三氯异氰脲酸的特点及应用

三氯异氰脲酸的特点及应用吴玉锋;温爱飞;陈梓湛【摘要】简要概述了三氯异氰脲酸的性质、毒性、特点，分析了其生产工艺及在生产过程中产生的废气、废液，提出治理方案，并对应用现状进行了综述.【期刊名称】《上海化工》【年(卷)，期】2013(038)004【总页数】4页(P27-30)【关键词】三氯异氰脲酸;特点;应用【作者】吴玉锋;温爱飞;陈梓湛【作者单位】上海应用技术学院化学与环境工程学院上海201418;华东理工大学化工学院上海200237;上海应用技术学院化学与环境工程学院上海201418【正文语种】中文【中图分类】O622.60前言三氯异氰脲酸(Trichloroisocyanuricacid,TCCA)，化学式C3Cl3N3O3，分子量323.41。为氯胺类、广谱、高效、快速、新型消毒杀菌剂，兼有漂白、除臭、灭藻、羊毛防缩等功能。三氯异氰脲酸是一种有机氯胺消毒剂，因消毒作用强和毒性低，其应用范围已从医疗卫生、水质处理、食品加工扩大到纺织业、养蚕业、水产养殖等。由于能够持续提供一定浓度的有效氯、杀菌快速、高效，使用后最终产物是氨、二氧化碳等，对环境无害、对人体安全，无致畸、致癌作用，美国食品药物管理局确认，用它消毒的器具无需水洗即符合卫生标准，正式批准允许用于食品及饮水的消毒与杀菌。1三氯异氰脲酸的性质1.1理化性质三氯异氰脲酸是一种有机氯消毒剂，属氯胺结构。三氯异氰脲酸化学名称为三氯-均三嗪-2,4,6(1H,2H,3H)-三酮［1］,由于分子中有三嗪环，所以其稳定性非常好，结构式如图l所示。图1三氯异氰脲酸的化学结构式三氯异氰脲酸外观为白色粉末状晶体，熔点为249~251°C，加热至熔点以上会分解，微溶于水，干燥状态下较稳定，易溶于碱溶液和丙酮等有机溶剂。在水中分解的次氯酸，其杀菌能力是次氯酸根的100倍［2］。其在水中的分解过程如图2所示。图2三氯异氰脲酸在水中分解过程1.2生物毒性1.2.1人体毒性三氯异氰脲酸属于微毒或低毒类化学物质，但如果使用不当，仍会导致人体中毒。王朝阳等［3］报道了急性三氯异氰脲酸吸入性肺水肿的案例。在该案例中，某鱼池养鱼人员将2kg消毒剂溶于约50L清水中，搅拌时出现流泪、流涕、咽痛及粘痰等症状，但仍乘船坚持将其洒入鱼池。约30min后患者出现胸闷、气短、大汗、呼吸困难等症状。黄斌英等［4］报道了1例急性三氯异氰脲酸中毒事件。患者在某制药厂从事分装、包装工作，接触三氯异氰脲酸粉末，虽有防尘措施，但仍可闻及三氯异氰脲酸气味;患者偶感咽痛，无经常咳嗽及气促症状。随着吸入粉尘的增多，3h后出现咳嗽、咳痰，伴咽痛、流泪、恶心等症状。三氯异氰脲酸在水中的分解产物为氰脲酸和次氯酸，前者有剧毒［5］。1.2.2动物毒性作为一种含氯消毒剂，三氯异氰脲酸溶于水后能产生次氯酸，它可以和细胞壁相互作用，并且由于分子量小，不带电荷，使得次氯酸容易侵入到细胞内与蛋白质发生氧化作用；又或者次氯酸分解形成新生态氧，将蛋白质氧化。故使用三氯异氰脲酸时，应注意其用量和用法。郑艳艳等［6］研究了三氯异氰脲酸原药对大鼠的急性毒性和小鼠的蓄积毒性。结果显示雌性大鼠经口毒性LD50为1100mg/kg，而雄性大鼠LD50为794mg/kg，两者的急性经皮毒性LD50均大于2150mg/kg；蓄积毒性试验表明小鼠低剂量组无死亡，中高剂量组死亡数与剂量有关。证实了三氯异氰脲酸原药急性经口、经皮属于低毒级，重度眼刺激及中等皮肤刺激，在小鼠体内有中等蓄积作用。房春英等［7］研究了三氯异氰脲酸对孔雀鱼的急性毒性试验，结果证实其对孔雀鱼的半数致死浓度范围为23mg/L，安全浓度为0.233mg/L。2三氯异氰脲酸生产工艺技术及污染治理2.1三氯异氰脲酸生产工艺概述［7］三氯异氰脲酸的典型生产方法是钠盐法，其次是钙盐法、次氯酸钠法等。目前国内较新的工艺是采用常温均相截流合成法。钠盐法生产三氯异氰脲酸的主要原料为氰脲酸、氯气、烧碱。其工艺过程为：将尿素热解制取氰脲酸，将一定配比的氰脲酸、水投入成盐釜内，然后加入计量的30%氢氧化钠水溶液搅拌至氰脲酸完全溶解。