آب ژاول چیست ؟ تعریف و کاربردها

مقدمه

هیپوکلریت سدیم یک ماده اکسید کننده و گندزدا است که بیشتر با نام سفیدکننده مایع شناخته می شود. این ماده به صورت محلول قلیایی عرضه می شود و کلر در دسترس تولید می کند که طیف گسترده ای از میکروارگانیسم ها را غیر فعال می کند. در زندگی روزمره برای ایمنی آب، بهداشت سطوح و سفید کردن لباس ها کاربرد دارد و در صنعت نیز پایه برنامه های بهداشتی، سفید کردن خمیر کاغذ و ایمنی فرایند است. هیپوکلریت سدیم بوی مشخص کلر دارند و رنگ آن زرد کم رنگ است و معمولا در پی اچ بالا پایدار می شود تا از تجزیه سریع جلوگیری شود. چون این ماده قدرتمند است، رقیق سازی درست، زمان تماس و سازگاری با مواد نقش کلیدی دارد. این مرور، هویت شیمیایی، سازوکارها، گریدها، خواص، روش های تولید، پایداری، ایمنی کاربری و حوزه های اصلی کاربرد را توضیح می دهد و سپس به سرنوشت زیست محیطی و گزینه های جایگزین می پردازد تا تصویری دقیق و متعادل برای کاربران و دانشجویان فراهم شود.

هویت شیمیایی و ترکیب

ترکیب شیمیایی و فرمول آب ژاول NaOCl یک نمک معدنی است که از کاتیون سدیم و آنیون هیپوکلریت تشکیل شده است. در آب و تحت شرایط قلیایی عمدتا به صورت یون OCl‑ ظاهر می شود و در پی اچ نزدیک به خنثی بخشی از آن به اسید هیپوکلروس HOCl تبدیل می شود. محلول های تجاری اغلب با عنوان کلر در دسترس توصیف می شوند که توان اکسید کنندگی را نسبت به کلر مولکولی نشان می دهد. سفیدکننده های خانگی معمولا حدود 3 تا 6 درصد وزنی NaOCl دارند، در حالی که گریدهای صنعتی و تصفیه آب نزدیک به 10 تا 15 درصد هستند. برای جلوگیری از دگرگونی و تشکیل کلرات، محلول عمدا در پی اچ بالا یعنی حدود 11 تا 13 نگهداری می شود. با وجود نام سفیدکننده، این ماده تنها رنگ بر نیست، بلکه یک اکسید کننده عمومی است که کروموفورها را می شکند و اجزای سلولی میکروب ها را تخریب می کند. به دلیل واکنش پذیری با اسیدها، آمونیاک و برخی ترکیبات آلی، باید از مواد ناسازگار دور نگه داشته شود.

سازوکار گندزدایی و اکسیداسیون

گندزدایی عمدتا از اسید هیپوکلروس HOCl ناشی می شود که وقتی OCl‑ با آب و پروتون ها به تعادل می رسد تشکیل می شود. HOCl خنثی و کوچک است و نسبت به OCl‑ راحت تر از دیواره سلولی می گذرد؛ درون سلول گروه های تیول، اسیدهای آمینه و اسیدهای نوکلئیک را اکسید می کند و آنزیم های حیاتی را غیرفعال می سازد. این آسیب چند هدفه باعث از بین رفتن سریع باکتری ها، ویروس ها و قارچ ها می شود. تعادل HOCl/OCl‑ به شدت به پی اچ وابسته است: در پی اچ پایین HOCl غالب است و گندزدایی سریع تر رخ می دهد و در پی اچ بالا OCl‑ غالب می شود و فرایند کندتر است. اکسیداسیون همچنین پایه حذف لکه است، زیرا گونه های کلردار پیوندهای دوگانه رنگدانه ها را می شکنند و کروموفورها را به قطعات بی رنگ تبدیل می کنند. در حضور بار آلی، بخشی از کلر آزاد مصرف می شود و محصولات جانبی ساخته می شود؛ بنابراین باید دوز اولیه، زمان تماس و کلر آزاد باقی مانده به دقت کنترل و اندازه گیری شوند.

