漂白剂 :可使物体颜色朝脱色方向变化的化学物品

更新时间:2023-09-25 17:04

漂白剂(Bleaching agent)是指一类能够去除或变淡物品颜色的化学试剂,化学漂白可称为有色系统的氧化或还原。能被化学漂白的染料有许多种结构,一般它们拥有发色系统,即含有共轭双键等发色基团氨基羟基羧基等助色基团。化学漂白剂能破坏发色系统或对助色基团进行修饰,使染料化合物降解为较小的单位,变为水溶性,因而容易从被漂白的织物中除去。

常用的化学漂白剂通常分为两类:氧化性漂白剂和还原性漂白剂。漂白剂种类较多,不同种类漂白剂的物理化学性质也不同。氧化型漂白剂又分为氯系漂白剂、氧系漂白剂等。常见的还原性漂白剂有二氧化硫脲连二亚硫酸钠等。在洗衣过程中,氧化型漂白剂占主导地位,它们能分解日常织物中可漂白的杂质。还原型漂白剂的作用是使食品中的有色物质还原呈现白色或无色,但由于属于还原性漂白,故此时间长又会因氧化而呈色,如亚硫酸盐类和二氧化硫等。

漂白剂可用于漂白食品或纺织品等,食品用漂白剂能够破坏、抑制食品的发色因素,使其褪色或使食品免于褐变。能将卤化银彩色感光器材经曝光、显影后的影像中的黑色金属银影氧化成银离子,以便在二定中从乳剂中除去,从而留下彩色影像或黑白反转片的反转影像。漂白剂可以用于着色牙的漂白,主要用于治疗牙冠比较完整的轻、中度氟斑牙四环素牙、变色无髓牙。

84消毒液不可与洁厕灵混用。两者结合会产生有毒气体氯气(Cl2),高浓度氯气可致死。

原理

化学漂白可以称为有色系统的氧化或还原。能被化学漂白的染料有许多种结构,一般它们拥有发色系统,即含有共轭双键等发色基团和氨基羟基羧基等助色基团。化学漂白剂能破坏发色系统或对助色基团进行修饰,使染料化合物降解为较小的单位,变为水溶性,因而容易从被漂白的织物中除去。漂白剂分为即氧化型漂白剂和还原型漂白剂,以氧化型为主。在洗衣过程中,氧化型漂白剂占主导地位,它们能分解日常织物中可漂白的杂质;还原型漂白剂常和杂质产生无色化合物,这些无色化合物和大气中的氧反应又生成有色物。还原型漂白剂的作用是使食品中的有色物质还原呈现白色或无色,它们可以防止食品在空气中因氧化而产生颜色,尤其是褐变的颜色。但由于属于还原性漂白,故此时间长又会因氧化而呈色。

分类

漂白剂可分为两大类,即氧化型漂白剂和还原型漂白剂。氧化型漂白剂又分为氯系漂白剂、氧系漂白剂等。氯系漂白剂主要有次氯酸钠ca(clo)2、氯气、二氧化氯等;氧系漂白剂主要有过氧化氢过硼酸钠过碳酸钠、过氧乙酸、过氧化苯甲酰等。常见的还原性漂白剂有二氧化硫脲连二亚硫酸钠等。

氧化型漂白剂

氯系漂白剂

次氯酸钠

固态次氯酸钠为白色粉末,在空气中极不稳定,受热后迅速自行分解,在碱性状态下较稳定。

一般工业品为无色或淡黄色液。易溶于水,生成新生氧和氯化氢,具有刺激气味。主要用于纸浆、纺织品(如布匹、毛巾、汗衫等)、化学纤维和淀粉的漂白。

漂粉精

漂粉精又称高效漂白粉,白色粉末状固体,有强刺激性氯臭。主要成分为ca(clo)2,含有少量氯化钙和氢氧化钙。其有效氯含量为60%~70%,易溶于水,遇水放出大量热和初生态氧。加热急剧分解引起爆炸,与酸作用可放出氯气和氧气。由于氯化钙和水分含量低,故稳定性比漂白粉高,在常温下储存200天以上不分解。漂粉精剂主要用于棉麻纺织品、化学纤维、纸浆、淀粉的漂白,也用于饮用水及游泳池水的消毒、杀菌。

