آب ژاول در زندگی روزمره و صنایع مختلف

مقدمه

سدیم هیپوکلریت یک ترکیب شیمیایی همه کاره است که در بسیاری از محصولات خانگی و صنعتی یافت می ‌شود. این ماده که با نام آب ژاول (وایتکس) نیز شناخته می ‌شود، ماده فعال در سفیدکننده‌ های مایع خانگی بوده و یک ضدعفونی کننده و عامل سفیدکننده قوی به شمار می ‌رود. سدیم هیپوکلریت نقشی اساسی در حفظ بهداشت در زندگی روزمره و نیز پشتیبانی از فرآیندهای تولیدی متنوع ایفا می ‌کند. از پاکسازی پیشخوان آشپزخانه گرفته تا تصفیه آب آشامیدنی شهری، این ترکیب نقش مهمی در حراست از سلامت عمومی دارد. در ادامه این مقاله به حضور سدیم هیپوکلریت در کارهای روزمره و صنایع گوناگون می ‌پردازیم و بررسی می ‌کنیم که چگونه یک ماده توانسته است چنین کاربرد گسترده ‌ای داشته باشد.

سدیم هیپوکلریت چیست؟

سدیم هیپوکلریت (NaClO) یک ترکیب شیمیایی معدنی متشکل از سدیم، اکسیژن و کلر است. این ماده معمولاً به صورت محلول مایعی با رنگ سبز مایل به زرد و بویی شبیه کلر دیده می ‌شود. در کاربرد خانگی، همان سفیدکننده مایعی است که در فروشگاه ‌ها عرضه می ‌شود و معمولاً چند درصد هیپوکلریت سدیم در آب دارد. محلول ‌های صنعتی این ترکیب می ‌توانند غلیظ ‌تر باشند (تا حدود ۱۰–۱۵٪ هیپوکلریت سدیم) و ماهیتی بسیار قلیایی و خورنده دارند (pH حدود ۱۲–۱۳). به لحاظ شیمیایی سدیم هیپوکلریت از واکنش گاز کلر با محلول سدیم هیدروکسید تولید می‌ شود که طی آن علاوه بر هیپوکلریت، سدیم کلرید (نمک طعام) نیز به عنوان محصول جانبی تشکیل می ‌گردد. تاریخچه کشف آب ژاول و علت نامگذاری آن به اواخر قرن هجدهم در فرانسه باز می‌ گردد، زمانی که در محله‌ ای به نام ژاول (Javel) برای نخستین بار محلولی از سدیم هیپوکلریت تولید شد و به همین دلیل این ترکیب به نام آب ژاول شناخته شد. این ماده جزو سفیدکننده‌ های پایه کلر است و در اصل نمک سدیم اسید هیپوکلروس می ‌باشد؛ همان عامل ضدعفونی کننده فعالی که هنگام حل شدن هیپوکلریت سدیم در آب شکل می ‌گیرد. این ترکیب در برابر گرما یا نور خورشید ناپایدار بوده و به تدریج تجزیه می ‌شود (با آزادسازی گاز کلر)؛ به همین دلیل محلول سفیدکننده عمر مفید محدودی دارد. با وجود این ناپایداری، هیپوکلریت سدیم به دلیل اکسیدکنندگی قوی که می ‌تواند طیف گسترده ‌ای از مواد آلی را تخریب کند ماده ‌ای ارزشمند است. قابلیت سدیم هیپوکلریت در ضدعفونی کردن و از بین بردن لکه‌ ها موجب شده این ماده به عنوان یک ترکیب کلیدی در کاربردهای پاکسازی، بهداشت و سفیدگری در سراسر جهان مطرح باشد.

