AXIT PERACETIC: CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT, SẢN XUẤT, SỬ DỤNG - HÓA HỌC - 2025

Các axit peracetic là một hợp chất hữu cơ lỏng có công thức hóa học là C ₂ H ₄ O ₃ . Nó là peroxit của axit axetic, vì vậy nó còn được gọi là axit peroxyacetic. Phân tử của nó tương tự như phân tử của axit axetic CH ₃ COOH nhưng có thêm oxy trong cacboxyl.

Nó thuộc về lớp peroxit hữu cơ, là các phân tử do con người tạo ra. Đặc tính diệt khuẩn và khử trùng của dung dịch nước của nó đã được biết đến từ năm 1902. Trong một số trường hợp, tác dụng này có thể được thực hiện ở nồng độ thấp tới 0,001%.

Axit peracetic. Tác giả: Marilú Stea.

Tính chất này khiến nó được sử dụng rộng rãi trong các phòng khám và bệnh viện để khử trùng thiết bị y tế, với ưu điểm bổ sung là các sản phẩm phân hủy của nó không gây độc hại cho con người.

Dung dịch PAA có tính oxy hóa mạnh, một đặc tính đã được sử dụng để tẩy trắng bột giấy hoặc trong các tiệm giặt là. Nó cũng được ứng dụng để thực hiện các phản ứng hóa học trong đó yêu cầu tính chất này, chẳng hạn như quá trình oxy hóa epoxid và hydroxyl hóa.

Hoạt động oxy hóa và khử trùng của nó được sử dụng để làm sạch thiết bị nơi chế biến thực phẩm và đồ uống. Ngoài ra, nó có tính ăn mòn đối với một số kim loại và khi bảo quản phải tránh xa các hợp chất hữu cơ hoặc dễ oxy hóa.

Lưu ý rằng các dung dịch đậm đặc của nó có thể gây nổ, đó là lý do tại sao nó nên được pha loãng và bảo quản ở những nơi lạnh. Lực ăn mòn của nó cũng được áp dụng cho da người, màng nhầy và mô, vì vậy nó phải được xử lý cẩn thận và có thiết bị bảo hộ.

Kết cấu

Axit peroxyacetic có phân tử rất giống với axit axetic nhưng có thêm oxy trong cấu trúc của nhóm –COOH, vì nó có 3 nguyên tử oxy thay vì hai.

Cấu trúc của axit peracetic. Tác giả: Su-no-G. Nguồn: Tự chế. Nguồn: Wikipedia Commons.

Danh pháp

- Axit peracetic

- Axit peroxyacetic

- Axit etanoperoxoic

- PAA (Axit PeroxiAcetic).

Tính chất

Tình trạng thể chất

Chất lỏng trong suốt không màu, có mùi giấm hăng.

Trọng lượng phân tử

76,05 g / mol

Điểm sôi

110 ºC (có nổ)

Điểm sáng

40,5 ºC (phương pháp cốc mở)

Nhiệt độ tự bốc cháy

200 ºC (là nhiệt độ mà nó tự bốc cháy)

Tỉ trọng

1,226 g / cm ³ ở 15 ºC

Độ nhớt

3.280 cP ở 25,6 ° C

Chỉ số khúc xạ

1,3974 ở 20 ºC

Độ hòa tan

Nó có thể trộn lẫn với nước theo bất kỳ tỷ lệ nào. Nó có thể hòa tan trong các dung môi hữu cơ phân cực, chẳng hạn như etanol. Ít tan trong dung môi thơm. Rất dễ tan trong ete và trong axit sunfuric.

độ pH

Dưới 2.

Hằng số phân ly

pK _a = 8,20 ở 25 ° C (nó yếu hơn axit axetic có pK _a = 4,8)

Tính chất hóa học

Là một axit, PAA yếu hơn nhiều so với axit tạo ra nó, axit axetic.

