次氯酸消毒劑的研究進展及應(yīng)用

閆雷雷 楊 濤

陜西科菱恩生物科技有限公司，陜西咸陽，710048

目前新型冠狀病毒肺炎（以下簡稱“新冠肺炎”）傳播形勢依舊嚴(yán)峻。在此次疫情防控工作中，消毒劑可以阻斷病毒傳播、凈化空氣，因此起到了舉足輕重的作用。在國家衛(wèi)生健康委員會發(fā)布的《新型冠狀病毒肺炎防控方案（第五版）》中提到，75%乙醇、含氯消毒劑、過氧乙酸等消毒劑可有效滅活新冠肺炎病毒[1]。

目前，無論是公共衛(wèi)生還是個人衛(wèi)生越來越受到廣大居民的重視，公共環(huán)境消毒以及個人消毒越來越普遍，因此對于消毒劑的選擇成為人們關(guān)注的問題。市面上銷售量較大的主要有：次氯酸消毒液、“84”消毒液、醫(yī)用酒精消毒液等（圖1）。經(jīng)檢索，全國消毒產(chǎn)品網(wǎng)上的備案信息在2020年1～3月備案次氯酸的數(shù)量占全部備案次氯酸數(shù)量的比例超過90%，人們逐漸意識到這種產(chǎn)品的優(yōu)勢。

圖1 市場上不同種類的消毒劑

1 含氯消毒劑概述及消毒機制

1.1 含氯消毒劑概述

雖然含氯消毒劑作為目前消毒劑中的“寵兒”，但是大部分人對其的認(rèn)知還停留在字面上。不是說消毒劑本身名字當(dāng)中含氯就可以被稱作含氯消毒劑，含氯消毒劑主要是指以有效氯為主要殺菌成分的消毒劑[2]，包括次氯酸消毒劑、“84”消毒液（次氯酸鈉）以及二氯異氰脲酸鈉等。含氯消毒劑中起消殺作用的物質(zhì)是消毒劑溶水后生成的次氯酸，其具有強氧化性，在有效的抗菌濃度范圍內(nèi)，對哺乳動物無刺激性，毒性較低[3]；并且可以廣泛消殺微生物，極其不穩(wěn)定，發(fā)揮消毒殺菌作用后自然降解，對環(huán)境的影響可忽略。

文獻[4]介紹，次氯酸鈉溶液的pH在5～6.5時，次氯酸存在的比例可以高達90%以上，殺菌效果非常好；而當(dāng)pH超過7時，次氯酸存在的比例就明顯下降，此時氯的存在形式主要是次氯酸；當(dāng)pH小于5時，溶液中的氯離子和次氯酸根離子在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氯氣，酸性越強產(chǎn)生的氯氣越多。因此一般認(rèn)為次氯酸消毒劑適宜的pH在5.0～6.5之間。

1.2 消毒機制

文獻[5]介紹，次氯酸消毒劑對微生物的殺菌機制主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①對微生物的細胞壁、細胞膜可以造成一定程度的破壞；②可以破壞細胞內(nèi)存在的大量蛋白類物質(zhì)，也可以對細胞內(nèi)的核苷酸造成破壞；③可通過破壞微生物的電子傳遞鏈及各種代謝中的關(guān)鍵酶，對微生物的代謝造成嚴(yán)重的影響，這在殺滅微生物的過程中起關(guān)鍵作用；④與微生物反應(yīng)后可生成含氧活性小分子物質(zhì)、氯胺等，這些物質(zhì)同樣具有殺菌作用。

文獻[6]介紹，次氯酸分子量較小，且不帶負電荷，可以通過細胞壁浸入菌體細胞內(nèi)與菌體蛋白結(jié)合，使其變性致死。另外次氯酸不穩(wěn)定，極易分解產(chǎn)生新生態(tài)氧，將菌體氧化變性。

2 次氯酸消毒劑制備工藝的研究現(xiàn)狀

次氯酸常用的制備方法有兩種：一種通過電解低濃度的鹽酸或氯化鈉溶液制得；另一種通過將低濃度的次氯酸鈉溶液與鹽酸溶液混合，調(diào)節(jié)混合溶液pH至指定范圍而制得。

