1. Nước javel
Nước Javel được nhà hóa học Pháp Bertholet điều chế lần đầu tiên vào năm 1787. Lúc đầu người ta còn điều chế nước Javel bằng cách sục clo vào dung dịch KOH, sau này mới thay bằng xút. Ngày nay NaClO được điều chế bằng cách cho hấp thụ clo vào trong dung dịch xút NaOH, đồng thời nhằm đạt tính ổn định cao người ta luôn duy trì một lượng dư NaOH. Clo và NaOH được chế tạo bằng cách điện phân nước ót; clo có thể được đưa vào dung dịch xút dưới dạng lỏng hoặc dạng khí.
Có thể điều chế nước javel (sodium hypochorite - NaOCl) bằng 2 cách:
- Điện phân không màng ngăn dung dịch nước muối:
NaCl + H2O → NaOCl + NaOH + H2
- Sục khí clo vào dung dịch xút:
Cl2 + 2NaOH → NaOCl + NaCl + H2O
Nước javel (dung dịch tẩy trắng) đã được các bà nội trợ sử dụng như một chất khử trùng bề mặt mạnh để làm trắng vải và làm vệ sinh, khử mùi các bồn cầu.
2. Nước muối điện hóa
Nước muối điện hóa (dung dịch hoạt hóa điện hóa), đặc biệt là dung dịch anolit trung tính ANK được tạo ra trong buồng anốt của thiết bị điện hóa kiểu STEL (Các thiết bị chuyên sản xuất các dung dịch khử trùng, sát trùng và tẩy rửa được gọi chung là thiết bị STEL- sterility electrochemistry). Dưới những tác động lý hóa của dòng điện xảy ra trong lớp tiếp xúc giữa điện cực và dung dịch, nhiều chất có tính khử trùng mạnh được tạo thành như HClO, ClO2, H2O2, HO2…
Các dung dịch hoạt hóa điện hóa anolit có phổ tác động rộng đối với vi sinh vật, bao gồm vi khuẩn, virut, nấm, nhưng không làm tổn hại đến các tế bào của người và các động vật cấp cao khác
Các dung dịch anolit ANK sản xuất trên thiết bị STEL có thể được sử dụng để khử trùng cho nhiều đối tượng khác nhau trong các lĩnh vực hoạt động của con người.
Trên hình 1 trình bày nguyên lý cơ bản và phương trình phản ứng trong buồng điện phân để điều chế nước javel và nước điện hóa anolit bằng phương pháp điện phân nước muối.
Hình 1. Nguyên lý và phương trình phản ứng trong buồng điện phân điều chế nước javel và nước điện hóa anolit
3. Tính chất khác biệt của nước muối điện hóa và nước Javel (javen)
Những khác biệt cơ bản giữa nước muối điện hóa và nước javen có thể được xem trong bảng 1 dưới đây:
Bảng 1. Những khác biệt giữa nước muối điện hóa và nước Javel
| Hạng Mục | Dung dịch hoạt hóa diện hóa | Chất tẩy trắng |
| Tên gọi chung | Nước muối điện hóa | Nước javen |
| Thành phần | HClO, ClO*, ClO-, Cl·, HO2*, O2, HO*, H*, H2O2, O3, O2*, 1O2, O* | NaOCl |
| Sản xuất | Thông qua quá trình điện phân có màng ngăn nước có hòa tan natri clorua (nước muối loãng) bằng thiết bị điện hóa kiểu STEL | Thông qua phản ứng hóa học giữa clo và natri hydroxit |
| Màu sắc | Không màu | Vàng xanh nhạt |
| Hiệu quả | Có hiệu quả cao chống lại: -Vi khuẩn -Vi rút -Fungi/nấm men | Hiệu quả thấp hơn nhiều lần ở cùng nồng độ |
| Độc tính | Không độc hại và không gây kích ứng | Gây dị ứng cho da, mắt và không an toàn khi hít phải |
4. So sánh hiệu quả diệt khuẩn cửa nước muối điện hóa và nước javel
Đặc trưng quan trọng nhất để đánh giá hiệu quả diệt khuẩn của một chất khử trùng là tích của nồng độ chất khử trùng và thời gian tác dụng, được gọi là yếu tố CT. So sánh các yếu tố CT của dung dịch hoạt hóa điện hóa và nước javel (NaOCl) để khử trùng đối với những trường hợp nhiễm bệnh do vi khuẩn được trình bày trên bảng 2 cho thấy đối với các dung dịch được hoạt hóa, yếu tố CT thường nhỏ hơn so với các dung dịch khử trùng truyền thống (không hoạt hóa) có hiệu quả khử trùng tương đương.
