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【技术专题】为什么说次氯酸（HClO）的杀菌能力是次氯酸根（ClO-）的80-100倍？
发布日期：2020.11.20
次氯酸与传统含氯消毒剂在次氯酸占比、杀菌效果、安全性、腐蚀性等方面均存在差异。
次氯酸分子（HClO）与次氯酸根离子（ClO-，传统含氯消毒剂次氯酸钠的主要活性成分）的杀菌能力差异点在哪里呢？
含氯消毒剂的杀菌原理是靠溶于水产生具有杀微生物活性的次氯酸起作用，所以次氯酸的含量在一定程度上决定了含氯消毒剂杀菌能力的强弱。
同等有效氯浓度条件下，次氯酸水的杀菌效果是好于次氯酸钠的。
为了论证以上观点，下面先从几个关键词定义及专业概念说起：
关键词定义
含氯消毒剂 disinfectants with chlorine
溶于水中能产生次氯酸的消毒剂。
次氯酸消毒剂 disinfectants with hypochlorous acid
消毒液原液中含有稳定的次氯酸的消毒剂。
次氯酸钠 Sodium Hypochlorite
次氯酸钠，是钠的次氯酸盐。次氯酸钠与二氧化碳反应产生的次氯酸是漂白剂的有效成分。
电解水 electrolyzed water
将软化水中加入低浓度盐酸和或氯化钠，在有隔膜或无隔膜电解槽中电解后，生成的以次氯酸为主要杀菌成分的酸性水溶液（pH 5.0～6.5）。电解水的主要功能成分都是次氯酸，在一定条件下可稳定保存。
专业概念：
CT值 concentration-time value; CT
消毒剂的浓度和作用时间的乘积，用于比较消毒剂杀菌作用的指标。这个概念很重要，是我们得出结论的重要依据之一。
奇克定律 Chick’s law
奇克之前阐述了消毒过程中的规律，认为消毒过程类似于双分子化学反应，只不过反应物分别是消毒剂与微生物，可以用化学反应速率描述。
自由性氯 Free chlorine
次氯酸分子（HClO）与次氯酸根离子（ClO-）在杀菌原理上存在差异，我们采用日本科学家Fukuzaki教授2006年发表在《Biocontrol Science》上的论文来解释其杀菌原理：
如上图所示，细胞膜表面是带有负电荷的，因此次氯酸根（ClO-，也是带负电荷）不能轻易进入细胞内部，而次氯酸（HClO）是中性小分子，可以穿透细胞膜，进入细胞内部，并与其内部的DNA和线粒体发生反应，使其死亡。这也就在一定程度上解释了同等有效氯的情况下，为什么次氯酸（HClO）的杀菌能力比次氯酸钠（NaClO）强的原因。
进一步，我们再来解释该结论是如何得出的……
通常情况下，消毒剂的消毒速度可以用Chick定律（1908年）来表示，即：
-dN/dt=kN
N：t 时刻活的微生物数量；k为反应速率常数；t为反应时间。
但是在实际使用过程，因为次氯酸水的使用浓度比较低，且次氯酸的消毒效果容易受到有机物的干扰，以及其他试验条件的影响（如温度、pH值、微生物类型等），因此两者的消毒效果差异并不能达到80-100倍的理想值。
但是，这并不影响次氯酸水在使用安全性、环保性上具有的巨大优势，可以说次氯酸水是当前理想的消毒产品之一。
目前次氯酸水已被列入多个标准及规范中使用，其应用范围也正逐步融入人们的生活。
《含氯消毒剂卫生要求》 国家标准：次氯酸消毒剂除了一般含氯消毒剂的功效外，还可以用于室内空气、二次供水设备设施表面、手、皮肤和粘膜的消毒。
次氯酸水列入《现代消毒学进展》：在医疗领域，次氯酸水具有安全、对人体无刺激、杀菌效果好等优势，已应用于手、皮肤黏膜和物体表面等消毒。目前，有学者研究将其应用于口腔杀菌、牙科综合治疗台管路消毒，其对预防牙菌斑附着、缓解口臭以及去除管道生物膜、改善牙科综合治疗台管路卫生环境等具有良好作用。
次氯酸水列入《医疗消毒技术规范》：次氯酸水可以用于空气、地面、表面、织物、诊疗器材、水果蔬菜、二次供水设备设施、食饮具等多种对象的消毒。同时，电解水生成器操作简便，生产效率高，使次氯酸水的导入成本大大降低，因此特别适用于医疗卫生机构、公共场所、教育机构、游泳馆、食品加工企业等有较高卫生、安全要求的场合。
次氯酸分子（HClO）与次氯酸根离子（ClO-，传统含氯消毒剂次氯酸钠的主要活性成分）的杀菌能力差异点在哪里呢？
含氯消毒剂的杀菌原理是靠溶于水产生具有杀微生物活性的次氯酸起作用，所以次氯酸的含量在一定程度上决定了含氯消毒剂杀菌能力的强弱。
同等有效氯浓度条件下，次氯酸水的杀菌效果是好于次氯酸钠的。
为了论证以上观点，下面先从几个关键词定义及专业概念说起：