氯气

化学式为Cl2,是一种有强烈刺激性的有毒黄绿色气体,有窒息性臭味,对呼吸器官有强烈的刺激性。微溶于水,易溶于四氯化碳二硫化碳等有机溶剂中;是一种过氧苯甲酰凝胶剂,在空气中不燃烧,但能助燃,且能与大多数元素或化合物反应,在日光下与其他易燃气体混合时会发生燃烧或爆炸,也能与乙炔松节油乙醚、氨、烃类、大多数塑料及某些金属粉末剧烈反应,发生爆炸生成爆炸性产物。工业上由电解食盐水溶液制得,实验室中用盐酸二氧化锰制备,可用于生成漂白粉和漂白液、用于自来水消毒,广泛应用于化工、电子、医药及农业等领域。

二氧化氯

二氧化氯是一种具有强氧化性的无机化合物化学式为ClO₂,常温常压下为一种带有辛辣气味的黄绿色到橙色气体(具体颜色与二氧化氯的浓度有关)。其易溶于水,溶于碱溶液、硫酸乙酸以及四氯化碳。二氧化氯是一种新型的消毒杀菌剂,常用于饮用水的消毒,其消毒效果优于传统的消毒。除此之外,二氧化氯还具有漂白性,常用于纸浆和纸、纤维、小麦面粉、淀粉的漂白,油脂、蜂蜡等的精制。

氧系漂白剂

过氧化氢

过氧化氢是最基本的氧系漂白剂,无色透明液体,相对密度1.4422(25℃),熔点-0.41℃,沸点150.2℃,溶于水、醇、醚,不溶于石油醚,极不稳定,遇热、光、重金属、粗糙活性表面及其他杂质都会引起分解,同时放出氧和热,具有相当强的氧化能力,为强氧化剂。

在酸性条件下较稳定,有腐蚀性。高浓度的过氧化氢能使有机物质燃烧,与二氧化锰相互作用,则能引起爆炸。它可用于羊毛、生丝、皮毛、羽毛、象牙、猪鬃、纸张及脂肪等漂白。

过硼酸钠

过硼酸钠(BH2NaO4)为白色粉末,可溶于酸、碱及丙三醇中。微溶于水,溶液呈碱性(pH 10~11),水溶液不稳定,极易放出活性氧。在40℃的潮湿空气中或重金属催化下易分解放出氧气。过硼酸钠用在无磷洗涤剂中不易引起分解。过硼酸钠用于原布漂白、脱脂,医药上用作洗涤剂、消毒剂及杀菌剂。

过碳酸钠

碳酸钠(C2H6Na4O12)为白色结晶粉末,是过氧化氢和碳酸钠的加合物,活性氧理论含量为15.25%,密度0.5~0.79,易溶于水,随着温度升高溶解度增大。在水溶液中解离为过氧化氢及碳酸钠,溶液兼有过氧化氢和碳酸钠的性质。过碳酸钠不稳定,易分解。干燥的过碳酸钠在100℃~105℃时分解成水、氧和碳酸钠。在干燥阴凉的贮存条件下相当稳定,其稳定性和过硼酸钠相同,其水溶液稳定性不如过硼酸钠。过碳酸钠可用作无磷洗衣粉的主要组分,具有去污、漂白及杀菌能力。在纺织工业中用于棉、麻织品及混纺织品的漂白。造纸工业中作纸浆漂白剂,作还原染料和硫化染料的显色剂。食品餐具的消毒、洗涤剂及生物供氧剂等。

过氧乙酸

过氧乙酸又名过醋酸,无色液体,有强烈刺激性气味,对眼睛、皮肤、黏膜和上呼吸道有强烈刺激作用。溶于水、乙醇乙醚硫酸。本品易燃,具爆炸性,加热至100℃即剧烈分解,遇火或受热、受震都可起爆炸。为强氧化剂,具有广谱、高效和速效杀菌特点,对细菌、病毒和芽孢都有效。主要用于禽舍、被污染的地面和物品、墙壁、通道、食槽饮水器的消毒及仓库、车间、化验室、无菌室的消毒;也用于耐酸塑料、玻璃、塘瓷和橡胶品的浸泡消毒。