غلظت ها ، گریدها و استانداردها

هیپوکلریت سدیم در گریدهای مختلف خانگی ، صنعتی و ویژه تصفیه آب عرضه می شود که هر کدام با قدرت ، پایدارکننده ها و حدود ناخالصی تعریف می شوند. غلظت آن تغییر می کنند بر حسب کاربرد از محلول های کاری زیر یک درصد برای بهداشت سطوح تا هزاران میلی گرم بر لیتر کلر آزاد برای کنترل شرایط پر خطر. در آب آشامیدنی محلول انبار با غلظت نسبتا بالا حدود 10 تا 15 درصد با دقت تزریق می شود تا کلر آزاد کم در شبکه توزیع حفظ شود و از تشکیل بیش از حد محصولات جانبی جلوگیری گردد. در استخرها محدوده باریک کلر آزاد برای ایمنی شناگران هدف گذاری می شود. در صنایع غذایی 50 تا 200 میلی گرم بر لیتر با پی اچ کنترل شده متداول است. چون نام گذاری ها مانند درصد NaOCl در برابر کلر در دسترس می تواند گیج کننده باشد ، خواندن دقیق برچسب ، تبدیل درست واحدها و ثبت محاسبات دوز ضروری است. جدول زیر دامنه های کلیدی و نمونه های کاربردی را خلاصه می کند.

خواص فیزیکی و شیمیایی

محلول تازه هیپوکلریت سدیم شفاف تا زرد کم رنگ است و چگالی آن با افزایش غلظت بالا می رود ، مثلا نزدیک 1.20 گرم بر میلی لیتر در حدود 15 درصد. پی اچ معمولا به طور قوی قلیایی نگه داشته می شود تا پایداری افزایش یابد و اغلب بالاتر از 11 است. بوی کلر گونه از تعادل هایی ناشی می شود که مقادیر کمی گونه های کلردار آزاد می کنند. در تماس با اسیدها می تواند گاز به شدت آزاد شود ، پس جداسازی سختگیرانه لازم است. قدرت محلول با گذشت زمان به دلیل دگرگونی به کلرید و کلرات کاهش می یابد و این فرایند با دما و نور و فلزات واسطه مثل مس و نیکل تندتر می شود. ویسکوزیته و کشش سطحی نزدیک به آب است و این ویژگی ها پمپاژ و پاشش را آسان می کند. چون خواص با غلظت و دما تغییر می کنند ، استفاده از گواهی های تامین کننده برای تبدیل چگالی به قدرت محلول و تنظیم خوراک حجمی یا جرمی توصیه می شود.

روش های تولید

در صنعت هیپوکلریت سدیم با جذب گاز کلر در محلول سرد و رقیق سود سوزآور ساخته می شود که NaOCl و NaCl ایجاد می کند و با کنترل دقیق شرایط ، تشکیل کلرات به حداقل می رسد. واکنش گرمازا است ، پس خنک کاری و مدیریت زمان ماند اهمیت دارد. در کارخانه های کلر‑قلیا ، تولید سفیدکننده در کنار الکترولیز غشایی انجام می شود که کاستیک و کلر با خلوص بالا فراهم می کند. در تاسیسات آب و مراکز درمانی ، سامانه های تولید در محل با الکترولیز آب نمک ، محلول کم قدرت حدود 0.8 درصد می سازند که مستقیم تزریق می شود و خطر حمل و نقل را کاهش می دهد و پایداری را بهبود می بخشد. هر مسیر نیازمند کنترل ناخالصی ها است به ویژه فلزات ردی که تجزیه را کاتالیز می کنند. کنترل کیفیت معمولا شامل تیترسنجی برای قدرت فعال ، پایش کلرات و تایید پی اچ است.

پایداری ، تجزیه و عمر مفید

هیپوکلریت سدیم به مرور به کلرید و کلرات تبدیل می شود و سرعت آن با دما ، غلظت ، نور و فلزات کاتالیزگر افزایش می یابد. حتی آلودگی های بسیار کم از آلیاژهای مسی می تواند کاهش قدرت را شتاب دهد و سطح کلرات را بالا ببرد. محلول وقتی خنک ، تاریک و در پی اچ بالا نگهداری شود پایدارتر است ؛ از این رو اتاق های سایه دار و مخازن کدر HDPE با تهویه مناسب توصیه می شود. در عمل قدرت فعال با تیترسنجی دوره ای ردیابی می شود تا دوز تزریق با کاهش قدرت تنظیم گردد. محصولات جانبی نامطلوب با مدیریت موجودی و پرهیز از غلیظ کردن بیش از حد کنترل می شوند. محلول وقتی خنک و تاریک ذخیره شود پایدار است ، اما زیر گرما و نور خیلی سریعانه تجزیه می شود. ورود هوا می تواند کربنات را بالا ببرد و پی اچ را جابجا کند و تبخیر شوری را افزایش دهد و خطوط خوراک را دچار رسوب کند. برای خدمات حیاتی مانند آب آشامیدنی ، محدودیت هایی بر سن ، فلزات و کلرات اعمال می شود.

