معرفی آب ژاول

مقدمه

هیپوکلریت سدیم با فرمول شیمیایی NaOCl ماده ‌ای است که به عنوان جزء اصلی سفیدکننده خانگی شناخته می‌ شود. این ترکیب یک ماده گندزدای قوی و همچنین عامل سفیدکننده ‌ی چندکاره است که به طور گسترده در خانه ‌ها ، صنایع و بخش ‌های بهداشت عمومی استفاده می ‌شود. هیپوکلریت سدیم یک ماده شیمیایی معدنی بر پایه کلر است که به دلیل توانایی آن در از بین بردن باکتری ‌ها ، ویروس ‌ها و قارچ‌ ها ارزشمند می ‌باشد و به ایمن ‌سازی آب آشامیدنی و ضدعفونی سطوح کمک می ‌کند. در این مقاله مروری جامع بر هیپوکلریت سدیم خواهیم داشت و به هویت شیمیایی ، روش‌ های تولید ، خواص مهم ، کاربردهای متنوع ، ملاحظات ایمنی آن می ‌پردازیم.

تعریف و ماهیت شیمیایی

هیپوکلریت سدیم یک ترکیب شیمیایی معدنی متشکل از کاتیون سدیم (Na+) و آنیون هیپوکلریت (ClO−) است. به بیان دقیق ‌تر این ماده نمک سدیم اسید هیپوکلرو (HOCl) به شمار می ‌رود. هیپوکلریت سدیم معمولاً به شکل محلول آبی قلیایی قوی (اغلب به رنگ زرد مایل به سبز کم ‌رنگ) در دسترس است که به عنوان وایتکس یا سفیدکننده مایع شناخته می ‌شود. در کاربردهای روزمره محلول رقیق ‌شده ‌ی هیپوکلریت سدیم را به سادگی وایتکس یا سفیدکننده کلری می ‌نامند که به خاطر خاصیت اکسیدکنندگی قوی خود ، توانایی گندزدایی موثر و لکه ‌بری دارد.

پیشینه تاریخی

در سال ۱۷۸۹ شیمیدان فرانسوی کلود لوئی برتوله برای اولین بار با عبور دادن گاز کلر از محلول پتاس (پتاسیم هیدروکسید) ، یک محلول حاوی هیپوکلریت تولید کرد که به آب ژاول (Eau de Javel) معروف شد و در واقع محلول ضعیف هیپوکلریت پتاسیم بود. در اوایل قرن نوزدهم آنتوان لاباراک این فرایند را با استفاده از قلیا سودار (سدیم هیدروکسید) ارزان‌تر انجام داد و هیپوکلریت سدیم را به دست آورد (محلول او که به آب لاباراک مشهور شد). طی قرن نوزدهم هیپوکلریت سدیم به عنوان سفیدکننده در صنایع نساجی و کاغذ و نیز به عنوان ضدعفونی‌ کننده در بیمارستان ‌ها به کار گرفته شد. به طور چشمگیر در جنگ جهانی اول محلول رقیق ‌شده ‌ی هیپوکلریت سدیم بافر شده موسوم به محلول داکین برای شست ‌و شوی زخم ‌های عفونی سربازان استفاده می ‌شد. تا اواخر دهه ۱۸۰۰ توسعه فرآیندهای صنعتی کلر- قلیا امکان تولید انبوه محلول ‌های هیپوکلریت سدیم را فراهم کرد و وایتکس به طور گسترده و با نام‌ های تجاری گوناگون در دسترس قرار گرفت.