过氧化苯甲酰

过氧化苯甲为白色或淡黄色微有杏仁气味的粉末状固体,具有强氧化性,可被还原成苯甲酸,可因加热、撞击而发生爆炸。过氧化苯甲酰在食品工业中曾经作为面粉增白剂使用。它在面粉中水分和酶的作用下,释放出活性氧,使面粉中色素的共轭双键结构被氧化破坏而褪色,使面粉变白。过氧化苯甲酰最快在24h对面粉起到漂白作用,2周达到漂白最高值,同时生成的苯甲酸对面粉有防霉等作用。

还原型漂白剂

二氧化硫脲

又称甲眯亚磺酸(CH4N2O2S),白色粉末,在0℃水中可溶5%,在有机溶剂中不溶解。遇热易分解,110℃时则快速分解释出二氧化硫其水溶液呈酸性(pH 3~5),在微碱性溶液中放出二氧化硫。二氧化硫脉可用作棉织品合成纤维的漂白剂,还可用作脱色剂。

连二亚硫酸钠

又称保险粉或次硫酸钠(Na2S2O4),细粒状白色粉末,极易溶于水,水溶液不稳定,不溶于醇,相对密度2.3~2.4。受潮则分解发热并易引起燃烧,加热到75℃以上分解产生二氧化硫。其有强还原性,是一种强还原剂。连二亚硫酸钠广泛用于印染工业,如棉织物的助染剂及丝毛织品的漂白、造纸工业漂白剂、食品级产品漂白剂等。

其他

高锰酸钾

高锰酸钾的应用范围很窄,在柞蚕丝上有应用。其与纺织品接触放出活性氧:

生成的水合过氧化锰使纤维变成褐色,所以漂白后要用二氧化硫处理:

臭氧

在臭氧发生器中于很高的电压下从空气中产生臭氧,用这种方法制得的是氧和臭氧的混合物,在一般的应用中不必进行分离。臭氧为浅蓝色、有刺激性臭味的气体。臭氧不稳定,在常温下缓慢分解为氧。

臭氧的氧化能力比氧强得多,是最强的氧化剂之一。臭氧在漂白过程中可分裂出活性氧,臭氧能将酚、苯、醇等氧化为无害物质,可使染色废水褪色。

应用

食品领域

食品用漂白剂是指能够破坏、抑制食品的发色因素,使其褪色或使食品免于褐变的物质。中国批准使用的食品用漂白剂有低亚硫酸钠(保险粉)、二氧化硫焦亚硫酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠以及。这些漂白剂都属于还原性漂白剂,其作用的有效成分均为二氧化硫。一般在食品的加工过程中要求漂白剂除对食品的色泽有一定作用外,对食品的品质、营养价值及保存期均不应有不良改变。

大部分食品在空气中会氧化而产生有色物质,发生褐变,且颜色会逐渐加深,上述还原性漂白剂可保护食品不被氧化;植物性食物的褐变通常与引起褐变的氧化酶有关,上述漂白剂可抑制或破坏氧化酶的活性,阻止氧化褐变作用;此外,有些褐变是由三价铁离子(Fe3+)引起,上述漂白剂可将Fe3+还原成二价铁离子(Fe2+),从而抑制褐变。但这些还原性漂白剂作用较缓和,被漂白的色素类物质一旦被氧化,可能重新显色。研究发现,亚硫酸盐对花色素褪色作用明显,类胡萝卜素次之,对叶绿素则几乎不起作用,即对红、紫色褪色效果最显著,黄色次之,绿色最差。亚硫酸盐溶液不稳定,一般现配现用。

易燃,燃烧时产生二氧化硫,其漂白方法是气熏法,而不是直接添加于食品。熏硫可以使果片表面细胞破坏,促进干燥,同时产生的二氧化硫可破坏细胞的酶系统,阻止氧化作用,使果实中单宁物质不被氧化而变成棕褐色。硫黄作为食品漂白剂使用时其使用量有严格规定:

食品用漂白剂除能改善食品色泽外,还有抑菌、抗氧化等作用。但食品漂白剂有一定的毒性和残留量,需严格按照相关规定使用。

工业领域

漂白纺织品

84消毒液通常用于杀菌、消毒,由于一般的84消毒液主要成分为NaClO,与水反应生成的次氯酸(HClO)具有强氧化性和漂白性,因此也常作为漂白剂使用。

适用于蚕丝织物的漂白剂分为氧化性、还原性两大类。还原性漂白剂主要用连二亚硫酸钠,蚕丝织物经保险粉处理后虽然白度得到提高,但白色中略带黄光,而且在空气中长久放置后已被还原的色素有重新被氧化复色的倾向,因此对白度要求较高的产品需用氧化性漂白剂漂白。氧化性漂白剂常用过氧化氢,漂白后蚕丝织物的白度好而且稳定持久。次氯酸钠不能用来漂白丝织物,因为它会损伤丝素且使织物泛黄。