Nó có tiềm năng cao như một chất oxy hóa. Nó có tính phản ứng cao gây khó khăn cho việc bảo quản và điều này đã hạn chế việc sử dụng nó.

Sản phẩm phân huỷ của nó là axit axetic CH ₃ COOH, oxy O ₂ , hydro peroxit H ₂ O ₂ và nước H ₂ O. H ₂ O ₂ lần lượt phân huỷ thành nước và oxy. Tất cả các hợp chất này đều an toàn với môi trường.

Nó là chất tạo epoxid và hydroxyl hóa cho các liên kết olefinic (liên kết đôi C = C). Điều này có nghĩa là nó tham gia tích cực vào sự hình thành các epoxit trong các liên kết đôi của các phân tử hữu cơ và bổ sung các nhóm -OH trong các liên kết này.

PAA có tính ăn mòn đối với một số kim loại như thép trơn, sắt mạ kẽm, đồng, đồng thau và đồng thau. Các kim loại khác có khả năng chống chịu như thép không gỉ, nhôm nguyên chất và sắt đóng hộp.

Tấn công cao su tổng hợp và tự nhiên và chiết xuất chất hóa dẻo từ một số polyme vinyl.

Nó có mùi hăng và hăng gợi nhớ đến axit axetic (axit axetic là thành phần chính của giấm).

Thu được

Bằng cách cho axit axetic băng (khan, không chứa nước) phản ứng với hydro peroxit H ₂ O ₂ với sự có mặt của axit khoáng (như axit sunfuric H ₂ SO ₄ ), một phần axit axetic bị oxy hóa và thu được dung dịch nước của axit peracetic, axit axetic và H ₂ O ₂ .

Thu được dung dịch nước của axit peracetic. Tác giả: Marilú Stea

H ₂ SO ₄ đóng vai trò là chất xúc tác hoặc chất tăng tốc của phản ứng. Các chất ổn định như axit pyridin-2,6-dicacboxylic được sử dụng.

Nếu các dung dịch này được chưng cất, có thể thu được nồng độ axit peracetic cao hơn.

Nó cũng có thể thu được bằng cách oxi hóa axetanđehit CH ₃ CHO bằng ozon O ₃ , hoặc bằng phản ứng của anhiđrit axetic (CH ₃ CO) ₂ O với H ₂ O ₂ .

Một cách khác để đưa nó vào đúng nơi cần thiết là thêm tetra-axetyl-etylendiamin (TAED) vào dung dịch kiềm của H ₂ O ₂ .

Các ứng dụng

Trong y học như một chất khử trùng cho thiết bị

PAA hoạt động như một chất khử trùng cho các thiết bị y tế trong phòng khám, bệnh viện, văn phòng y tế và nha khoa.

Thiết bị nha khoa được khử trùng. Tác giả: Daniel Frank. Nguồn: Pexels.

Một số nguồn báo cáo rằng tác dụng của nó đối với vi sinh vật có thể được phân loại theo cách tổng quát như sau: vi khuẩn> vi rút> bào tử vi khuẩn> nang đơn bào. Điều này có nghĩa là nó có hiệu quả hơn đối với vi khuẩn và ít hiệu quả hơn đối với u nang đơn bào.

Trong các nghiên cứu được thực hiện về hoạt động diệt khuẩn của PAA và các chất khử trùng mức độ cao khác chống lại Staphylococcus aureus và Pseudomonas aeruginosa trong thiết bị nội soi, PAA được chứng minh là có tác dụng diệt vi khuẩn nhanh nhất.

Staphylococcus aureus có thể gây nhiễm trùng mô mềm, nhiễm trùng da, viêm phổi và nhiễm trùng mô tim. Pseudomonas aeruginosa có thể gây viêm phổi.

Vi khuẩn hình thành màng sinh học bảo vệ chúng khỏi các kích thích hoặc căng thẳng bên ngoài, thông qua một lớp dày gồm các protein ngoại bào, polysaccharid và axit nucleic.