خواص فیزیکی و شیمیایی

محلول ‌های هیپوکلریت سدیم معمولاً به صورت مایع شفاف با رنگ زرد مایل به سبز کم ‌رنگ و بوی تند شبیه کلر مشاهده می‌ شوند. این محلول ‌ها به شدت قلیایی هستند pH محلول سفیدکننده خانگی حدود ۱۱ تا ۱۳ است و خاصیت اکسیدکنندگی بسیار بالایی دارند. خود هیپوکلریت سدیم ماده ‌ای ناپایدار است و ممکن است به مرور زمان یا در اثر حرارت تجزیه شود و گاز کلر آزاد کند (گازی که در واقع عامل گندزدایی اصلی در محصولات سفیدکننده به شمار می ‌رود). شکل بی ‌آب این ترکیب به شدت ناپایدار (حتی انفجاری) است و به همین دلیل هرگز به صورت خالص استفاده نمی ‌شود ؛ بلکه این ماده را به صورت محلول آبی یا گاهی به شکل بلورین پنج‌آبه (NaOCl·5H2O) نگهداری می ‌کنند که در دمای پایین پایداری بیشتری دارد. مهم ‌ترین ویژگی‌ های فیزیکی و شیمیایی هیپوکلریت سدیم در جدول زیر آمده است:

روش ‌های تولید

به طور صنعتی هیپوکلریت سدیم از واکنش گاز کلر با محلول سدیم هیدروکسید تولید می ‌شود. این واکنش (Cl2 + 2 NaOH → NaOCl + NaCl + H₂O) یک فرآیند نامتناسب ‌سازی است که طی آن کلر همزمان کاهش و اکسید می‌ شود و هیپوکلریت سدیم و کلرید سدیم (نمک طعام) به عنوان محصول جانبی حاصل می‌ گردند. این فرآیند معمولاً در راکتورهای سرد و تحت‌کنترل انجام می‌ شود تا تشکیل کلرات ناخواسته به حداقل برسد و روش مدرن تولید هیپوکلریت سدیم به فرآیند هوکر معروف است. در کارخانجات امروزی وایتکس اغلب از الکترولیز آب نمک (محلول نمک طعام) برای تولید کلر و سدیم هیدروکسید در محل استفاده می‌ کنند و سپس این دو ماده برای تشکیل هیپوکلریت سدیم در محلول با هم ترکیب می ‌شوند معمولاً محلول نهایی با غلظت ۱۰٪ تا ۱۵٪ NaOCl جهت عرضه صنعتی تولید می ‌شود. محصول حاصل به صورت محلول آبی هیپوکلریت سدیم عرضه می‌ شود که می ‌توان آن را برای کاربردهای مختلف به غلظت مورد نظر رقیق کرد.

اشکال تجاری و غلظت‌ ها

محلول ‌های هیپوکلریت سدیم تجاری در غلظت‌ های متنوعی موجود هستند. محلول ‌های سفیدکننده خانگی معمولاً ۳٪ تا ۸٪ وزنی هیپوکلریت سدیم هستند (غلظت حدود ۵٪ در بسیاری از وایتکس ‌های لباسشویی در زمان تولید). این محلول ‌های خانگی به مرور زمان به ویژه در صورت نگهداری طولانی ‌مدت یا در شرایط گرم ، به تدریج از نظر غلظت ماده موثره ضعیف می ‌شوند ؛ هرچند که برای کند کردن این تجزیه ، مقدار کمی سدیم هیدروکسید به آن‌ ها افزوده می ‌شود. غلظت‌ های قوی ‌تر مانند وایتکس صنعتی با ۱۰٪ تا ۱۵٪ NaOCl در تصفیه آب شهری و برای مصارف پاک ‌کنندگی تخصصی یا گندزدایی استخرها به کار می ‌روند. انواع بسیار رقیق (حدود ۰٫۵٪ تا ۱٫۵٪ یا چند صد قسمت در میلیون کلر قابل دسترس) در اسپری ‌ها و دستمال ‌های ضدعفونی ‌کننده مخصوص سطوح خانگی وجود دارند. در همه موارد غلظت محصول تعیین‌ کننده نحوه استفاده آن است و معمولاً محلول‌ های غلیظ‌ تر پیش از مصرف رقیق می‌ شوند.

