漂白剂的种类和漂白原理

1漂白剂的种类及其漂白原理***化学化工学院化学教育专业06级指导教师:杨延民教授摘要:物质的漂白脱色是化工生产中经常遇到的问题。根据化工产品呈色的原因不同，对不同物质采取不同的漂白方法。我们通常使用活性炭等物理吸附剂漂白因含有色素而显色的物质。而对因含有生色团而显色的物质漂白，一般都是使用漂白剂与其发生化学反应，我们称它为化学漂白。根据发生化学反应机理的不同，将化学漂白剂分为氧化型漂白剂和还原型漂白剂。本文将对一些常见的漂白剂种类及其漂白的原理进行阐述。关键词：漂白剂；原理；氧化；还原；二氧化硫；臭氧；氯气TheTypeofBleachandthePrincipleofBlechingWuXuemeiCollegeofChmistryandChemicalEngineeringGrade2006Instructor:YangYanminAbstract:Manychemicalproductshascolorthatwedonotwant,bleachingmaterialisfrequentlyencounteredinchemicalproductionproblems.Chemicalcolorationformanyreasons,thecolorationofdifferentproductsfordifferentreasons.Weusedifferentbleachmethodaccordingtothedifferentcolormaterial.Weusecharcoaltobleachsubstanceswhichcontainsthecolorpigmentsbyphysicaladsorption.blechingstancesmainlybyphysicaladsorptionandchemicalreaction,bleachingagentsarechemicalbleach.Inthispaper,somecommonbleachingagentsandtheprincipleofbleachingareexpounded.Keywords:bleaching；principle；oxidation；reduction；sulfur；dioxide；ozone；chlorine引言很多物质都带有我们不希望见到的颜色，我们要使物质失去这种颜色，这就是我们通常所说的漂白。但是物质显色的原因是不同的，因此我们漂白不同物质必须采用不同的方法。像含有色素或杂质而显色的物质我们一般使用活性2炭等脱色剂进行物理吸附，但是像品红等物质由于自身官能团对光的选择性吸收而显色，那就需要使用化学试剂与其发生化学反应，我们通常称其为化学漂白剂，化学漂白剂在工业漂白上得到广泛应用。而对于本身是白色的物质，为增加其白度、亮度而使用的物质叫做增白剂。总的来说，脱色剂、增白剂也属于漂白剂这一大类。现代漂白工业迅速发展，但漂白剂滥用的问题也随之出现，特别是食品脱色，许多不法商家用工业漂白剂，如吊白块对食物进行漂白，严重危害人们的身体健康。本文对如今的漂白剂种类及其漂白原理进行详细论述，使大家了解生活中常见漂白剂的种类及漂白原理，增强自我保护意识。1物质的显色原理不同物质显色的原因不尽相同。比如说有很多物质由于含有色素而显色，或含有杂质而显示颜色。但大多数物质由于本身对光的选择性吸收而显示颜色，其原理是物质的显色源对光的的选择性吸收。物质组成中的价电子在光的作用下发生跃迁，所吸收的光要满足公式：△E=E(激̶-E(基)=hᴠ=hc/λ。不同物质价电子的基态能量E(基)不同，跃迁吸收的hv则不同，吸收光的频率和波长也不同。当价电子跃迁能量差△E=4.97×10-19~2.74×10-19J，即吸收光波长在400~730nm时，物质则因吸收可见光而显色[1]。所以说物质要显色必须发生电子跃迁。对于有机物来讲，如果含有Π键，由于共轭效应和超共轭效应，激发组成Π键的Π电子所需的能量较低，具有这种能量的光波处于紫外及可见光区内。