在大多數(shù)電解消毒水的研究報道中采用的是類似氯堿工業(yè)的離子膜電解方法。其中離子膜增大投入成本，而且在陰極區(qū)產(chǎn)生的堿液對消毒無用而丟棄造成浪費。白雅嫻[7]提出無膜電解槽電解氯化鈉溶液制備次氯酸溶液。在無隔膜電解槽中電解預(yù)先調(diào)節(jié)至酸性的氯化鈉水溶液，用自來水稀釋制取弱酸性次氯酸水的技術(shù)方法和工藝。研究發(fā)現(xiàn)：氯化鈉電解液濃度為25 g/L，pH為0.5，自來水與電解液體積比為(70～80)∶1，有助于持續(xù)獲得有效的氯可控、氧化還原電位為1000 mV左右的弱酸性次氯酸水溶液。該方法制備的有效氯濃度為50 mg/L、氧化還原電位982 mV的次氯酸對大腸桿菌的作用為30 s，殺滅對數(shù)值＞5.00，對金黃色葡萄球菌作用時間為2 min，殺滅對數(shù)值＞5.00。

有關(guān)專利[8]公開了兩種電解氯化鈉制備次氯酸消毒液的方法。方法一：在無隔膜方式下電解NaCl溶液，使電解后生成液中NaCl和NaClO的摩爾比＞1∶1。將這兩種生成液在離子隔膜電解槽中的陽極側(cè)繼續(xù)電解，在陽極側(cè)電解產(chǎn)生的HCl用于中和第一步生成的NaClO形成HClO。方法二：在無隔膜方式下電解NaCl溶液，使NaCl最大程度地轉(zhuǎn)化為NaClO；在隔膜方式下，電解NaCl溶液，在陽極側(cè)生成HClO和HCl，然后將無隔膜方式和隔膜方式下的電解液混合，使HCl中和NaClO形成HClO。該方法主要解決現(xiàn)存電解法生產(chǎn)次氯酸消毒液中次氯酸含量低、消毒液酸性強、殘留鹽量過高的缺點。

有關(guān)專利[9]公開了一種高濃度次氯酸水消毒劑的制備方法，具體為：采用陽離子隔膜方式一步電解，電解原液為0.1%～10%濃度的含氯金屬鹽，陽極側(cè)電解液由陰極側(cè)生成液與含氯金屬鹽混合組成；當(dāng)陽極側(cè)生成液的pH下降至3～7時停止電解。本發(fā)明電解后生成數(shù)百至數(shù)萬ppm有效氯的消毒水,有效克服了現(xiàn)有電解法生產(chǎn)次氯酸消毒液存在的次氯酸含量低、消毒液酸性強等缺點，在使用安全性、方便性、成本節(jié)約、貯存與運輸?shù)确矫嬗忻黠@的優(yōu)勢。另外，由于陽極側(cè)電解原液使用了部分陰極側(cè)生成液，還達到了環(huán)保和節(jié)水的效果。

黃育紅等[10]研究了使用次氯酸發(fā)生裝置混合次氯酸鈉溶液、二氧化碳氣體和水生成的次氯酸消毒劑（有效氯200 mg/L左右，pH為6左右）的殺菌性能和金屬腐蝕性能，該消毒液對布片載體上的大腸桿菌和綠膿桿菌作用5 min，對金黃色葡萄球菌作用7.5 min，對白色念珠菌作用20 min，對鋼片載體上的枯草桿菌黑色變種芽孢作用30 min，其殺滅對數(shù)值均可達3.00以上，對不銹鋼金屬基本無腐蝕，對銅、鋁和碳鋼屬中度腐蝕。

楊向東等[11]研究了次氯酸的制備方法，找到了次氯酸收率較高的工藝方法及反應(yīng)條件。將無水碳酸鈉加入一定量的水配成含水碳酸鈉，裝入試管；氯氣和空氣以體積比大約為1∶3混合，將混合后的氣體通入含水碳酸鈉，兩者反應(yīng)生成一氧化二氯。將反應(yīng)后的混合氣通入吸收水瓶，用水吸收一氧化二氯，生成次氯酸。該路線使用的原料為純堿和氯氣，都是常見的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品，價廉易得，有利降低成本。在溫度為0～10 ℃，碳酸鈉含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%～8%，氯氣體積分?jǐn)?shù)約25%的條件下，通氯2 h，次氯酸最高收率達到54.64%。

3 次氯酸消毒劑的應(yīng)用

GB/T 36758－2018《含氯消毒劑衛(wèi)生要求》[2]中，次氯酸消毒劑不僅適用于醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)、公共場所和家庭的普通物體表面、醫(yī)療器械、醫(yī)療廢物、食炊具、織物、果蔬和水等的消毒，也適用于疫源地各種污染物的處理，還可用于室內(nèi)空氣、二次供水設(shè)備設(shè)施表面、手、皮膚和黏膜的消毒。