مکانیسم اثر ضدعفونی کنندگی سدیم هیپوکلریت

قدرت ضدعفونی کنندگی سدیم هیپوکلریت ناشی از توانایی آن در آزاد کردن عوامل اکسیدکننده کلردار در محلول است. وقتی در آب حل می ‌شود، سدیم هیپوکلریت اسید هیپوکلروس (HOCl) تولید می ‌کند که یک ترکیب ضد میکروبی بسیار قوی است. اسید هیپوکلروس می ‌تواند به دیواره سلولی باکتری ‌ها و سایر پاتوژن ‌ها نفوذ کرده و با آنزیم ‌ها و پروتئین ‌های حیاتی واکنش دهد و عملاً آنها را نابود سازد. این فرآیند شدید اکسیداسیون، پروتئین‌ ها را دناتوره (تغییر ماهیت) می ‌کند، متابولیسم سلول را مختل کرده و به اسیدهای نوکلئیک آسیب می ‌زند و در نتیجه باعث مرگ سریع میکروب ‌ها می ‌شود. همین خاصیت اکسیدکنندگی عامل سفیدکنندگی نیز هست: مولکول های آلی رنگی موجود در لکه ها تجزیه می شود و به ترکیبات بی رنگ تبدیل می ‌گردند که هیپوکلریت سدیم را در زدودن لکه ‌ها و سفید کردن سطوح بسیار مؤثر می‌ سازد. نکته مهم این است که میکروارگانیسم‌ ها به سختی می ‌توانند نسبت به یک اکسیدکننده به این نیرومندی مقاوم شوند؛ به همین دلیل حتی در صورت استفاده مکرر، سدیم هیپوکلریت کماکان کارایی خود را حفظ می ‌کند. اثرگذاری طیف گسترده آن از باکتری‌ ها و ویروس‌ ها تا قارچ ‌ها و جلبک ‌ها را شامل می‌ شود و همین امر آن را به گزینه ‌ای رایج برای استریل کردن و گندزدایی تبدیل کرده است. البته این واکنش پذیری شدید بدان معناست که سدیم هیپوکلریت می ‌تواند موجب خوردگی فلزات و از بین رفتن برخی مواد نیز بشود؛ بنابراین باید کاربرد آن را با دقت مدیریت کرد تا فقط میکروب ‌ها و چرک هدف قرار گیرند و به سطوح یا تجهیزات آسیبی نرسد.

مصارف خانگی در نظافت و شستشو

در زندگی روزمره سدیم هیپوکلریت بیشتر به عنوان آب ژاول یا سفیدکننده خانگی برای تمیزکاری و لباس شویی شناخته می ‌شود. به عنوان یک عامل پاک کننده می ‌توان آن را با آب رقیق کرد تا سطوحی مانند روی کابینت آشپزخانه، کاشی ‌های حمام، کف و سایر جاهای مستعد تجمع میکروب را ضدعفونی کند. یک محلول ضدعفونی کننده متداول خانگی ترکیب یک قسمت وایتکس با حدود نه قسمت آب است که به طور مؤثر باکتری ‌ها و ویروس ‌های رایج را از بین می ‌برند. در لباس شویی سدیم هیپوکلریت به سفید کردن پارچه ‌های سفید، زدودن لکه ‌های سرسخت (مثل لکه قهوه، شراب یا کپک) و ضدعفونی کردن لباس ‌های بدبو کمک می ‌کند. بسیاری از افراد مقداری سفیدکننده به ماشین لباس شویی خود اضافه می ‌کنند تا لباس ‌های سفید را درخشان تر کرده و حوله ‌ها یا ملافه ‌ها را ضدعفونی کنند. خاصیت اکسیدکنندگی قوی این ماده نه تنها چرک ‌های قابل مشاهده را از بین می ‌برد بلکه با تجزیه ترکیبات مولد بو، بوی ناخوشایند را نیز رفع می ‌کند. البته رعایت احتیاط ضروری است: هیپوکلریت غلیظ می‌ تواند به بافت پارچه‌ ها و سطوح آسیب برساند و مخلوط کردن وایتکس با دیگر پاک کننده‌ های خانگی (به ویژه محصولات حاوی آمونیاک یا مواد اسیدی) می‌تواند گازهای سمی آزاد کند. توصیه می ‌شود هنگام کار با سفیدکننده از دستکش استفاده کرده و تهویه مناسب فراهم شود. با وجود این احتیاط‌ ها میلیون ‌ها خانوار برای تمیز و بهداشتی نگه داشتن خانه خود به محلول ‌های حاوی سدیم هیپوکلریت متکی هستند و به همین دلیل تقاضا برای محصولاتی مانند خرید آب ژاول کلر پارس تبریز گالن 20 لیتری در بازار همواره بالا است.