像含有C=C、C=O、N=N、C=S等Π键的不饱和基团我们称之为生色团。2漂白剂的种类对于漂白剂其实我们并不陌生,我们常接触到一些漂白剂。例如漂白粉、过氧化氢、二氧化硫等等。根据其漂白机理的不同我们将漂白剂分为物理漂白剂和化学漂白剂，而化学漂白剂又根据其反应机理不同分为氧化型漂白剂、还原型漂白剂和其它类型漂白剂。2.1物理漂白剂物理漂白剂是指不与有色物质发生化学反应,只是对有色物质发生物理附的物质。当然具有这种性质的物质除了能吸附有色、有毒物质之外,对所有物质基本都具有吸附性，这就要求此类物质具有足够大的表面积,活性炭和白土就是3最常见的此类物质，所以这类物质叫做脱色剂更为合适，即有色物质被吸附到多孔物质的孔隙内。（1）活性炭将木炭在1200K的水蒸气中进行加热,即可得到活性炭，活性炭具有物理吸附作用。常见的易被活性炭吸附的物质如下：①吸附色素。通常用于溶液脱色(漂白),如制造白糖工业中可用活性炭做脱色剂。②吸附有毒的气体(或蒸气):如NO、NO2、Cl2、Br2、C6H6都能被活性炭吸附，因此活性炭也常用于去毒、防毒、冰箱除臭等。③吸附水中有臭味的物质,如用于水的除臭净化。另外活性炭也常用来吸附水中的汞、铬的重金属离子等等。（2）活性白土活性白土是膨润土的一种深加工产品，它由膨润土脱水、粉碎,加硫酸活化,经水洗、分离、干燥而得。分子式为H2Al2(SiO3)4.nH2O，主要成分是Al2O3和SiO2的混合物,外观为灰白、粉红或白色粉末,表观密度0.6～0.8g/cm3,相对密度2.5，不溶于水和有机溶剂。活性白土主要用于矿物油、植物油、动物油、石蜡、脂肪酸及有机化学物品的脱色精制。2.2化学漂白剂相对于物理漂白剂而言，化学漂白剂是漂白剂与被漂白的物质发生化学反应，使其生色团被破坏而不能显示颜色的物质。又根据漂白剂在化学反应中所起的作用不同而分为氧化型漂白剂、还原型漂白剂和其它类型的漂白剂。2.2.1氧化型漂白剂氧化型漂白剂都具有强氧化性，能够将物质的生色团氧化，使其不能再显示颜色。一般分为过氧化氢类、次氯酸类、二氧化氯、臭氧等。（1）过氧化物类过氧化氢类漂白剂是指过氧化氢或在一定条件下可以生成过氧跟的漂白剂，过氧化氢类漂白剂漂白物质主要是发挥过氧化氢的氧化性。一般作为织物、丝稠、麦秆等的漂白剂，其漂白作用持续永久，其副产物是水，对环境无污染，是一类环保高效的漂白剂。过氧化氢过氧化氢化学式为H2O2,可与水以任何比例混合，水溶液俗称双氧4水。双氧水作为漂白剂由于其反应时间短、白度高、放置久不返黄、对环境污染小、废水便于处理等优点而广泛用于涤棉、丝绸、棉、麻织物、纸浆及油画等的漂白。过氧化钠过氧化钠(Na2O2)粉末呈黄色,易吸潮,与水或稀酸作用生成过氧化氢,并猛烈放热。过碳酸钠过碳酸钠(或称过氧化氢碳酸钠)是碳酸钠和过氧化氢的加合物，化学式为2Na2CO3·3H2O2。过碳酸钠漂白剂与污染环境的氯漂白剂相比,对环境无不良影响,当它与含水的介质接触的时候,分解成氧气,水和天然的纯碱.含有过碳酸钠的洗涤剂和漂白剂具有较强的去污能力,尤其对于用来预浸沾有重污的衣物非常有效.值得称道的是,过碳酸钠具有保色增艳作用,不会损伤织物的颜色,并且防止织物变黄或者变暗.过碳酸钠主要用于各类固体洗涤剂和彩漂粉,也可以制成安全环保的释氧剂、消毒剂，此外,过碳酸钠也可以应用于个人护理品,食物漂白,纸浆漂白和织物漂白中。过硼酸钠过硼酸钠是无味的白色固体，可溶于水，化学式为NaBO3.nH2O，过硼酸钠一般作为洗衣粉的添加剂，能提高洗涤物的白度，且不损害洗涤物原来的颜色。过氧乙酸过氧乙酸又名过乙酸(peraceticacid,简称PAA)、过氧酸、过氧化乙酸,过氧乙酸溶液为无色透明液体。过氧化苯甲酰过氧化苯甲酰是较常用的一种氧化型漂白剂,通常用作面粉的增白剂,可以氧化小麦粉内的类胡萝卜素,适量添加不但可以改善面粉的色泽，提高面粉白度，还能改变面团筋。