棉布一般用氧化剂漂白,其中以采用次氯酸钠、过氧化氢为多,也有使用亚氯酸钠(NaClO2)漂白的。化纤织物一般只要在碱性溶液中洗去纺织加工过程中附上的杂质,不经漂白也可得到洁白的产品。合纤织物还可经亚氯酸钠或过氧化氢漂白。

工业循环水

由于循环冷却水的特定环境,为微生物的滋长提供了有利条件,微生物却给冷却水带来严重危害。因此,控制微生物生长就成为了循环冷却水处理的关键。二氧化氯不仅可以破坏微生物,且不与水中氨和大多数胺类起作用,同时它的杀菌效果不受pH影响,很适宜碱性水处理系统。

摄影

漂白剂中的主要药物,即氧化剂,以使用铁氰化钾重铬酸钾乙二胺四乙酸铁合物为主。用它们配制成漂白液,能将卤化银彩色感光器材经曝光、显影后的影像中的黑色金属银影氧化成银离子,以便在二定中从乳剂中除去,从而留下彩色影像或黑白反转片的反转影像。

医药领域

漂白剂可以用于着色牙的漂白,主要用于治疗牙冠比较完整的轻、中度氟斑牙四环素牙、变色无髓牙。漂白治疗的方法主要分为外漂白和内漂白两种。外漂白方法根据是在口腔诊室内完成还是在家中自行完成又可分为诊室内漂白治疗和家庭漂白治疗。最常用的漂白剂为过氧化氢,其他还有过氧化脲过硼酸钠等。

相关历史

漂白剂是一种人造化学产品,用于家庭和工业以便去除纱线、棉布、纸张和其他物品上的污渍和颜色。在有化学漂白剂之前,唯一有效的漂白方式就是把物品放在阳光下直晒,这个过程要消耗几天或者几个星期,并且在某些情况下,内层的一些颜色仍会保留。1774年,瑞士化学家卡尔·威廉·舍勒(Karl Wilhelm Scheele,)发现了氯元素。此后,1785年,法国化学家克劳德·贝托雷(Claude Berthollet)证明氯可以用来去除棉布上的颜色,这促使人类研制出漂白粉,这是由苏格兰化学家查理斯·田纳特(Charles Tennant)在1799年制造的第一种人造漂白剂。现在有多种漂白剂可用。

安全事宜

健康危害

常用的漂白剂次氯酸钠具有很强的腐蚀性,会释放出具有刺激性的有毒气体,过度接触可能对肺部和头发造成损伤。漂白剂会导致皮肤、免疫系统功能、血液系统、神经系统以及生殖系统受损,有的甚至还会引发癌症或导致胎儿畸形。如将含氯的漂白剂与含酸的洁厕灵混用,或漂白粉与含氨类清洁剂合用,都会导致氯气的产生。而氯气轻者会刺激人的眼、鼻、喉等器官,重者可损伤人的心肺组织,当空气中氯达到一定浓度时甚至会危及人的生命。

84消毒液不可与洁厕灵混用。84消毒液主要成分为碱性物质次氯酸钠(NaClO),洁厕灵主要成分为酸性物质盐酸(HCl),两者结合会产生有毒气体(Cl2),高浓度氯气可致死。

环境影响

工业上使用漂白剂产生的副产物会对环境造成危害,如副产物氯气。氯气是破坏臭氧层的主要单质之一,氯气会分解臭氧分子,而氯原子在阳光下又会与臭氧分子发生化学反应,破坏臭氧分子。氯气对植物也有一定的危害,氯气进入植物组织后,与水作用生成次氯酸,它是过氧苯甲酰凝胶剂,有较大的破坏作用,对叶肉细胞有很强的杀伤力,能很快破坏叶绿素,使叶片产生褪色伤斑,严重时使全叶漂白、枯卷,甚至脱落。

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