分解反应,冷却结晶、过滤、干燥后得到粉末状二氯异氰尿酸钠产品。

(二)消毒方法

1.溶液消毒

加水即溶解于水中,根据消毒对象选择浓度用量,水溶液可用于喷洒、浸泡、冲洗、洗擦等方式消毒,可杀灭肠道致病菌、化脓性球菌、致病性酵母菌和细菌芽孢,并能灭活肝炎病毒等致病微生物。

2.干粉消毒

用于处理粪便等排泄物,用法同漂白粉。直接喷洒地面,剂量为10~20g/m2

3.熏蒸法消毒

与多聚甲醛干粉混合点燃,气体可用薰蒸消毒。烟熏空气消毒仅限紧急情况下疫源地无人情况下的室内空气消毒。

4.水体消毒

按一定浓度投放到水体进行消毒,用于循环水系统、游泳池消毒、污水处理、水产养殖等领域;可与92号混凝剂(羟基氯化铝为基础加铁粉、硫酸、双氧水等合成)以1∶4混合成为“遇水清”,作饮用水消毒用。

(三)注意事项

1.二氯异氰尿酸钠消毒剂遇水或受潮时,能与水发生化学反应,并放出大量的热,导致自燃着火;当与氨、铵、胺混合后还易发生燃烧和爆炸。燃烧时分解,放出有害气体。因此发生火灾时,消防人员必须戴防毒面具,穿上工作服并在上风口进行灭火,可以采用水、泡沫灭火剂。

2.禁止与强还原剂、强碱、氨等含氮化合物混用。

3.与其他杀菌剂、杀虫剂混合使用时,须先溶于水,再加其他药剂。

4.毒性 属低毒消毒剂,无蓄积毒性及诱变作用。人经口LDL0:3 570mg/kg,大鼠经口LD50:420mg/kg,兔经皮 LDL0:3 160mg/kg。 眼刺激实验:100mg/24h,反应轻微。

五、氯胺T

氯胺T(chloramine T)含有效氯24%~26%,性质较稳定,密闭情况下保存一年仅丧失0.1%有效氯。氯胺T为白色或微黄色晶粉,有轻微氯味,微溶于水,25℃时溶解度为1.1g/L,溶液呈弱碱性,可形成次氯酸,水解常数为4.9×10-8。刺激性和腐蚀性较小,作用较次氯酸更为缓慢。

(一)制备方法

氯胺T为生产糖精时的一种副产品,由对甲苯磺酰氯经氨水胺化、液碱成盐、氯气氯化而得。

(二)消毒方法

氯胺T为外用消毒药,对细菌、病毒、真菌、芽孢均有杀灭作用。可用于食具、食品,各种器具、水果蔬菜消毒,创口洗涤、黏膜冲洗,饮水消毒及医疗器械灭菌等。作创口洗涤剂一般用1%~2%水溶液,黏膜消毒剂浓度为0.1%~0.2%,饮水消毒剂为1∶250 000。各种铵盐可促进其杀菌作用。

(三)注意事项

1.氯胺T有刺激性,接触时要注意防止粉尘吸入。

2.热分解排出有毒氮氧化物、硫氧化物、氯化物、氧化钠烟雾,发生火灾时,消防人员必须戴防毒面具,穿上工作服并在上风口进行灭火。可以采用水、二氧化碳、泡沫、干粉灭火。

3.库房低温通风干燥,与酸类分开存放。

4.毒性 为中等毒性腐蚀性物质,毒性与漂白粉等相同。因其水解常数低,溶液形成的次氯酸有限,因此毒性较次氯酸盐为轻,氯胺T对皮肤的刺激作用较小且易去除。小鼠LDL0:300mg/kg。