کاربردهای خانگی و لباسشویی

در خانه ها هیپوکلریت سدیم یک ضدعفونی کننده عمومی و لکه بر است. برای سطوح سخت محلول رقیق تهیه می شود ، آلودگی های قابل مشاهده ابتدا پاک می شوند ، سپس محلول به طور یکنواخت اعمال می گردد و زمان تماس کافی پیش از آبکشی یا خشک شدن در نظر گرفته می شود. در لباسشویی هیپوکلریت کروموفورها را اکسید می کند تا پنبه و برخی الیاف روشن تر شوند ، اما می تواند فیبرها را تضعیف کند یا رنگ ها را آسیب بزند ؛ بنابراین خواندن برچسب پوشاک و آزمون نقطه ای اهمیت دارد. مخلوط کردن سفیدکننده با آمونیاک یا اسیدها خطرناک است و گازهای مضر تولید می کند ، پس جداسازی و تهویه ضروری است. در آشپزخانه و حمام ضدعفونی روتین روی نقاط پر تماس ریسک میکروبی را کاهش می دهد و نظافت عمیق دوره ای روی بندکاشی و زهکش ها باکتری های چسبیده را هدف می گیرد. چون محصولات خانگی از نظر قدرت متفاوت اند ، محاسبه رقیق سازی دقیق و برنامه ساده و قابل پیگیری توصیه می شود

تصفیه آب آشامیدنی و فاضلاب

بهره برداران آب شهری برای گندزدایی اولیه و حفظ باقیمانده حفاظتی در شبکه از هیپوکلریت سدیم استفاده می کنند. دوز بر اساس نیاز کلر ، دما ، پی اچ و هدف کاهش لگ محاسبه می شود و نتایج با اندازه گیری کلر آزاد و شاخص های میکروبی تایید می گردد. حفظ باقیمانده ملایم مثلا 0.2 تا 0.5 میلی گرم بر لیتر از نفوذ جلوگیری می کند و خطر محصولات جانبی را محدود نگه می دارد. راهبردهایی مانند بهینه سازی انعقاد ، تنظیم پی اچ یا به کارگیری اکسیدان های جایگزین برای مدیریت محصولات جانبی استفاده می شوند. در فاضلاب هیپوکلریت پساب ثانویه را پالایش می کند تا پیش از تخلیه پاتوژن ها کاهش یابند و پس از آن خنثی سازی کلر برای حفاظت از آبزیان انجام می شود. پایش پتانسیل اکسایش‑کاهش ، تنظیمات فصلی و توجه به بارهای شوکی یا فلور رشته ای بخشی از کنترل روزمره است. برای سامانه های کوچک ، تولید در محل خطر حمل و نقل را کم می کند و برای تاسیسات بزرگ ذخیره سازی حجیم با تزریق خودکار و حوضچه مهار متداول است.

کنترل عفونت در مراقبت های بهداشتی

در حوزه درمان خرید آب ژاول تبریز برای نظافت محیطی ، کنترل شیوع و حوادث پر خطر شامل خون و مایعات به کار می رود. محلول های کاری تازه تهیه و با قدرت و تاریخ برچسب گذاری می شوند و روی سطوح از پیش تمیز شده با زمان تماس کافی اعمال می گردند. برای اسپورها یا ویروس های مهم ممکن است غلظت بالاتر و زمان بیشتر لازم باشد ، در حالی که برای نقاط پر تماس روزمره دامنه های پایین کفایت می کند. در محیط های بیمارستانی به کار می رود برای ضدعفونی سطوح ، پیش تیمار ابزار و نظافت نهایی پس از ترخیص بیمار. چون تماس مکرر می تواند برخی فلزات را دچار خوردگی و برخی لاستیک ها را خراب کند ، بررسی سازگاری و آبکشی پس از تماس پیشنهاد می شود. آموزش کارکنان درباره رقیق سازی ، تجهیزات حفاظتی ، تهویه و جداسازی از شوینده های آمونیاکی الزامی است. در چرخه های پارچه ، کنترل دقیق شرایط کیفیت پارچه را حفظ می کند و کاهش میکروبی اثبات شده را تامین می نماید.