تصفیه و ضدعفونی آب آشامیدنی

سدیم هیپوکلریت نقش حیاتی در تأمین آب آشامیدنی ایمن ایفا می ‌کند. در تصفیه خانه‌ های آب شهری اغلب از محلول ‌های هیپوکلریت سدیم برای کلرزنی آب استفاده می ‌شود تا پاتوژن ‌های مضر مانند باکتری ‌ها، ویروس‌ ها و انگل ‌هایی که می ‌توانند باعث بیماری ‌های منتقله از آب شوند نابود گردند. این ماده پس از مراحل تصفیه فیزیکی و فیلتراسیون به آب اضافه می ‌شود و با دوزهای کنترلی وارد جریان آب شهری می ‌گردد تا سطحی از کلر باقی مانده در آب حفظ شود و آب هنگام حرکت در لوله ‌ها تا رسیدن به مصرف کننده همواره گندزدایی شده باقی بماند. روش استفاده از سفیدکننده مایع به خاطر ایمنی نسبی و آسانی حمل و نقل نسبت به گاز کلر ترجیح داده می ‌شود، در حالی که همان کارایی ضدعفونی را فراهم می ‌کند. در شرایط اضطراری یا روستایی، گاهی از آب ژاول خانگی (که حاوی هیپوکلریت سدیم است) برای تصفیه آب در مقیاس کوچک استفاده می ‌شود برای مثال با افزودن چند قطره وایتکس به هر لیتر آب و کنار گذاشتن آن برای مدتی پیش از نوشیدن می ‌توان اغلب میکروب ‌ها را از بین برد. بهره گیری از هیپوکلریت سدیم در تصفیه آب شرب باعث شده است که شیوع بیماری ‌هایی مانند وبا و اسهال به طور چشمگیری کاهش یابد. این روش همچنان یکی از مقرون به صرفه ‌ترین و مطمئن‌ ترین راه ‌ها برای اطمینان از سالم بودن میکروبی آب لوله کشی محسوب می ‌شود.

بهداشت و گندزدایی استخرهای شنا

آب زلال و عاری از میکروب استخرها تا حد زیادی مدیون سدیم هیپوکلریت است. در استخرها و جکوزی ‌ها به طور منظم از هیپوکلریت سدیم (که گاهی صرفاً کلر مایع نامیده می ‌شود) برای کشتن باکتری‌ ها، جلبک ‌ها و سایر موجودات ناخواسته استفاده می ‌گردد. متصدیان استخر یا سیستم ‌های تزریق خودکار، میزان معینی از این ماده گندزدا را به آب می ‌افزایند تا غلظت ایمنی از کلر آزاد (معمولاً چند قسمت در میلیون) در آب حفظ شود. این فرآیند پیوسته از کدر شدن آب جلوگیری کرده و مانع گسترش بیماری ‌های آبزی میان شناگران می‌ شود. یکی از مزایای کاربرد هیپوکلریت سدیم در استخرها این است که پاتوژن ‌ها نمی ‌توانند در برابر آن مقاومت پیدا کنند این ماده پیوسته میکروب‌ ها و بیوفیلم ‌ها را (از جمله باکتری لژیونلا که در آب گرم تکثیر می ‌شود) اکسید و نابود می‌ کند. همچنین گردانندگان استخر سطح pH آب را زیر نظر دارند، زیرا هیپوکلریت سدیم خاصیت قلیایی دارد؛ برای تنظیم pH و دستیابی به گندزدایی بهینه ممکن است به آب اسید اضافه کنند. بوی کلر آشنایی که در اطراف استخرها احساس می ‌شود در واقع به دلیل تشکیل کلرامین ‌ها هنگام واکنش سفیدکننده با آلاینده ‌هایی مانند عرق و ادرار است، اما مدیریت صحیح استخر این مشکل را به حداقل می ‌رساند. چه در استخرهای عمومی بزرگ و چه استخرهای حیاط پشتی منازل، سدیم هیپوکلریت همچنان ستون اصلی بهداشت آب محسوب شده و آب استخر را برای شناگران ایمن و شفاف نگه می ‌دارد.

