四種洗消劑對鹽酸危險化學(xué)品洗消效能評價研究

劉魯楠，畢 波，盧林剛，徐曉楠，邵高聳

(武警學(xué)院 a.研究生隊； b.消防工程系； c.科研部，河北 廊坊 065000)

四種洗消劑對鹽酸危險化學(xué)品洗消效能評價研究

劉魯楠a，畢 波b，盧林剛c，徐曉楠b，邵高聳c

(武警學(xué)院 a.研究生隊； b.消防工程系； c.科研部，河北 廊坊 065000)

選用自來水、生理鹽水、3%碳酸氫鈉溶液、敵腐特靈等四種洗消劑，考察其對鹽酸危險化學(xué)品的洗消效果。通過系統(tǒng)研究溶液pH和洗消劑用量、洗消時間的關(guān)系，得出洗消效果由優(yōu)到劣依次為3%碳酸氫鈉、敵腐特靈、自來水和生理鹽水。通過對鹽酸危險化學(xué)品的洗消動力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)洗消過程均由快速洗消和緩慢洗消兩部分構(gòu)成。從洗消效果，皮膚自身性質(zhì)，洗消劑的pH值、滲透壓、安全性等方面綜合分析，敵腐特靈洗消劑是皮膚洗消的最優(yōu)選擇。

洗消劑；鹽酸危險化學(xué)品；皮膚洗消

0 引言

鹽酸作為一種重要的化工原料，在生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸和使用過程中由于使用不當(dāng)或操作疏忽就會發(fā)生化學(xué)品事故。由于鹽酸具有很強(qiáng)的刺激性和腐蝕性，一旦和皮膚的角質(zhì)層接觸，就會引起皮膚內(nèi)部組織的壞死，在血管中形成血栓，并常會伴隨著皮膚表面溫度的升高，這會加速酸性物質(zhì)向體內(nèi)的滲透，所以屢見鹽酸對人體造成損傷的報道[1]。因此，事故發(fā)生后如何避免鹽酸向體內(nèi)的滲透，減少對人體的傷害，挽救生命，第一時間對人員進(jìn)行救助成為消防部隊對人員洗消的重要任務(wù)。對酸性物質(zhì)的洗消常使用水系洗消劑、堿型洗消劑，還有法國普利沃公司生產(chǎn)的敵腐特靈洗消劑[2-3]。但是這幾類洗消劑對鹽酸的洗消效果，洗消動力學(xué)過程等問題，目前還沒有相關(guān)報道，洗消效能對比分析缺乏數(shù)據(jù)支撐，因此本文將系統(tǒng)研究四種洗消劑對于鹽酸危險化學(xué)品的洗消效果，探究洗消動力學(xué)過程，最后從洗消機(jī)理等角度綜合分析并優(yōu)選出最佳洗消劑。

1 試驗部分

1.1 試驗材料與儀器

敵腐特靈，法國普利沃公司；生理鹽水，辰欣藥業(yè)股份有限公司；鹽酸，北京北化工精細(xì)化學(xué)品有限公司，分析純；碳酸氫鈉，天津天力化學(xué)試劑有限公司，分析純。

920pH酸度計，上海般特儀器有限公司；HJ-6磁力加熱攪拌器，金壇市科興儀器廠。

1.2 洗消試驗測定

1.2.1 對不同濃度鹽酸的洗消效果

配制0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mol·L-1不同濃度的HCl溶液。取4組3 mL的HCl溶液加入不同的燒杯中，向每組中分別緩慢滴加自來水、生理鹽水、3%碳酸氫鈉溶液和敵腐特靈洗消劑，直至pH值達(dá)到人體可接受的范圍時止(pH=5)，此時記錄洗消劑的用量。0.1～0.5 mol·L-1的鹽酸溶液均按上述試驗步驟進(jìn)行。

1.2.2 對不同濃度鹽酸的洗消動力學(xué)

