漂白剂(Bleaching agent)是指一类能够通过氧化还原反应去除或变淡物品颜色的化学试剂。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 或 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,氯漂白剂含次氯酸钠,而氧漂白剂则含有过氧化氢或一些会释放过氧化物的化合物,如过硼酸钠或过碳酸钠。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 彩色感光材料经曝光、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 (Cl 2 ),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 或 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
氯气 化学式 为Cl 2 ,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 、 松节水 、 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 和 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 氯 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 (BH 2 NaO 4 )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
过 碳酸钠 (C 2 H 6 Na 4 O 12 )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 苦杏仁 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(CH 4 N 2 O 2 S),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 (Na 2 S 2 O 4 ),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通过还原等化学作用消耗食品中的氧,破坏、抑制食品氧化酶活性和食品的发色因素,使其褪色或使食品免于褐变,同时还具有一定的防腐作用的物质。 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 硫 。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(Fe 3+ )引起,上述漂白剂可将Fe 3+ 还原成二价铁离子(Fe 2+ ),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。
硫 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 (NaClO 2 )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 或 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 彩色感光材料 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 氯 (Cl 2 ),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。