Bảng 2. Yếu tố CT của anolit ANK và Javel
|
Đối tượng khử trùng | Loại dung dịch khử trùng | |||||
| Anolit ANK | NaClO (Javel) | |||||
| Nồng độ, mg/L | Thời gian tác dụng, phút | Ct ´ 103, mg/phút.L | Nồng độ, mg/L | Thời gian tác dụng, phút | Ct ´ 103, mg/phút.L | |
| Dụng cụ y học | 200 | 60 | 12 | 2500 | 60 | 150 |
| Bát đĩa còn thừa thức ăn | 200 | 360 | 72 | 2500 | 60 | 150 |
Để đạt được cùng kết quả khử trùng, dung dịch anolit ANK với nồng độ clo hoạt tính 200mg/L có hiệu quả sát trùng mạnh hơn Javel nồng độ 2500mg/L là 12,5 lần. Nói một cách khác để đạt được cùng kết quả khử trùng, dung dịch anolit ANK với nồng độ clo hoạt tính cần thiết thấp hơn nhiều lần so với trường hợp sử dụng các hóa chất khử trùng khác, thấp hơn 156 lần so với nước javel và có thể sử dụng không những để khử trùng mà còn để tiệt trùng.
Mô hình so sánh hoạt tính kháng khuẩn giữa hypoclorit ClO- (nước Javel), hypochlorơ axit HOCl (anolit ANK) được chỉ ra trên hình 2
Hình 2. Mô hình so sánh khả năng diệt khuẩn của HOCl và OCl-
Gốc OCl- chỉ tác động dến màng huyết tương và không thể xâm nhập vào trong, trong khi đó HOCl khuyết tán qua màng tế bào (B), tấn công màng ngoài (A) và thâm nhập trực tiếp vào bên trong phá vỡ ty thể (C), DNA của vi khuẩn. OCl- có hoạt tính diệt khuẩn kém do không có khả năng khuếch tán qua màng tế bào vi khuẩn và chỉ có tác dụng oxy hóa từ bên ngoài tế bào. HOCl có thể xuyên qua lớp kép lipid trong màng tế bào bằng cách khuếch tán thụ động do tính trung hòa về điện của nó. HOCl có thể tấn công tế bào vi khuẩn cả từ bên ngoài (hình tròn A) và bên trong tế bào (hình tròn B và C), chịu trách nhiệm cho hoạt tính diệt khuẩn mạnh mẽ của HOCl.
HOCl có thể hiệu quả hơn OCl- vì hai lý do, thứ nhất do khả năng giữ điện tích trung tính và do đó có thể dễ dàng thâm nhập vào các thành tế bào tích điện âm. Lý do thứ hai là vì HOCl có thế oxy hóa khử cao hơn nhiều so với OCl-.
Lời kết
Hy vọng rằng bài viết đã đem lại những kiến thức hữu ích, giúp các bạn hiểu rõ hơn về nước muối điện hóa và nước javel. Từ đó định hướng cho việc sử dụng hiệu quả nước muối điện hóa bằng cách vận dụng tối đa các tính năng khác biệt đã được đề cập đến trong bài.
Ngọc Việt (T/h)
Tài liệu tham khảo:
1. Nguyễn Hoài Châu, V.M.Bakhir, Ngô Quốc Bưu. Dung dịch hoạt hóa điện hóa Công nghệ và ứng dụng, NXB Khoa học tự nhiên và Công nghệ (2015).
2. https://vi.wikipedia.org/wiki/Javen
Bạn có thể xem thêm sự khác biệt cơ bản của dung dịch hoạt hóa điện hóa so với dung dịch điện hóa truyền thống tại đây