Các màng sinh học này có khả năng chống lại các loại thuốc kháng sinh và chất khử trùng thông thường. Trong các thiết bị như ống nội soi, chúng có xu hướng hình thành trong các kênh hẹp, do thói quen làm sạch và khử trùng không phù hợp hoặc không hiệu quả.

PAA tấn công các màng sinh học này có thể bằng cách oxy hóa các liên kết phân tử nhạy cảm hơn của protein, enzym và các chất chuyển hóa khác. Điều này dẫn đến sự phá vỡ thành tế bào của vi trùng, bào tử và nang của chúng.

Hơn nữa, khi PAA thâm nhập vào tế bào, nó có thể oxy hóa các enzym thiết yếu, làm suy giảm sự vận chuyển của các phân tử và các quá trình sinh hóa quan trọng.

Thời gian khử trùng đã được thiết lập trong một số năm, nhưng trong một số nghiên cứu nhất định, người ta đã quan sát thấy rằng điều trị bằng PAA gây ra những thay đổi về hình dạng của tế bào chỉ sau 5 phút, với sự hình thành các túi hoặc chỗ phồng trong thành tế bào. vi khuẩn, và sự sụp đổ của cấu trúc tế bào của vi sinh vật sau 30 phút.

Mặc dù PAA nổi bật về tốc độ của nó, các nhà nghiên cứu đã khuyến nghị đánh giá lại thời gian được thiết lập trong các quy trình làm sạch và khử trùng, tăng chúng cho hầu hết các chất khử trùng cấp cao, để đảm bảo hiệu quả tổng thể của chúng.

Một trong những mặt tiêu cực của PAA là có một số mầm bệnh chống lại nó không hiệu quả lắm, chẳng hạn như nang Giardia lamblia và Cryptosporidium parvum (ký sinh trùng có thể gây tiêu chảy hoặc các bệnh đường ruột khác).

Trong xử lý nước thải

Hiệu quả khử trùng của PAA trong nước thải đô thị hoặc nước thải công nghiệp đã được nghiên cứu trong hơn 30 năm.

Nhà máy xử lý nước dư. Tác giả: Michal Jarmoluk. Nguồn: Pixabay.

Trong số các ưu điểm của nó là hoạt động diệt khuẩn phổ rộng của nó ngay cả khi có mặt chất hữu cơ, cũng như thực tế là nó không tạo ra các sản phẩm thứ cấp có hại cho môi trường.

Hiệu quả của hoạt động này dường như phụ thuộc vào lượng chất hữu cơ có trong nước thải, loại và số lượng vi sinh vật cần loại bỏ, nồng độ PAA trong nước được xử lý, độ pH và thời gian xử lý.

Trong một số trường hợp, PAA đã được chứng minh là tốt hơn so với natri hypoclorit để khử trùng nước thải ở vùng khí hậu nhiệt đới và có hiệu quả chống lại vi rút dịch tả, trong số nhiều mầm bệnh khác.

Tuy nhiên, một trong những điểm tiêu cực là do axit axetic còn lại sau khi khử trùng, nước thải đầu ra chứa nhiều chất hữu cơ, làm tăng nguy cơ vi sinh vật phát triển mới.

Mặt khác, nó là một sản phẩm đắt tiền, vì vậy nó chưa có tính cạnh tranh cao, ví dụ như natri hypoclorit do khía cạnh này.

Trong ngành công nghiệp thực phẩm

Bởi vì nó là một chất oxy hóa mạnh, nó rất hiệu quả chống lại vi sinh vật ở nhiệt độ thấp và điều này đã dẫn đến việc sử dụng rộng rãi nó như một chất diệt khuẩn và diệt nấm trong chế biến thực phẩm và đồ uống.

Điều này bao gồm các nhà máy chế biến thịt và gia cầm, sữa, nhà máy bia, nhà máy rượu hoặc nhà máy rượu và nhà máy sản xuất nước giải khát. Ở tất cả những nơi này, PAA được áp dụng vì nó là lý tưởng để làm sạch tại chỗ (tại chỗ).