配制0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mol·L-1不同濃度的HCl溶液。取4組3 mL的HCl溶液加入不同的燒杯中，分別將20 mL的自來水、生理鹽水、3%碳酸氫鈉溶液和敵腐特靈洗消劑一次性加入燒杯中，檢測溶液pH值和洗消時間之間的關(guān)系。0.1～0.5 mol·L-1的鹽酸溶液均按上述試驗步驟進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 對不同濃度的鹽酸的洗消效果

用自來水、生理鹽水、3%碳酸氫鈉溶液和敵腐特靈，對0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mol·L-1的鹽酸進(jìn)行洗消，洗消劑用量和pH關(guān)系如圖1～4所示。

圖1 自來水洗消鹽酸溶液的pH和用量的關(guān)系

圖1表明，自來水作為洗消劑洗消鹽酸時，曲線大致呈S型，且曲線隨著鹽酸濃度的增加而突變明顯；洗消曲線分為三個階段，加速洗消階段，快速洗消階段和緩慢洗消階段。自來水洗消鹽酸pH-V曲線的首個突變點發(fā)生在pH值達(dá)到3時，第二個突變點發(fā)生在pH值為5時，pH值在3～5中間為快速洗消階段，洗消劑用量和pH關(guān)系曲線呈近似直線上升，這主要是由于水對于鹽酸的稀釋作用。

從圖2看出，生理鹽水對鹽酸洗消效果不明顯，pH值大致呈先較快后緩慢的上升趨勢，生理鹽水用量為350.00 mL時，溶液的pH值只能達(dá)到3.17，最終不能達(dá)到人體可接受的pH值范圍內(nèi)。生理鹽水用量為50.00 mL時，洗消后的溶液pH值進(jìn)入緩慢上升階段，造成這種現(xiàn)象的原因是生理鹽水的主要成分為NaCl，在洗消過程中抑制了水的電離。

圖2 生理鹽水洗消鹽酸的pH和用量的關(guān)系

圖3 3%碳酸氫鈉洗消鹽酸的pH與用量的關(guān)系

圖4 敵腐特靈洗消鹽酸的pH與用量的關(guān)系

圖3表明，3%的碳酸氫鈉溶液洗消鹽酸時，曲線呈先穩(wěn)定上升后快速上升趨勢，總體而言洗消劑用量較少。3%碳酸氫鈉溶液將不同濃度的HCl溶液洗消至pH=5時，洗消劑用量分別為1.40 mL、3.20 mL、3.80 mL、4.90 mL、5.80 mL，不足相同條件下自來水用量的1/50，洗消效果顯而易見，主要是因為3%碳酸氫鈉溶液作為洗消劑洗消鹽酸時為酸堿中和反應(yīng)，故洗消劑響應(yīng)迅速且用量較少。

從圖4可以看出，敵腐特靈對鹽酸的洗消過程分為兩步，首先是快速洗消階段，然后是減速洗消階段。在pH值升高至5之前均屬于快速洗消階段，敵腐特靈在這段時間內(nèi)迅速響應(yīng)，洗消效果明顯，在pH值從5上升到6時屬于減速洗消階段，這個階段洗消劑消耗量變大，pH值上升速率減慢。圖4顯示在達(dá)到人體可接受的范圍pH=5時，洗消劑用量分別為3.70 mL、7.10 mL、11.00 mL、14.30 mL和17.80 mL，這主要是由于敵腐特靈對于鹽酸的洗消屬于螯合反應(yīng)，敵腐特靈中的螯合分子和HCl中的H+迅速結(jié)合發(fā)生反應(yīng)，故洗消效果較好，洗消劑的用量較少[4-5]。

對比圖1～4中洗消劑用量和pH的關(guān)系看出，對于鹽酸的洗消，洗消效果依次是：3%碳酸氫鈉>敵腐特靈>自來水>生理鹽水。對比四種洗消劑，在洗消達(dá)到人體可接收范圍內(nèi)時，3%碳酸氫鈉溶液和敵腐特靈都是快速洗消階段，但是兩種洗消劑的洗消機(jī)理不同，3%的碳酸氫鈉對鹽酸的洗消為酸堿中和反應(yīng)，而敵腐特靈為螯合反應(yīng)；酸堿中和反應(yīng)中會放出一定的熱量，而且在使用時應(yīng)嚴(yán)格控制洗消劑的用量，避免造成二次污染。