生成氰脲酸三钠盐，将其溶液用泵打入氯化釜内，通氯气至终点生成三氯异氰脲酸，三氯异氰脲酸浆料分离干燥后即为产品。化学反应步骤为：（1）尿素热解制取氰尿酸氰尿酸碱溶液制成氰尿酸三钠盐氯化氰尿酸三钠盐，生成三氯异氰脲酸2.2三氯异氰脲酸生产过程中污染物的产生[7]2.2.1氯化尾气氯化工序尾气主要产生于氯化氢，其中主要含有Cl2以及NCl3。C12有毒，并有刺激性气味，NCl3具有刺激性和爆炸性。氯化尾气在常温、常压下为气态，产生量为37m3/h，其中，含C1218.9%、NCl30.1%、空气81%。2.2.2干燥尾气从离心机分离出来的三氯异氰脲酸含有大量的水分，需要用流动空气进行干燥。经气流干燥塔排出的气体中含有粉尘，主要成分为三氯异氰脲酸，其中，含水蒸气2.4%、空气97.5%、粉尘0.1%、Cl2和NCl3等0.1%，粉尘质量浓度为400mg/m3。2.2.3离心母液母液是在浆料离心分离出三氯异氰脲酸后产生的，其中，有效氯含量为0.7%~1.1%(其中游离有效氯的质量浓度为2.8~3.0g/L,三氯异氰脲酸质量浓度为9~14g/L,NaCl质量浓度为90~120g/L,NCl3质量浓度约为1g/L。三氯异氰脲酸母液的密度约为1.1g/cm3，排放温度为15~20ojpH值为2.0~3.0，母液的排放量约为10m3/t(产品)。2.3污染物的治理[7]2.3.1氯化尾气的治理氯化尾气采用碱液吸收法进行处理。其反应方程式为：通过碱液的吸收，吸收率可达99%，吸收后的氯气排放速率为0.05kg/h，排放质量浓度为22.3mg/m3，符合工业〃三废”排放试行标准(GBl6297—1996)中0.6kg/h和85mg/m3的标准。2.3.2干燥尾气的治理经气流干燥塔排出的气体含有粉尘.主要成分为三氯异氰脲酸。采用装有填料的喷淋塔用水吸收Cl2、NC13及三氯异氰脲酸粉尘。处理前粉尘质量浓度为400mg/m3，处理后排放气体中粉尘浓度为46mg/m3，排放速率为0.05kg/h,均符合《大气污染综合排放标准》(GB16297—1996)中一级标准的最高允许排放浓度和排放速率。2.3.3离心母液的治理三氯异氰脲酸母液加入盐酸后流入酸化加热釜。在釜中加热后，用泵送入真空脱氯装置脱氯。脱氯后的母液冷却降温，结晶析出氰脲酸，再用泵送入板框压滤机分离。向板框压滤机流出的液体中加入NaClO，以氧化分解剩余的氰脲酸。3三氯异氰脲酸的应用3.1三氯异氰脲酸的杀菌漂白机理[2]三氯异氰脲酸消毒作用，主要是水解生成的次氯酸和活性氧引起的。次氯酸不仅可以和细菌的细胞壁作用，而且因其分子小，不带电荷，易于侵入细胞内菌体蛋白酶氧化而将微生物杀死，产生的次氯酸越多，杀菌力就越强。次氯酸的多少还与溶液的pH值有关，pH值越低，次氯酸就越多，杀菌能力就愈强；pH值升高，一部分次氯酸离解，形成氢离子和次氯酸根离子，从而失去了杀菌能力。所以用于杀菌消毒时，一般选用中性偏酸性配方，而用于漂白时，一般选用碱性配方。3.2三氯异氰脲酸特点三氯异氰脲酸在水中的溶解速度较小，放出次氯酸和活性氧是分步进行的，用于杀菌消毒和漂白时有如下特点：3.2.1消毒作用强[8]三氯异氰脲酸的有效氯含量达87%~90%，其消毒主要依靠次氯酸和活性氧消毒，而其它含氯产品主要靠次氯酸根（ClO-）消毒，在有效氯浓度相同的情况下，其杀菌能力是同等有效氯浓度漂白粉等消毒液的数倍至几十倍。3.2.2作用时间长且范围广[9]由于三氯异氰脲酸是靠其N—C1键在水溶液中水解生成次氯酸而起到杀菌消毒作用的，这是一个水解反应的平衡过程，次氯酸是逐步产生的，而非一次性完全生成，这使其浓度不是很高，杀菌效力温和，但作用时间持久。其有效消毒时间比氯气、次氯酸钠及漂白粉等氯制剂都要长，是一种缓释的消毒杀菌剂。3.2.3贮存稳定在水中其游离氯的稳定时间比氯气、次氯酸钠及漂粉精等氯制剂长。