Các enzym được tìm thấy trong một số thực phẩm như peroxidase và catalase, có tác dụng vô hiệu hóa hydrogen peroxide H ₂ O ₂ , không có tác dụng có hại đối với axit peracetic. Dư lượng protein cũng không làm hại nó.

Do thực tế là PAA trong thực phẩm phân hủy thành axit axetic và hydrogen peroxide, nên nó được coi là an toàn để sử dụng trong các ứng dụng mà thực phẩm không được rửa.

Nó phục vụ như một chất khử trùng và khử trùng cho các bể chứa bằng thép không gỉ và thủy tinh, đường ống và xe tải chở dầu, phục vụ cho việc vận chuyển và lưu trữ đồ uống.

Thùng thép không gỉ để chứa bia. Tác giả: Roberta Keiko Kitahara Santana. Nguồn: Unsplash.

Đặc tính của nó là tạo ra các sản phẩm không độc hại và ở độ pha loãng cao không tạo ra hương vị hoặc mùi, chúng tiết kiệm thời gian và tiền bạc cho các ngành công nghiệp này.

Trong ngành công nghiệp giấy và bột giấy

Axit peracetic là một chất không chứa clo quan trọng trong công nghệ tẩy trắng trong ngành công nghiệp bột giấy.

Một số tác giả coi axit peracetic là một dẫn xuất hoạt hóa của H ₂ O ₂ , trong đó một trong các hydro của nó đã được thay thế bằng nhóm acyl CH ₃ C (= O) -.

Kết quả là axit peracetic phản ứng với các chất hữu cơ ở mức độ lớn hơn H ₂ O ₂ và nó có thể được sử dụng trong các phản ứng oxy hóa ở điều kiện nhẹ hơn so với H ₂ O ₂ .

Trong điều kiện trung tính hoặc kiềm vừa phải, ion peracetat CH ₃ C (= O) OO- là một nucleophile mạnh (nó bị thu hút bởi các nguyên tử thiếu điện tử), nó loại bỏ chọn lọc các tế bào sắc tố hoặc các hợp chất có màu có trong bột giấy.

Điều này cho phép các ngành công nghiệp này có một chất tẩy trắng rất hiệu quả và dư lượng của chúng không gây ô nhiễm nước thải đầu ra của họ.

Trong sản xuất các hợp chất hóa học khác

Axit peracetic đóng vai trò như một chất oxy hóa để điều chế các hợp chất epoxy, như một chất xúc tác để tạo ra nhựa polyester và để thu được caprolactam và glycerol.

Trong việc thu hồi polyme để tái chế

Một số nhà nghiên cứu đã tìm cách khôi phục các vật liệu hữu ích bằng cách xử lý một số chất thải cao phân tử bằng các dung dịch PAA.

Quá trình này được thực hiện bằng cách oxy hóa một số chất thải polyme được gia cố bằng sợi carbon từ các hoạt động hàng không vũ trụ, với các dung dịch axit axetic băng và hydro peroxit.

Bằng cách này, axit peracetic được tạo ra tại chỗ, có tác dụng phân hủy nhựa epoxy đến 97%, để lại sợi carbon nguyên vẹn.

Sau đó, bằng cách chưng cất, hơn 90% axit axetic được thu hồi, dẫn đến sự phân hủy tiếp tục của polyme tạo ra các hợp chất béo và phenol có thể thu hồi được.

Sợi carbon thu được sạch và duy trì độ dài và độ bền kéo của nó tương đương với sợi nguyên sinh.

Sợi carbon. Cjp24. Nguồn: Wikipedia Commons.

Quá trình được thực hiện trong điều kiện nhẹ nhàng, không thải khí nên thân thiện với môi trường.