2.2 對不同濃度的鹽酸的洗消動力學(xué)

在探討四種洗消劑對不同濃度的鹽酸的洗消動力學(xué)時，將20 mL的洗消劑分別加至不同濃度的鹽酸溶液中，實時監(jiān)測pH值和洗消時間的關(guān)系，如圖5～8所示。

由圖5～8可見，四種洗消劑對于鹽酸溶液的洗消均分為兩個階段：快速洗消階段和緩慢洗消階段，在快速洗消階段內(nèi)溶液的pH值隨著時間的增長迅速升高，在緩慢洗消階段，溶液的pH值改變較小。快速洗消階段在洗消開始后的10 s內(nèi)完成，隨后至洗消平衡時均為緩慢洗消階段。對比四種洗消劑可見，20 mL的自來水和生理鹽水洗消完成后溶液的pH值仍在2左右，具有較強(qiáng)的腐蝕性，不能達(dá)到洗消目的；但3%碳酸氫鈉溶液在第一時間將溶液洗消至中性，敵腐特靈也能將溶液洗消至人體可接受的范圍內(nèi)，均能有效達(dá)到洗消的效果。

圖5 自來水洗消鹽酸時的pH和時間的關(guān)系

圖6 生理鹽水洗消鹽酸時的pH和時間的關(guān)系

圖7 3%碳酸氫鈉洗消鹽酸時的pH和時間的關(guān)系

2.3 四種洗消劑洗消效能綜合分析討論

圖8 敵腐特靈洗消鹽酸時的pH和時間的關(guān)系

選擇最佳皮膚洗消劑，不僅要從洗消效果進(jìn)行分析，還應(yīng)考慮皮膚自身性質(zhì)和洗消劑的自身性能，如pH值、滲透壓、安全性等方面。皮膚表面pH值介于6～7之間，但人體可以接受的pH值為5～9，一旦人體接觸的物質(zhì)超出這個范圍，皮膚就會有相應(yīng)的應(yīng)激反應(yīng)，如水腫、發(fā)紅、發(fā)脹，甚至表面溫度升高，出現(xiàn)結(jié)痂現(xiàn)象等。在pH值介于4～5和9～10之間時，會對皮膚造成一定的刺激性，若pH小于4或者pH大于9時，對皮膚存在一定的腐蝕性。

鹽酸的pH小于4，與人體接觸時會造成一定的化學(xué)傷害，其化學(xué)傷害過程分為接觸、滲透、反應(yīng)和灼傷四個階段，但是如果在滲透之前將鹽酸吸出并阻止其與皮膚內(nèi)的組織細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)，就不會產(chǎn)生灼傷后遺癥，因此在化學(xué)傷害的四個階段中，滲透是決定灼傷嚴(yán)重程度的關(guān)鍵因素。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，影響滲透的主要因素有化學(xué)品的自身性質(zhì)和濃度、化學(xué)品和皮膚的接觸時間、發(fā)生事故時的環(huán)境溫度，而化學(xué)品和皮膚的接觸時間是唯一可控因素。影響滲透的主要因素也就是影響皮膚化學(xué)損傷的主要因素[6-7]，因此在化學(xué)品事故發(fā)生后要選用合適、高效的洗消劑，第一時間對染毒人員的皮膚進(jìn)行洗消，減少化學(xué)物質(zhì)和皮膚的接觸時間。