کاربردهای بهداشتی و بیمارستانی

در محیط ‌های پزشکی از محلول‌های سدیم هیپوکلریت به عنوان ضدعفونی کننده ‌های وسیع الطیف استفاده می ‌شود. بیمارستان ‌ها برای جلوگیری از انتشار عفونت از وایتکس (معمولاً به صورت رقیق شده) جهت گندزدایی کف، دیوارها و تجهیزات استفاده می ‌کنند. این ماده یکی از معدود ضدعفونی کننده ‌هایی است که حتی بر عوامل بیماری زای سرسختی همچون اسپور باکتری Clostridioides difficile مؤثر است و از این رو در پاکسازی ریختگی ‌های خونی بزرگ یا ضدعفونی اتاق ‌های ایزوله بسیار ارزشمند می ‌باشد. معمولاً برای تمیزسازی موارد پرخطر زیستی از محلول قوی‌ تر (در حدود 0.5٪ هیپوکلریت سدیم) استفاده می‌ گردد، در حالی که برای ضدعفونی سطوح عمومی از محلول ‌های رقیق ‌تر بهره می‌ گیرند. سدیم هیپوکلریت در مراقبت از زخم نیز به کار رفته است؛ محلولی موسوم به محلول داکین محلول رقیق از NaOCl به طور تاریخی برای شستشوی زخم‌ ها استفاده می ‌شد و به علت خواص ضدمیکروبی هنوز هم گاهی در درمان زخم ‌های مزمن کاربرد دارد. در دندان پزشکی، سدیم هیپوکلریت به عنوان شستشو دهنده کانال ریشه دندان به کار می ‌رود تا بافت ‌های آلوده را حل کرده و باکتری ‌های داخل کانال را بکشد. مراکز درمانی این ماده را به خاطر اثرگذاری سریع و هزینه پایین آن بسیار مفید می ‌دانند، اگرچه باید با دقت به کار رود تا به ابزارهای پزشکی یا پوست آسیبی وارد نگردد. جالب اینجاست که گلبول‌ های سفید سیستم ایمنی انسان نیز مقادیر بسیار اندکی هیپوکلریت تولید می ‌کنند تا به نابودی باکتری ‌های مهاجم کمک کنند؛ این واقعیت نشان می ‌دهد که چرا این ماده شیمیایی در ضدعفونی تا این حد مؤثر و بنیادی است.