سازوکار اثر گندزدایی

هیپوکلریت سدیم به عنوان گندزدا با آزاد کردن کلر به صورت اسید هیپوکلرو ، HOCl در آب عمل می‌ کند. یون هیپوکلریت (OCl−) و اسید هیپوکلرو می ‌توانند به درون سلول ‌های میکروبی نفوذ کرده و ترکیبات حیاتی مانند پروتئین‌ ها ، آنزیم ‌ها و اسیدهای نوکلئیک (DNA/RNA) را به طور غیرقابل بازگشت اکسید کنند و باعث مرگ سلول شوند. این شیوه عمل گسترده باعث می‌ شود سفیدکننده بتواند با طیف وسیعی از میکروب ‌ها شامل باکتری ‌ها ، ویروس‌ ها ، قارچ ‌ها و حتی هاگ ‌های مقاوم با غلظت کافی و زمان تماس مناسب مقابله کند. همین خاصیت اکسیدکنندگی قوی بسیاری از مولکول‌ های آلی و لکه ‌ها را نیز تجزیه می ‌کند و توان هیپوکلریت سدیم در بوگیری و از بین بردن لکه‌ های سرسخت را توضیح می ‌دهد. جالب است بدانید سیستم ایمنی بدن انسان از شیمی مشابهی بهره می ‌برد ؛ گلبول‌ های سفید خون به طور طبیعی نوعی هیپوکلریت تولید می‌ کنند (از طریق واکنش ‌های آنزیمی) تا به نابودی پاتوژن‌ های مهاجم در بدن کمک کنند.

کاربردهای پاک‌ کنندگی خانگی و لباسشویی

در منازل هیپوکلریت سدیم یک عامل پاک‌ کننده اصلی است که در سفیدکننده‌ های لباس و محلول ‌های ضدعفونی سطوح یافت می ‌شود. از این ماده برای سفید کردن و پاک کردن لکه ‌ها از روی پارچه ‌ها استفاده می ‌شود (مثلاً از بین بردن لک‌ های سرسخت یا برگرداندن سفیدی و درخشندگی لباس ‌های سفید در حین شست‌ و شو). به عنوان پاک‌ کننده سطوح ، محلول‌ های رقیق ‌شده وایتکس سطوح آشپزخانه ، حمام و کف ‌ها را ضدعفونی می‌ کنند و میکروب ‌ها و کپک‌ ها را می ‌کشند. بسیاری از پاک ‌کننده‌ های قارچ ‌بر و کپک ‌بر ، تمیزکننده ‌های کاسه توالت و اسپری‌ های ضدعفونی عمومی حاوی هیپوکلریت سدیم هستند ، چرا که این ماده قادر است لکه ‌های آلی سرسخت (مانند لک چای ، قهوه یا شراب) را تجزیه کرده و بوهای نامطبوع را از بین ببرد. برای ایمنی بیشتر معمولاً سفیدکننده خانگی را پیش از مصرف با آب رقیق می‌ کنند تا پاک ‌کنندگی موثر حاصل شود و در عین حال آسیب به سطوح یا پارچه ‌ها به حداقل برسد.

تصفیه آب و بهداشت استخرها

خرید آب ژاول برای تصفیه آب شهری به طور گسترده برای کشتن میکروارگانیسم‌ های مضر در آب آشامیدنی استفاده می ‌شود و این اقدام میزان بیماری ‌های منتقله از آب را به طرز چشمگیری کاهش داده است. بسیاری از سیستم‌ های آب ‌رسانی به جای استفاده مستقیم از گاز کلر ترجیح می ‌دهند وایتکس مایع (معمولاً با غلظت حدود ۱۲٪) را به آب اضافه کنند تا دوز کلر لازم برای ضدعفونی تأمین شود. تأسیسات تصفیه فاضلاب نیز به همین ترتیب از هیپوکلریت سدیم در پساب خروجی استفاده می ‌کنند تا قبل از تخلیه آب به محیط زیست پاتوژن ‌های موجود در فاضلاب را از بین ببرند. در استخرهای شنا به طور منظم هیپوکلریت سدیم (کلر مایع استخر) به آب افزوده می ‌شود تا از رشد جلبک‌ ها جلوگیری کرده و سطح ایمنی از کلر آزاد برای غیرفعال کردن باکتری‌ ها و ویروس‌ ها حفظ گردد. چه در گندزدایی آب آشامیدنی و چه در نگهداری استخر استفاده از هیپوکلریت سدیم روشی کارآمد برای اطمینان از بهداشت و ایمنی آب به شمار می ‌رود.