3.2.4适用范围广泛[10]三氯异氰脲酸杀菌效率高于一般的氯制剂，对细菌繁殖体，细菌芽孢、真菌和病毒等都有强烈的杀灭作用，溶液有效氯浓度达5x10-6就可杀死各种病菌，如对肠道杆菌，5x10-6浓度2min就可完全杀死。据测定1x10-4浓度15min可杀灭肝炎病毒抵抗力更强的蜡状芽胞杆菌。用于纤维漂白，由于活性氯是分步进行的，所以纤维漂白时不易损伤。另夕卜三氯异氰脲酸还可用于农业种子处理、羊毛防缩、水处理及灭藻等方面。3.2.5安全性好[11]三氯异氰脲酸对人畜无害，使用后分解残余物为氨气和二氧化碳。三氯异氰脲酸制品经防疫系统检测，安全可靠，无毒害作用。在国外，美国联邦食品和药物管理局及环保局（EPA）均已正式批准允许将其用于食品及饮用水的消毒杀菌。3.3三氯异氰脲酸的应用范围三氯异氰脲酸具有极强的杀菌、漂白作用，性质稳定，因此应用十分广泛，有如下方面：3.3.1医疗卫生方面适用于医疗卫生部门的门诊室、病房、候诊厅等环境对自然杂菌的消毒，能获得一个清新卫生的医疗环境。适用于对各种医疗器械、工具、用品等消毒。还可用于对医疗卫生单位排放污物、废水的消毒。3.3.2卫生防疫方面[12]适用于卫生防疫方面的消毒防疫，对呼吸道、肠道等传染病的预防性消毒和疫区、疫点（病疗）的消毒。3.3.3食品加工方面适用于冷饮厂、果品加工厂及各种食品加工厂等加工工业对工作场所、贮藏室、机械、器具、设备、包装用品、运输工具、工作服等的清洁消毒。3.3.4公共场所卫生方面适用宾馆、饭店、商店、车、船等流动人员多的场所，卫生间、床上用品、用具的清洁消毒。3.3.5家庭生活方面适用于家庭室内空气、地面、墙壁、卫生间的消毒、除臭以及家庭用具、衣物等洗涤消毒。对有传染性疾病病员的家庭尤为适用，能有效抑制疾病的传播、蔓延。3.3.6水质处理方面[13]三氯异氰脲酸是一种高效的消毒杀菌漂白剂。其它氯化杀菌消毒剂如漂粉精、漂白粉的水解产物中次氯酸根比例较高，在阳光下会较快挥发。三氯异氰脲酸在水中分解的次氯酸分子的杀菌能力是次氯酸根的80倍，并且由于其本身就是稳定剂，有效作用时间可达一个月以上，而且不会产生碳酸盐物质。三氯异氰脲酸溶解缓慢，这一特性很适合用于游泳池水的杀菌消毒处理；与其它混凝剂合用，兼具杀菌和清洁饮用水等作用；还可用于电厂、化工厂、钢铁厂、纺织厂等的循环水处理。3.3.7印染行业方面［14］三氯异氰脲酸在印染工业中用作漂白剂，适用于棉、麻、毛、合成纤维和混纺纤维的漂白处理。不仅不伤纤维，且性能优于次氯酸钠和漂白精，尚可代替进口的次氯酸钠使用。在毛纺织工业中用作羊毛防缩剂，代替漠酸钾使用。3.3.8渔业方面［15］三氯异氰脲酸低毒无残留，不污染环境，因此近年来其在渔业方面的应用得以推广。如以三氯异氰脲酸为主配制的龟药〃鱼安”，能有效防治鱼的白度病、白头白嘴病、烂腮病、出血病等，效果显著。3.3.9农业方面［16］对于农作物，可防治水稻细菌性条斑病、稻瘟病、恶菌病；用于种子处理，可打破种子的休眠期，提高种子发芽率，并起到消毒防病的作用；还可用于水果保鲜剂、蚕用消毒等。4总结三氯异氰脲酸作为高效、安全的消毒剂，其应用范围在未来一段时间内将进一步扩大，并有望取代传统消毒剂。其有效氯含量高于其他任何氯系列制剂，作为一种新型的高科技精细化工产品，其优良的消毒杀菌、漂白性能，在各个领域将发挥更加巨大的作用，应用领域将会越来越广。参考文献：［1］许静，倪传根,宜勇刚.氰尿酸及三氯异氰尿酸的研究进展现状［J］.山东化1,2003,32(1):17-19.［2］涂广德.三氯异氰脲酸的性质及应用［」］.化工时刊,2004,18(3):25-26.［3］王朝阳，朱均.急性三氯异氰尿酸吸人性肺水肿1例［J］.中国煤炭工业医学杂志,2006，9(10):1098.黄斌荚，王丽娟，刘华.1例三氯异氰尿酸中毒的急救护理体会[J].中国职业医学，2002，29(2):43.陶殿文.氰脲酸及其氯化物仍有发展潜力[J].上海化工,2003,24(3/4):6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