（2）次氯酸类次氯酸类漂白剂是指在一定条件下可以生成次氯酸的漂白剂。此类漂白剂漂白物质主要是HClO的氧化作用，比如说新制氯水，漂白粉或84消毒液等。HClO具有强氧化性,可将有色的有机物中的发色基团氧化或与其不饱和键发生加成反应，从而使之变成较稳定的无色物质。次氯酸的漂白是彻底的、不可逆的,有机色素褪色后不能恢复到原有的颜色。可用作棉、麻、纸张等的漂白。氯水氯气的水溶液叫氯水。常温下,1m3水中可溶解约2.5m3的氯气。溶解的部分氯气能与水反应生成次氯酸，次氯酸是新制氯水的主要成分。漂白粉，84消毒液漂白粉，84消毒液是目前市面上常见的漂白剂。漂白粉是将Cl2的通入石灰乳中而制得，其主要成分是次氯酸钙。而84消毒液得主要成分为次氯酸钠。5（3）二氧化氯二氧化氯是一种重要的漂白剂，由于其漂白效果显著，绿色无污染，是国际公认的最新一代高效、广谱、安全的漂白剂，在世界发达国家已得到广泛的应用。二氧化氯的化学式为ClO2，是一种水溶性的强氧化剂，在常温常压下是黄绿色有类似氯气的刺激性气味的气体。其分子量为67.45，沸点11℃，熔点－59℃。气体ClO2密度为3.09g/L（11℃），液体ClO2的密度为1.64。ClO2在水中以ClO2单体存在，不聚合生成ClO2气体，在20℃和4kpa压力下，溶解度为2.9g/L。在水中不与有机物结合，不生成三氯甲烷致癌物，因此被称为不致癌的漂白剂。（4）臭氧臭氧(O3)为淡蓝色有特殊臭味的气体。常温常压下臭氧不稳定,具有较强的氧化性和漂白性。臭氧作为漂白剂无副产物产生，是理想的漂白剂，但由于其成本高昂，未得到广泛应用。2.2.2还原型漂白剂还原型漂白剂都具有还原性，能够将物质的生色团还原，使其不能再显示颜色。（1）连二亚硫酸钠连二亚硫酸钠俗称“保险粉”，化学式为Na2S2O4，白色砂状晶体或淡黄色粉末，连二亚硫酸钠的结构式可表示为：连二亚硫酸钠在纸浆漂白中，是有代表性的还原剂。为了提高漂白效率，一般配合其他助剂一起使用。连二亚硫酸钠能漂白多种染料，是良好的漂白剂，可以用来漂白彩色办公废纸脱墨浆。又因是还原漂白，所以对纸浆得率没什么损失。研究和生产实践表明，用保险粉漂白，提高纸浆白度的同时，对纸浆纤维强度和成纸的不透明度没有什么负作用，而H202或含氯漂白剂都会存在不同程度的负作用。（2）吊白块吊白块又称雕白粉(或印染助剂雕白块)。化学名称为次硫酸氢钠甲醛或甲醛合次硫酸氢钠。化学式为HOCH2—SO2-Na+,也写做NaH—SO2·HCHO·2H2O它是连二亚硫酸钠与甲醛的加成化合物，加和过程如下：6Na2S2O4+2HCHO+4H2O=NaHSO2·HCHO·2H2O+NaHSO3·HCHO·H2O半透明白色结晶或小块，易溶于水。2.2.3其它类型（1）二氧化硫二氧化硫是最常见的硫氧化物。无色气体，有强烈刺激性气味。化学式为SO2，V形极性分子，易溶于水，密度为2.55g/L，比空气密度大。二氧化硫的漂白作用不持久，是暂时性漂白剂。（2）二氧化硫脲二氧化硫脲又称为甲脒亚磺酸(FAS)及TD还原剂,分子量：108.12，化学式为HO2SC(NH)NH2，为无毒无味白色粉末状结晶颗粒，还原电位高(一1230mV)，还原性强，热稳定性好，溶解度低(309／L．20℃).上世纪90年代开始探索高白度漂白废纸原料中较丰富的废报纸来代替漂白硫酸盐浆(BKP)，于是出现了H2O2—TUDD两段漂白，成为现代废报纸高白度漂白的标准方法[11]。3各种漂白剂的漂白原理3.1物理漂白剂的漂白原理（1）活性炭活性炭内部有大量的孔隙,孔内有许多约10nm～1mm大小的毛细管。所以活性炭内部的表面积很大。1g活性炭内部的表面积约为300～2500m2。这些孔隙和毛细管使活性炭具有很强的吸附性。活性炭属于非极性吸附剂,因此易吸附非极性或弱极性物质。（2）活性白土活性白土在水中和油中膨胀极小,有滑腻感,湿润时有玻璃光泽。分子间为层状结构,表面有许多不规则的孔穴,加热至300