سفیدکنندگی در صنایع نساجی و کاغذ

از دیرباز صنایع نساجی و کاغذ برای سفید کردن محصولات خود به هیپوکلریت سدیم متکی بوده ‌اند. در صنعت نساجی ، پارچه ‌ها (به ویژه پارچه‌ های پنبه ‌ای) با محلول ‌های هیپوکلریت سدیم تیمار می ‌شوند تا رنگدانه‌ های طبیعی حذف شده و ظاهر سفید و درخشانی پیدا کنند. در صنعت کاغذ از هیپوکلریت سدیم برای سفید کردن خمیر چوب استفاده شده است ، بدین صورت که ترکیبات رنگ ‌زا در خمیر چوب را اکسید و تخریب می ‌کند. هرچند امروزه در مرحله‌ های مختلف سفید کردن خمیر کاغذ برای کاهش ترکیبات جانبی مضر ، بیشتر از مواد جایگزین (مانند دی ‌اکسید کلر یا پراکسید هیدروژن) استفاده می ‌شود ، اما هیپوکلریت سدیم به دلیل ارزانی و قدرت سفیدکنندگی بالا هنوز در برخی مراحل یا برای برخی انواع الیاف به کار می ‌رود. تنظیم دقیق غلظت و زمان تماس این ماده در فرآیندهای صنعتی ضروری است تا ضمن دستیابی به درجه سفیدی مطلوب از آسیب دیدن الیاف سلولزی جلوگیری شود.

کاربردهای گندزدایی صنعتی

در صنایع گوناگون هیپوکلریت سدیم به عنوان یک گندزدای عمومی و عامل اکسیدکننده مورد استفاده قرار می‌ گیرد. به عنوان نمونه در نیروگاه‌ها و کارخانجات ، هیپوکلریت سدیم را به آب سیستم ‌های خنک ‌کننده اضافه می ‌کنند تا از رشد لجن ‌های زیستی ، جلبک ‌ها و باکتری ‌هایی که می ‌توانند تجهیزات را دچار گرفتگی کنند ، جلوگیری شود. این ماده همچنین برای خنثی ‌سازی برخی مواد سمی به کار می‌ رود ؛ مثلاً در صنایع آبکاری فلزات هیپوکلریت سدیم سیانیدهای سمی فاضلاب را اکسید کرده و به سیانات ‌های کم‌ خطرتر تبدیل می ‌کند و بر اساس پروتکل ‌های ویژه از محلول ‌های هیپوکلریت برای رفع آلودگی ناشی از نشت عوامل جنگ ‌افزار شیمیایی یا دیگر مواد خطرناک استفاده می ‌شود. در بخش فرآوری مواد غذایی تجهیزات و سطوح را می ‌توان با محلول‌ های رقیق ‌شده هیپوکلریت سدیم گندزدایی کرد (سپس با آب تمیز آبکشی نمود) تا ایمنی میکروبی محیط تولید غذا تضمین شود. این کاربردهای صنعتی و موسسه ‌ای به دلیل کارایی بالای هیپوکلریت سدیم در از بین بردن میکروب ‌ها رواج یافته ‌اند ، هرچند نظارت دقیق و کار با احتیاط لازم است تا از سلامتی کارکنان محافظت شده و از خورندگی ناخواسته تجهیزات جلوگیری شود.