自來水呈弱堿性，資源豐富易于獲取，是最常見的皮膚洗消劑，但是對于鹽酸溶液的洗消也存在著很多缺陷，和高濃度的鹽酸溶液接觸會放出一部分熱量加速溶液向皮膚內(nèi)的滲透，洗消劑用量大，洗消時間不能低于15 min，低滲性液體不能有效阻止鹽酸向體內(nèi)的滲透。生理鹽水呈中性，是與體液等滲的液體又經(jīng)過滅菌處理，亦常用于皮膚的洗消，但是對鹽酸的洗消效果不理想，不能達(dá)到洗消的目的。3%碳酸氫鈉自身具有堿性，對皮膚有刺激性；且洗消機(jī)理為酸堿中和反應(yīng)，反應(yīng)時會放出熱量，因此一般不用于人體的皮膚洗消。敵腐特靈的pH值為7.2～7.7，弱堿性，和皮膚表面環(huán)境相似，對皮膚無刺激，并且是高滲性液體，可以有效阻止鹽酸溶液向體內(nèi)的滲透，亦可協(xié)助已經(jīng)滲透入身體的酸性溶液排出體外；經(jīng)過無菌處理可避免細(xì)菌和真菌的感染，可以用于皮膚洗消[8-9]。

通過對比四種不同的洗消劑洗消鹽酸的pH和洗消劑用量的關(guān)系及pH和洗消時間的關(guān)系可見，僅從洗消劑體外洗消效果方面進(jìn)行評價，由優(yōu)到劣依次為：3%碳酸氫鈉溶液、敵腐特靈、自來水和生理鹽水。生理鹽水不僅用量大，而且洗消效果不甚理想，不能達(dá)到洗消目的。當(dāng)選用自來水作為洗消劑時，洗消效率雖然較慢，但只要用量足夠大，就可以根據(jù)水的稀釋作用達(dá)到洗消效果。3%碳酸氫鈉在四種洗消劑中洗消劑用量最少，洗消效率最高，但對鹽酸的洗消機(jī)理為酸堿中和作用，因此，在使用時應(yīng)實時監(jiān)測處置現(xiàn)場的pH值變化，以防止由于洗消劑用量的不當(dāng)而引起二次污染。敵腐特靈的洗消效率在四種洗消劑中僅次于3%的碳酸氫鈉溶液，洗消的機(jī)理是螯合基團(tuán)和酸性基團(tuán)進(jìn)行螯合，反應(yīng)速度較快。綜合分析：敵腐特靈是皮膚洗消的最優(yōu)選擇。

3 結(jié)論

通過對比不同濃度的鹽酸溶液的洗消效果，洗消效果最優(yōu)的是3%碳酸氫鈉溶液；研究鹽酸溶液的洗消動力學(xué)發(fā)現(xiàn)，無論哪種洗消劑，洗消均分為快速洗消和緩慢洗消兩個階段；針對皮膚自身特性進(jìn)行分析，最適宜皮膚的洗消劑為敵腐特靈。

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(責(zé)任編輯 馬 龍)

A Study on the Efficiency Evaluation about Four Types of Decontamination Agent used for Hydrochloric Acid

LIU Lunana, BI Bob, LU Lingangc, XU Xiaonanb, SHAO Gaosongc

(a.TeamofGraduateStudent;b.DepartmentofFireEngineering;c.DepartmentofScientificResearch,TheArmedPoliceAcademy,Langfang,HebeiProvince065000,China)

The decontamination effects of tap water, saline, 3% sodium bicarbonate solution and Diphoterine on different concentration of hydrochloric acid were studied in this paper. Through experiments on the relationship between pH value of hydrochloric acid and the time on dosage of decontamination, the effect of 3% sodium bicarbonate solution was remarked first, followed by Diphoterine, tap water and saline. The study on the dynamics of decontamination about hydrochloric acid indicates that the decontamination process is composed of a rapid and a slow part. Considering the efficiency of decontamination, the property of skin and other parts about usage safety, Diphoterine is the best choice of skin decontamination.

decontamination; hydrochloric acid; skin decontamination

2015-04-06

公安部技術(shù)研究計劃重點項目“普適綠色高新洗消劑的研制”(2014JSYJA024)

劉魯楠(1989— )，女，山東菏澤人，消防材料學(xué)專業(yè)在讀碩士研究生； 畢波(1983— )，女，四川綿陽人，講師； 盧林剛(1974— )，男，陜西扶風(fēng)人，教授，主要從事阻燃劑、洗消劑的研究； 徐曉楠(1964— )，女，遼寧遼陽人，教授； 邵高聳(1980— )，女，山東濟(jì)寧人，講師。

X131.1

A

1008-2077(2015)06-0022-05