کاربرد در صنایع غذایی و نوشیدنی

صنایع غذایی و نوشیدنی برای حفظ استانداردهای سخت گیرانه بهداشتی به سدیم هیپوکلریت وابسته ‌اند. در کارخانجات فراوری مواد غذایی و آشپزخانه ‌های صنعتی از محلول‌ های رقیق شده سفیدکننده برای ضدعفونی تجهیزات، سطوح میز کار، ظروف نگهداری و ابزارهایی که با مواد خوراکی در تماس هستند استفاده می ‌شود. این کار با کشتن باکتری‌ هایی مثل سالمونلا، لیستریا و ای کولای بر روی سطوح، به جلوگیری از مسمومیت ‌ها و فساد مواد غذایی کمک می ‌کند. به عنوان نمونه در مراکز بسته بندی محصولات کشاورزی اغلب میوه‌ ها و سبزیجات را در آب حاوی کلر شستشو می ‌دهند تا پیش از بسته بندی بار میکروبی آنها کاهش یابد. صنایع لبنیات و نوشیدنی نیز هیپوکلریت سدیم را به عنوان بخشی از برنامه‌ های تمیزکاری درجا (CIP) به کار می ‌گیرد تا لوله ‌ها، مخازن و دستگاه ‌های پرکن را ضدعفونی کند و تضمین شود که سری ‌های شیر یا آبمیوه توسط میکروب ‌های باقیمانده آلوده نمی ‌شوند. یکی از مزیت ‌های هیپوکلریت سدیم این است که در صورت استفاده صحیح هیچ بقایای مضری بر جا نمی‌گذارد. این ماده به نمک معمولی و آب تجزیه می‌ شود هرچند پس از ضدعفونی، تجهیزات را معمولاً با آب تمیز آبکشی می ‌کنند تا از عدم انتقال طعم یا بوی کلر به محصول اطمینان حاصل شود. مقررات ایمنی غذایی در بسیاری کشورها اجازه می ‌دهد از ضدعفونی کننده‌ های مبتنی بر وایتکس روی سطوح در تماس با غذا تا غلظت ‌های معینی (مثلاً ۲۰۰ قسمت در میلیون کلر فعال) استفاده گردد. به لطف اثربخشی بالا، قیمت مقرون به صرفه و سهولت کاربرد، سدیم هیپوکلریت همچنان یکی از پایه‌ های برنامه ‌های بهداشت در صنایع غذایی محسوب می‌ شود و از مزرعه تا سفره نقشی اساسی در ایمن سازی مواد خوراکی دارد.

سفیدگری در صنعت خمیر و کاغذ

صنعت خمیر و کاغذ از دیرباز یکی از مصرف کنندگان عمده سدیم هیپوکلریت در فرآیندهای سفیدگری بوده است. پس از خمیرگیری چوب و جدا کردن الیاف سلولزی، خمیر خام حاصل به دلیل باقی ماندن لیگنین رنگ قهوه ‌ای دارد. در مراحل سفیدگری از هیپوکلریت سدیم استفاده می‌ شود تا این ترکیبات رنگزا را تجزیه و حذف کند و خمیر را به رنگ سفید روشن درآورد. این امر به تولیدکنندگان کاغذ امکان می‌ دهد کاغذ، دستمال کاغذی و سایر محصولات را با روشنی و سفیدی بالا تولید کنند؛ همان کیفیت مطلوبی که مصرف کنندگان انتظار دارند. به کارگیری هیپوکلریت سدیم در سفید کردن خمیر کاغذ مؤثر و نسبتاً کم هزینه است و می ‌توان آن را به طور دقیقی کنترل کرد تا به درجه روشنی دلخواه رسید. البته اگر این فرآیند به درستی مدیریت نشود ممکن است مقداری ترکیبات آلی کلردار نیز تولید شود؛ بنابراین کارخانه ‌های امروزی معمولاً از هیپوکلریت به عنوان بخشی از یک توالی سفیدگری چند مرحله ‌ای کنترل شده استفاده می ‌کنند یا برای کاهش اثرات زیست محیطی به سفیدکننده‌ های جایگزین (مانند دی اکسید کلر) روی آورده ‌اند. با این وجود سدیم هیپوکلریت همچنان یک عامل سفیدکننده مهم به شمار می ‌رود، خصوصا در کارخانه ‌های کوچکتر یا برخی فرآیندهای ویژه تولید خمیر و با تضمین سفید شدن مناسب خمیر، در تولید انواع محصولات از کاغذ تحریر گرفته تا فیلترهای قهوه نقش قابل توجهی دارد.