کاربردهای پزشکی و بهداشتی

بیمارستان ‌ها و مراکز پزشکی به طور گسترده از محلول‌ های هیپوکلریت سدیم برای کنترل عفونت و ضدعفونی استفاده می‌ کنند. سطوح و تجهیزات پزشکی با رقت مناسب وایتکس ضدعفونی می ‌شوند تا پاتوژن ‌های خطرناک از جمله ویروس‌ های مقاوم و هاگ ‌های باکتریایی از بین بروند (برای مثال معمولاً از محلول ~۰٫۵٪ هیپوکلریت سدیم برای تمیز کردن لکه‌ های خون و ضدعفونی نواحی آلوده به مایعات بدن استفاده می ‌شود). در محیط ‌های بالینی هیپوکلریت سدیم به دلیل اثر ضدمیکروبی گسترده ‌اش ارزشمند است ، البته باید با غلظت‌ های صحیح به کار رود تا به ابزارها آسیب نرساند یا موجب تحریک بافتی نشود. در دندان‌ پزشکی هیپوکلریت سدیم (معمولاً محلول ‌های ۱٪ تا ۵٪) به عنوان محلول شست ‌و شوی کانال ریشه دندان به کار می ‌رود تا بافت‌ های پالپ را حل کرده و کانال را ضدعفونی کند. در طول تاریخ محلول‌ های رقیق هیپوکلریت سدیم (مانند محلول داکین بافر شده) حتی برای شست ‌و شوی زخم ‌ها استفاده می ‌شدند و امروزه نیز گاهی حمام ‌های رقیق وایتکس در پوست ‌پزشکی برای شرایطی نظیر اگزمای مزمن توصیه می ‌شود که این امر به خواص ضدعفونی ‌کننده و ضدالتهابی این ترکیب برمی‌ گردد.

نکات ایمنی و مخاطرات

محلول‌ های هیپوکلریت سدیم خورنده هستند و در صورت کاربری نادرست مخاطرات قابل توجهی دارند. تماس این ماده با پوست یا چشم می‌ تواند باعث سوختگی و آسیب جدی شود و استنشاق بخارات وایتکس ممکن است به سوزش مجاری تنفسی منجر شود. باید با احتیاط handle شود : به کاربران توصیه می ‌شود هنگام کار با وایتکس غلیظ از دستکش محافظ و محافظ چشم استفاده کنند و تهویه مناسب را فراهم نمایند. نکته بسیار مهم این است که هرگز نباید وایتکس را با سایر محصولات پاک ‌کننده مانند اسیدها یا آمونیاک مخلوط کرد ، زیرا چنین ترکیبی گازهای سمی (گاز کلر یا کلرامین) آزاد می‌ کند که می ‌توانند به آسیب شدید ریوی منجر شوند. سالانه تعداد زیادی حوادث خانگی بر اثر استفاده نادرست از وایتکس رخ می ‌دهد ، بنابراین برچسب‌ گذاری واضح ، تهویه هوا و کار با دقت هنگام استفاده از این ماده شیمیایی ضروری است.

نگهداری و پایداری

هیپوکلریت سدیم ذاتاً ماده ‌ای ناپایدار است و در طی نگهداری به تدریج تجزیه می ‌شود بنابراین شرایط صحیح نگهداری برای حفظ کارایی آن اهمیت دارد. محلول ‌های سفیدکننده در طول زمان به کلرید سدیم (نمک) و سایر محصولات جانبی تجزیه می ‌شوند و این فرآیند تجزیه در اثر گرما ، نور خورشید و حضور برخی فلزات یا ناخالصی ‌ها تسریع می‌ شود. توصیه می ‌شود هیپوکلریت سدیم در جای خنک و تاریک و در ظروف سازگار نگهداری شود. ظروف پلاستیکی (مانند پلی ‌اتیلن) ترجیح داده می ‌شوند ، زیرا ظروف فلزی ممکن است دچار خوردگی شوند و حتی واکنش ‌های خطرناک ایجاد کنند (برای مثال واکنش هیپوکلریت با فلز می ‌تواند گاز هیدروژن یا اکسیژن قابل اشتعال آزاد کند). ظرف‌ های نگهداری همچنین باید امکان خروج گاز تولید شده را داشته باشند تا از افزایش فشار جلوگیری شود ، زیرا در صورت تجمع اکسیژن و گاز کلر ناشی از تجزیه در ظرف دربسته ، احتمال انفجار یا ترکیدن ظرف وجود دارد. حتی در بهترین شرایط نگهداری هم وایتکس عمر مفید محدودی دارد ؛ معمولاً توصیه می ‌شود محلول ‌های هیپوکلریت سدیم ذخیره ‌شده را طی چند ماه مصرف کرده یا جایگزین کنید ، زیرا وایتکس کهنه قدرت اثربخشی کمتری خواهد داشت.