关键词定义
含氯消毒剂 disinfectants with chlorine
溶于水中能产生次氯酸的消毒剂。
次氯酸消毒剂 disinfectants with hypochlorous acid
消毒液原液中含有稳定的次氯酸的消毒剂。
次氯酸钠 Sodium Hypochlorite
次氯酸钠，是钠的次氯酸盐。次氯酸钠与二氧化碳反应产生的次氯酸是漂白剂的有效成分。
电解水 electrolyzed water
将软化水中加入低浓度盐酸和或氯化钠，在有隔膜或无隔膜电解槽中电解后，生成的以次氯酸为主要杀菌成分的酸性水溶液（pH 5.0～6.5）。电解水的主要功能成分都是次氯酸，在一定条件下可稳定保存。
专业概念：
CT值 concentration-time value; CT
消毒剂的浓度和作用时间的乘积，用于比较消毒剂杀菌作用的指标。这个概念很重要，是我们得出结论的重要依据之一。
奇克定律 Chick’s law
奇克之前阐述了消毒过程中的规律，认为消毒过程类似于双分子化学反应，只不过反应物分别是消毒剂与微生物，可以用化学反应速率描述。
自由性氯 Free chlorine
自由氯是Cl2、HOCl 与OCl-的统称。自由氯是Cl2、HOCl 与OCl-的统称。
在中性条件下，氯气溶于水产生次氯酸（HClO），溶液显示酸性；在碱性条件下，氯气溶于水产生次氯酸根离子（ClO-）。
Fig 1 不同pH值条件下含活性氯水溶液中Cl2、HOCl 与OCl-的存在比例
次氯酸分子（HClO）与次氯酸根离子（ClO-）在杀菌原理上存在差异，我们采用日本科学家Fukuzaki教授2006年发表在《Biocontrol Science》上的论文来解释其杀菌原理：
Fig 2 次氯酸分子（HClO）与次氯酸根离子（ClO-）的杀菌原理差异
如上图所示，细胞膜表面是带有负电荷的，因此次氯酸根（ClO-，也是带负电荷）不能轻易进入细胞内部，而次氯酸（HClO）是中性小分子，可以穿透细胞膜，进入细胞内部，并与其内部的DNA和线粒体发生反应，使其死亡。这也就在一定程度上解释了同等有效氯的情况下，为什么次氯酸（HClO）的杀菌能力比次氯酸钠（NaClO）强的原因。
1948年，英国剑桥大学的Gordon M. F等在亚特兰大的一次学术会议上，发表了题为“Fair G M , Morris J C , Chang S L , et al. The Behavior of Chlorine as a Water Disinfectant[J]. Journal, 1948, 40(10):1051-1061.”的文章，其中明确指出次氯酸根离子（ClO-）的杀菌能力只有次氯酸分子（HClO）的1/80，详情如下：
进一步，我们再来解释该结论是如何得出的……
通常情况下，消毒剂的消毒速度可以用Chick定律（1908年）来表示，即：
-dN/dt=kN
N：t 时刻活的微生物数量；k为反应速率常数；t为反应时间。
Chick定律在应用上有些许局限，因此，Butterfield等在此基础上修正得出了以下经验公式：
其中，C为在时间t=0时消毒剂的浓度
tc为对某种微生物达到指定杀灭率所需要的时间
K,n为试验常数
但是在实际使用过程，因为次氯酸水的使用浓度比较低，且次氯酸的消毒效果容易受到有机物的干扰，以及其他试验条件的影响（如温度、pH值、微生物类型等），因此两者的消毒效果差异并不能达到80-100倍的理想值。
但是，这并不影响次氯酸水在使用安全性、环保性上具有的巨大优势，可以说次氯酸水是当前理想的消毒产品之一。
目前次氯酸水已被列入多个标准及规范中使用，其应用范围也正逐步融入人们的生活。
《含氯消毒剂卫生要求》 国家标准：次氯酸消毒剂除了一般含氯消毒剂的功效外，还可以用于室内空气、二次供水设备设施表面、手、皮肤和粘膜的消毒。
次氯酸水列入《现代消毒学进展》：在医疗领域，次氯酸水具有安全、对人体无刺激、杀菌效果好等优势，已应用于手、皮肤黏膜和物体表面等消毒。目前，有学者研究将其应用于口腔杀菌、牙科综合治疗台管路消毒，其对预防牙菌斑附着、缓解口臭以及去除管道生物膜、改善牙科综合治疗台管路卫生环境等具有良好作用。
次氯酸水列入《医疗消毒技术规范》：次氯酸水可以用于空气、地面、表面、织物、诊疗器材、水果蔬菜、二次供水设备设施、食饮具等多种对象的消毒。同时，电解水生成器操作简便，生产效率高，使次氯酸水的导入成本大大降低，因此特别适用于医疗卫生机构、公共场所、教育机构、游泳馆、食品加工企业等有较高卫生、安全要求的场合。