تصفیه آب صنعتی و سیستم‌ های خنک کننده

در تأسیسات صنعتی از سدیم هیپوکلریت غالباً برای تصفیه آب مورد استفاده در سیستم ‌های خنک کننده و دیگر چرخه ‌های آبی فرآیندی استفاده می‌ شود. کارخانه‌ ها، نیروگاه‌ ها و برج‌ های خنک کننده بزرگ به صورت کنترل شده مقداری محلول هیپوکلریت سدیم را به آب در گردش خود اضافه می ‌کنند تا از رشد زیست توده ‌هایی که می ‌توانند لوله‌ ها را مسدود کرده یا کارایی تبادل حرارت را کاهش دهند جلوگیری شود. جلبک ‌ها، باکتری ‌ها و لایه ‌های لزج می ‌توانند در آب گرم در گردش رشد کنند، اما تزریق منظم هیپوکلریت سدیم این ارگانیسم ‌ها را تحت کنترل نگه می ‌دارد. این امر برای مثال در برج‌ های خنک کننده نیروگاه‌ ها حیاتی است، چرا که در صورت عدم کنترل این رسوبات زیستی ممکن است نیروگاه مجبور به خاموشی شود؛ همچنین در سیستم ‌های تهویه مطبوع ساختمان ‌ها باید باکتری لژیونلا مهار گردد تا از بروز بیماری لژیونر جلوگیری شود. سدیم هیپوکلریت به عنوان یک زیست کش قوی عمل کرده و آب را عاری از لجن، جلبک و میکروب ‌های مضر نگه می ‌دارد. همچنین بوهای نامطبوع در برخی جریان ‌های فاضلاب صنعتی را با اکسید کردن مواد بودار مانند سولفید هیدروژن و آمونیاک خنثی می ‌کند. وایتکس مایع برای این مقاصد بسیار مناسب است زیرا به راحتی می ‌توان آن را با پمپ در دوز مناسب تزریق کرد و در محل نگهداری نمود و به این ترتیب جایگزینی ایمن تر نسبت به کار با گاز کلر محسوب می ‌شود. تصفیه آب صنعتی با استفاده از سدیم هیپوکلریت، تجهیزات را در برابر گرفتگی ‌های زیستی محافظت کرده و راندمان فرآیند را حفظ می ‌کند و همچنین به صنایع کمک می ‌کند استانداردهای بهداشت و محیط زیست را در زمینه کیفیت آب رعایت نمایند.

کاربردهای متنوع سدیم هیپوکلریت: جمع بندی

کاربرد گسترده سدیم هیپوکلریت در این همه حوزه مختلف نشان دهنده آن است که با یک ماده واقعاً همه کاره روبرو هستیم. همان بطری وایتکسی که روی کابینت آشپزخانه را ضدعفونی می ‌کند، برای تصفیه آب شهری و ضدعفونی کف بیمارستان نیز به کار گرفته می ‌شود. کمتر ماده ‌ای را می ‌توان یافت که مانند هیپوکلریت سدیم دامنه بسیار گسترده ‌ای از کاربردها داشته باشد؛ از امور روزمره خانه گرفته تا فرآیندهای مهم صنعتی. برای مثال همین یک ترکیب به همان خوبی که باکتری ای کولای را بر روی تخته خردکن یک آشپزخانه رستوران نابود می ‌کند، خمیر چوب را نیز در یک کارخانه کاغذسازی سفید می ‌کند. چنین انعطاف پذیری ناشی از خواص ضدعفونی کنندگی و اکسیدکنندگی قوی این ماده و همچنین مقرون به صرفه بودن و سهولت کاربرد آن است. صنایعی به متفاوتی صنعت غذا، نساجی و تصفیه فاضلاب همگی از سدیم هیپوکلریت برای اهداف بهداشتی یا فرآیندی خود بهره می ‌برند. این ماده به سنگ بنای کنترل عفونت، سالم سازی آب و تضمین کیفیت محصولات در سراسر جهان تبدیل شده است. برای مرور سریع جدول زیر کاربردهای کلیدی سدیم هیپوکلریت را در بخش ‌های گوناگون خلاصه کرده و شکل رایج مصرف، مزایا و نکات ایمنی هر مورد را نشان می ‌دهد: