科普一种新型消毒剂“单过硫酸氢钾复合盐”

复合盐盐(2KHSO5·KHSO4·K2SO4)以单过硫酸氢钾与硫酸氢钾、硫酸钾结合成三倍体盐的形式存在。易溶于水,固态状态比较稳定,分解缓慢,不产生有害物质,安全环保。

单过硫酸氢钾单剂:吸潮或溶于水中,会迅速分解释放出氧气和硫酸钾

所以复合盐单剂不能直接用于消毒剂,而只能以其为主要活性成分建立一个平衡稳定的系统,让其固态时稳定性大大提高,产品有效期大大延长。溶于水后经由链式反应释放出活性氧并进而形成羟基自由基、过氧化氢自由基等多种活性成分从而成为高效消毒剂。

化学性质:

1、降低饮用水微生物学安全风险:单过硫酸氢钾复合粉溶于水后释放活性氧【O】,并通过催化链式反应而产生硫酸自由基、氧自由基、进而产生羟基自由基(·OH) 等多种成分,具有广泛的杀灭微生物作用,包括细菌、芽胞、病毒、真菌等。

2、分解有机污染物:单过硫酸氢钾复合粉溶于水后释放硫酸自由基 ,硫酸根自由基标准氧化电位E0=2.5~3.1可氧化某些羟基自由基E0=2.80不能氧化的有机污染物,将其分解为水、二氧化碳以及简单无机物,降解残留农药、重金属,解决化学污染引起的急慢性中毒问题。

3、藻类去除及藻毒素分解:在水中藻毒素自然降解过程十分缓慢,当水中的含量为0.005mg/L,三天后仅有10%被水体中微粒吸收,7%随泥沙沉淀。藻毒素具有很高的耐热性。加热煮沸都不能将其毒素破坏,也不能将其去除, 自来水常规处理工艺(混凝沉淀、过滤、消毒)无法有效去除水中的藻毒素。而大量的文献及现场实验都表明单过硫酸氢钾复合盐能够有效去除藻类及分解藻毒素。

化学科普:

基本元素:C、H、O、N(生物体)

原子:化学反应中不可再分,原子核和电子构成,八电子稳定结构是每个原子的梦想。

自由基:化合物的分子在外界条件下,化学键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团,化学反应活性高(强氧化性),自由基和自由原子非常的活泼,通常无法分离得到。不过在许多反应中,自由基和自由原子以中间体的形式存在。

氧化性:指物质得电子的能力。氧化还原电位越高氧化性越强

化合物:含两种以上元素通过化学键结合在一起。分为有机化合物和无机化合物。有机化合物是生命产生的物质基础,含C、H化合物,主要包括糖、脂、蛋白质、核酸等。无机化合物是有机化合物之外的一切元素及其化合物,包括酸、碱、盐、氧化物。

无机盐:矿物质营养素,包括离子和化合物。如钠、钙、镁、磷、铁、钾、碘、锌、铜。

分析:

单过硫酸氢钾单剂有氧化性但不稳定,所以通过复合盐建立平衡稳定系统,固态时可稳定而利于存放,溶于水时发生链式反应高效持续氧化杀菌。

其消毒的有效成分:单过硫酸根离子

反应原理

在水溶液中,通过链式反应可产生SO4-•和HO•、次氯酸、新生态氧和H2O2等活性物质。①能破坏微生物细胞膜的通透性屏障,使细胞内容物流失, 丧失能量依赖性膜运输系统的功能。②与核酸中的钙、铁等结合, 产生HO••,作用于DNA的磷酸二酯键导致其断裂,对RNA也有类似的作用。③由于复合消毒剂中还掺有少量氯化钠,把氯离子氧化成氯气从而产生低浓度的次氯酸,既可以起到辅助杀菌作用,又可以保持水中的消毒剂余量,抑制水中微生物生长。

小结:单过硫酸氢钾特殊的氧化能力→产生多种自由基→利用自由基的强氧化能力破坏细菌、病毒等微生物的保护或结构组织,达到消毒的效果。

产品优势之“高效”

消毒液有效成分各自由基氧化微生物的种类:

氧化剂的氧化能力主要由其氧化还原电位决定的,消毒剂核心原料--单过硫酸氢钾复合盐在水中产生新生态氧,其氧化还原电位高达1.85V,氧化能力超过过碳酸钠、次氯酸钠、优氯净、强氯精、高锰酸钾等大多数氧化剂。

产品在水中发生链式反应,充分发挥过氧键的氧化势能,除了产生新生态氧([O])、过氧化氢(H2O2)等,生成硫酸自由基(SO4-•)和羟自由基(OH•)的氧化还原电位分别高达2.5-3.1 V和2.8V。氧化能力除了更持久稳定外,几乎能高效杀灭所有的细菌、病毒、真菌、寄生虫等,降解藻毒素、农残、重金属、多环芳烃等有机污染。由于产品超强的氧化还原能力,消毒时只需使用3-5 ppm即可。(1ppm=0.001‰)

消毒持续性:

链式反应持续产生单过硫酸根离子。

链式反应:一种在反应历程中含有被称为链载体(活性中心)的低浓度自由基或自由离子的反应。 类似多米诺骨牌,当第一块骨牌倾倒(链的发生),会导致其他骨牌接连倾倒(链的传播),形成连锁反应。

引发阶段产生的自由基(新生态氧)与反应体系中的分子作用,产生一个新的分子和一个新的自由基,新的自由基再与体系中的分子作用又产生新的分子和一个新的自由基,如此周而复始,反复进行。


→为什么说“非氯”

“非氯”是相对比含氯消毒剂而言的,含氯消毒剂会产生氯化副产物(即卤代有机污染物,如三氯甲烷)。

硫酸根自由基可氧化有机物污染物,分解为水、二氧化碳和简单无机物。

自由基可以氧化氯离子为单质氯(微量氯气)进而溶于水生成次氯酸,次氯酸氧化消毒又变为离子形式,这样周而复始的循环发挥消毒作用。

复合盐中不含氯,因此不会与有机物结合生成或者产生氯胺,不会提高水中氯的含量。

三氯甲烷:在饮用水氯化消毒过程中氯与水中的有机物所反应生成的主要挥发性卤代烃类化合物,包括氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和溴仿,1974年Rook首次在饮用水中监测到。在动物试验中证明具有致突变性和(或)致癌性,有的还有致畸性和(或)神经毒性作用,可引起肝、肾和肠道肿瘤。(三致物质)

下图为各消毒剂情况对比:

相比紫外光、氯气、臭氧等传统消毒剂,SO4-•和HO•消毒能力更强, 主要体现在以下几个方面:

(1)SO4-•和HO•是极强的氧化剂,能快速(<1s)杀灭细菌和病毒,而传统消毒剂(如紫外光、氯气、臭氧等)达到同样的效果一般需要20~60min。

(2)SO4-•和HO•广谱性高,几乎能高效杀灭所有的细菌和病毒, 对一些氯气和臭氧难以杀灭的寄生虫( 如贾第鞭毛虫和隐孢子虫等)和藻类胞芽也能有效杀灭。

(3)SO4-•和HO•氧化还原电位高,对有机物的氧化作用具有广谱性。且 SO4-•和HO•的电子亲和能高,容易攻击有机污染物的高电子云密度部位,可以有效去除饮用水中的微污染物质(如有机磷化合物、多环芳烃、氯仿等),保证饮用水安全。

综上,单过硫酸氢钾复合盐是一种安全、环保、高效广谱,能广泛用于各类大中型饮用水、污水、工业用水、医药用水等水处理消毒。

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