بهداشت در صنایع غذا و نوشیدنی

کارخانه های صنایع غذایی از هیپوکلریت سدیم برای ضدعفونی تجهیزات ، کف ، زهکش ها و سطوح تماس با غذا در فرایندهای شستشوی درجا و نظافت باز استفاده می کنند. برنامه های موثر با پیش آبکشی و شوینده برای حذف آلودگی ها آغاز می شوند و سپس محلول هیپوکلریت با غلظت، پی اچ و زمان تماس مشخص اعمال می گردد. دما کنترل می شود تا از تبخیر زیاد و خوردگی جلوگیری شود و آبکشی با آب آشامیدنی هر زمان که لازم باشد انجام می شود. برای شستشوی سبزیجات خام، آب شستشو با حدود کلر آزاد تعریف شده مدیریت می شود تا آلودگی متقاطع کاهش یابد. چون بار آلی کلر آزاد را مصرف می کند ، اندازه گیری و تنظیم مکرر برای باقی ماندن در دامنه هدف ضروری است. سازگاری مواد برای الاستومرها ، گسکت ها و تسمه ها بررسی می شود تا فرسایش زودرس رخ ندهد. روش های مکتوب ، کیت های تیترسنجی و آموزش باعث می شود سامانه قابل اتکا و آماده ممیزی باقی بماند.

کاربردهای صنعتی در خمیر ، کاغذ و نساجی

در صنعت هیپوکلریت سدیم اکسیداسیون اقتصادی برای حذف رنگ و کنترل میکروبی فراهم می کند. در خمیر و کاغذ در توالی های چند مرحله ای برای روشن کردن خمیر به کار می رود ، هرچند بسیاری از کارخانجات برای کنترل محصولات جانبی به گزینه های دیگر روی آورده اند. در نساجی هیپوکلریت رنگ زدایی پنبه و برخی الیاف مصنوعی را انجام می دهد ، از فرایندهای آهارزدایی و چربی زدایی پشتیبانی می کند و آب های فرایندی را ضدعفونی می نماید. در سیستم های حلقه بسته ، هیپوکلریت در برج های خنک کننده برای مهار رشد زیستی تزریق می شود و بازده انتقال حرارت را بالا می برد. در صنایع شیمیایی NaOCl به طور انتخابی سولفیدها را اکسید می کند و مرکاپتان های بدبو را در اسکرابرها از بین می برد. هر کاربرد به محاسبه دوز ، مدیریت زمان ماند و توجه به کیفیت پساب نیاز دارد. انتخاب مواد ، عملکرد تجهیزات و نظارت مستمر برای دستیابی پایدار به اهداف حیاتی است.

ایمنی کاربری ، انبارش و حمل و نقل

ایمنی با جداسازی از اسیدها ، آمونیاک ، مواد آلی و عوامل کاهنده آغاز می شود. اتاق های انبار باید خنک ، دارای تهویه و سایه دار باشند و محفظه مهار ثانویه برای بزرگ ترین ظرف پیش بینی شود. مخازن و بشکه ها معمولا از HDPE با تهویه اختصاصی ساخته می شوند و تماس با فلزات برای جلوگیری از تجزیه کاتالیزوری کاهش می یابد. سامانه های تزریق از قطع جریان معکوس ، شیرهای غیر فلزی و برچسب گذاری روشن استفاده می کنند. کارکنان باید دستکش مقاوم ، محافظ چشم و صورت و پوشش های حفاظتی بپوشند. نشت ها با مواد کاهنده مانند سدیم تیوسولفات مهار و خنثی می شوند و سپس با آب فراوان مطابق قوانین محلی شسته می شوند. حمل و نقل با الزامات مواد خطرناک درباره سلامت ظرف و قرار نگرفتن در گرما همراه است. برنامه های ممیزی اطمینان می دهند غلظت ها با ریسک همخوانی دارند و سن محلول کنترل می شود و دوش و چشم شوی اضطراری آماده هستند.

سازگاری و مواد ساخت

هیپوکلریت سدیم اکسید کننده و قلیایی قوی است ، بنابراین مواد ساخت باید در برابر خوردگی و ترک ناشی از تنش مقاوم باشند. پلی اتیلن سنگین، PVC، CPVC، PVDF و برخی لاستیک ها مانند EPDM در صورت طراحی درست سازگارند. فولاد زنگ ناپذیر به ویژه سری 300 در محلول های اکسید کننده غنی از کلرید به خوردگی حفره ای و ترک ناشی از تنش حساس است ؛ تیتانیوم و برخی آلیاژهای نیکل مقاوم ترند اما اغلب اقتصادی نیستند. انتخاب صحیح الاستومر برای آب بندی حیاتی است ، چون لاستیک طبیعی و برخی پلی یورتان ها سریع خراب می شوند. طراحی باید از شاخه های بن بست که محلول را به دام می اندازند پرهیز کند. برای پمپ ها ، دیافراگمی های غیر فلزی با قطعات آغشته به PTFE دوام را افزایش می دهند. عایق کردن از گرما و نور عمر مخزن و گسکت را بالا می برد. علاوه بر جداول سازگاری ، تجربه میدانی و آزمون فروشنده برای شرایطی که دما و سیکل های نظافت تغییر می کند ضروری است.