Trong tiệm giặt là

Do khả năng oxy hóa của các hợp chất màu, axit peracetic được sử dụng trong tẩy quần áo. Trong những trường hợp này, người ta dùng hỗn hợp tetra-axetyl-etylendiamin với H ₂ O ₂ trong môi trường kiềm để thu được chất này tại chỗ.

Phạm vi ứng dụng của nó rất rộng, vì nó có thể được sử dụng trong các vùng nước cứng hoặc những vùng nước có chứa tỷ lệ muối canxi và magiê cao, ở độ pH từ 3,0 đến 7,5 và nhiệt độ từ 0 đến 40ºC.

Rủi ro

Axit peracetic hoặc PAA có thể ăn mòn cao. Nó gây kích ứng mạnh cho da và mắt.

Nếu dung dịch của nó được uống vào, nó sẽ gây ăn mòn màng nhầy của miệng, họng, thực quản và đường tiêu hóa, gây đau và khó nuốt.

Nếu hít phải hơi của nó, sẽ xảy ra kích ứng đường hô hấp và nếu hít phải kéo dài sẽ xảy ra phù nề ở phổi.

Các dung dịch chứa hơn 15% PAA bắt đầu thể hiện ở một mức độ nào đó không ổn định và dễ nổ và cần tránh va đập hoặc rung lắc. Chúng có thể phân hủy một cách bùng nổ. Nếu nồng độ PAA trong dung dịch vượt quá 56%, nó có thể phát nổ do axit axetic bay hơi dữ dội.

Nên tránh nhiệt. Nó được coi là một chất lỏng dễ cháy. Sự phân hủy của nó diễn ra dữ dội với một vụ nổ ở 110ºC. Nó nên được bảo quản ở những nơi mát mẻ, tốt nhất là trong tủ lạnh, hoặc những nơi rất thông gió.

Nó có tính oxy hóa mạnh, do đó nguy hiểm khi tiếp xúc với các vật liệu hữu cơ. Khi bảo quản, nó phải được cách ly với các hợp chất khác, đặc biệt là các hợp chất hữu cơ, dễ cháy, dễ cháy hoặc dễ oxy hóa. Nó phải được tách khỏi axit, kiềm và kim loại nặng.

Khi đun nóng để phân hủy, nó tỏa ra khói có vị chát và khét, gây khó chịu cho mắt, mũi và họng.

Nếu bị đổ, không được phép chảy vào cống rãnh vì chúng gây nguy cơ cháy nổ.

Như các biện pháp phòng ngừa để xử lý, chúng tôi khuyên bạn nên đeo găng tay cao su và quần áo bảo hộ, che mặt hoặc bảo vệ mắt (kính bảo hộ hoặc kính bảo hộ), bảo vệ đường hô hấp và không ăn, uống hoặc hút thuốc trong khi làm việc với các dung dịch của chúng.

Người giới thiệu

1. Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ. (2019). Axit peracetic. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
2. Das, M. và cộng sự. (2018). Một phương pháp hiệu quả để tái chế chất thải CFRP sử dụng axit peracetic. Hóa học & Kỹ thuật Bền vững ACS. Đã khôi phục từ pubs.acs.org.
3. Chino, T. và cộng sự. (2017). Tác dụng diệt khuẩn nhanh về hình thái của axit peracetic, một chất khử trùng mức độ cao, chống lại màng sinh học Staphylococcus aureus và Pseudomona aeruginosa trong ống. Antimicrob Kiểm soát Nhiễm trùng. 2017: 6: 122. Được khôi phục từ ncbi.nlm.nih.gov.
4. Pan, GX và cộng sự. (1999). Khả năng phản ứng của Axit Ferulic và các dẫn xuất của nó đối với Hydrogen Peroxide và Axit Peracetic. J. Agric. Food Chem. 1999, 47, 3325-3331. Đã khôi phục từ pubs.acs.org.
5. Kitis, Mehmet. (2004). Khử trùng nước thải bằng axit peracetic: đánh giá. Môi trường Quốc tế 30 (2004) 47-55. Được khôi phục từ sciricalirect.com.