3.1 普通物體表面及公共場所的應(yīng)用

次氯酸消毒劑是一種弱酸性強氧化劑，消毒性能優(yōu)良且腐蝕性小，對人體的刺激性極小[10]。使用后無殘留，可以在環(huán)境中自然降解，危害極小?？梢詮V泛應(yīng)用于普通物體表面及公共場所的消毒，還可以替代免洗酒精手洗液代替衛(wèi)生手消毒。

王玲等[12]考察了一種次氯酸發(fā)生器制備的次氯酸對環(huán)境介質(zhì)微生物殺滅效果。該次氯酸消毒液對懸液內(nèi)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌作用2.5 min，殺滅對數(shù)值均＞5.0，對懸液內(nèi)白色念珠菌作用5 min，殺滅對數(shù)值＞4.00，對懸液內(nèi)脊髓灰質(zhì)炎病毒作用30 min，殺滅對數(shù)值＞4.00。用該次氯酸鈉消毒液原液浸泡有污染金黃色葡萄球菌的棉布織物5 min，殺滅對數(shù)值為5.45。對染于餐具上的大腸桿菌和止血鉗齒部的銅綠假單胞菌，殺滅對數(shù)值分別為3.60和6.27。該次氯酸發(fā)生器生成的次氯酸消毒液可有效殺滅懸液內(nèi)和物體表面上的細菌繁殖體、真菌以及病毒，說明次氯酸消毒液用于普通物體表面及公共場所具有較好的消毒效果。

3.2 醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用

文獻[13]報道，次氯酸在機體內(nèi)對感染發(fā)生部分先天反應(yīng)時由中性粒細胞和單核細胞產(chǎn)生，除了直接穿透細菌、孢子和阿米巴包囊，次氯酸還可以破壞生物膜。

楊麗萍等[14]研究了微酸性次氯酸水(pH為5.0～6.5，有效氯濃度為10～30 mg/kg)對新生兒病房物體表面的消毒效果，結(jié)果表明：新制微酸性次氯酸水與500 mg/kg三氯異氰脲酸用于兒科病房溫箱外表面、吊塔進行擦拭消毒合格情況比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，新制微酸性次氯酸水對病歷夾上人工接種的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、耐碳青霉烯類肺炎克雷伯桿菌、全耐藥鮑氏不動桿菌具有高效的殺滅率。

田佳等[15]研究了微酸性次氯酸水(10～30 mg/kg，pH為5.0～6.5)對血液透析室物體表面的消毒效果，結(jié)果顯示，實驗用微酸性次氯酸水對血液透析單元的透析機屏幕、透析機旋鈕、床欄進行擦拭消毒，消毒效果與有效氯濃度500 mg/L的三氯異氰尿酸相當(dāng)，對病歷夾上涂抹的耐甲氧西林金黃色葡葡球菌、耐萬古霉素腸球菌、耐碳青霉烯類腸桿菌科細菌、泛耐藥銅綠假單胞菌等多重耐藥菌具備高效的殺滅作用。

3.3 食品行業(yè)的應(yīng)用

文獻[16]報道，2013年日本將次氯酸水作為食品添加劑引入新標(biāo)準(zhǔn)中，主要用作殺菌原料。2015年在水產(chǎn)加工產(chǎn)品中也開始使用次氯酸水，次氯酸水的使用范圍進一步擴大。日本三慶公司開發(fā)的次氯酸水不僅可用于加工食品原材料的殺菌處理，還可作為加工食品工廠的環(huán)境衛(wèi)生管理劑、環(huán)境衛(wèi)生維持劑使用。日本Vita銷售公司利用碳酸與次氯酸鈉制備的pH為5.5～6.5微酸性次氯酸鈉水溶液在食品領(lǐng)域，可用于蔬菜、果實的殺菌、制造機器和機械的除菌、手指清洗以及含水分的垃圾與污物的消臭等。

4 總結(jié)

次氯酸屬于一種新型的廣譜消毒劑，相對于傳統(tǒng)含氯消毒劑，次氯酸消毒及殺菌能力優(yōu)異，價格也較高，目前市場上的占有率較低，人們對產(chǎn)品的認(rèn)知度相對較低。。

次氯酸的穩(wěn)定性仍然是一個非常大的挑戰(zhàn)，因為擔(dān)心儲備過程中有效氯含量的降低，許多應(yīng)用場景下都采取先制先用的辦法，如何提高次氯酸儲存過程的穩(wěn)定性將是未來需要重點研究的問題。