四种洗消剂对盐酸危险化学品洗消效能评价研究

刘鲁楠，毕 波，卢林刚，徐晓楠，邵高耸

(武警学院 a.研究生队； b.消防工程系； c.科研部，河北 廊坊 065000)

四种洗消剂对盐酸危险化学品洗消效能评价研究

刘鲁楠a，毕 波b，卢林刚c，徐晓楠b，邵高耸c

(武警学院 a.研究生队； b.消防工程系； c.科研部，河北 廊坊 065000)

选用自来水、生理盐水、3%碳酸氢钠溶液、敌腐特灵等四种洗消剂，考察其对盐酸危险化学品的洗消效果。通过系统研究溶液pH和洗消剂用量、洗消时间的关系，得出洗消效果由优到劣依次为3%碳酸氢钠、敌腐特灵、自来水和生理盐水。通过对盐酸危险化学品的洗消动力学研究，发现洗消过程均由快速洗消和缓慢洗消两部分构成。从洗消效果，皮肤自身性质，洗消剂的pH值、渗透压、安全性等方面综合分析，敌腐特灵洗消剂是皮肤洗消的最优选择。

洗消剂；盐酸危险化学品；皮肤洗消

0 引言

盐酸作为一种重要的化工原料，在生产、储存、运输和使用过程中由于使用不当或操作疏忽就会发生化学品事故。由于盐酸具有很强的刺激性和腐蚀性，一旦和皮肤的角质层接触，就会引起皮肤内部组织的坏死，在血管中形成血栓，并常会伴随着皮肤表面温度的升高，这会加速酸性物质向体内的渗透，所以屡见盐酸对人体造成损伤的报道[1]。因此，事故发生后如何避免盐酸向体内的渗透，减少对人体的伤害，挽救生命，第一时间对人员进行救助成为消防部队对人员洗消的重要任务。对酸性物质的洗消常使用水系洗消剂、碱型洗消剂，还有法国普利沃公司生产的敌腐特灵洗消剂[2-3]。但是这几类洗消剂对盐酸的洗消效果，洗消动力学过程等问题，目前还没有相关报道，洗消效能对比分析缺乏数据支撑，因此本文将系统研究四种洗消剂对于盐酸危险化学品的洗消效果，探究洗消动力学过程，最后从洗消机理等角度综合分析并优选出最佳洗消剂。

1 试验部分

1.1 试验材料与仪器

敌腐特灵，法国普利沃公司；生理盐水，辰欣药业股份有限公司；盐酸，北京北化工精细化学品有限公司，分析纯；碳酸氢钠，天津天力化学试剂有限公司，分析纯。

920pH酸度计，上海般特仪器有限公司；HJ-6磁力加热搅拌器，金坛市科兴仪器厂。

1.2 洗消试验测定

1.2.1 对不同浓度盐酸的洗消效果

配制0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mol·L-1不同浓度的HCl溶液。取4组3 mL的HCl溶液加入不同的烧杯中，向每组中分别缓慢滴加自来水、生理盐水、3%碳酸氢钠溶液和敌腐特灵洗消剂，直至pH值达到人体可接受的范围时止(pH=5)，此时记录洗消剂的用量。0.1～0.5 mol·L-1的盐酸溶液均按上述试验步骤进行。

1.2.2 对不同浓度盐酸的洗消动力学

配制0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mol·L-1不同浓度的HCl溶液。取4组3 mL的HCl溶液加入不同的烧杯中，分别将20 mL的自来水、生理盐水、3%碳酸氢钠溶液和敌腐特灵洗消剂一次性加入烧杯中，检测溶液pH值和洗消时间之间的关系。0.1～0.5 mol·L-1的盐酸溶液均按上述试验步骤进行。

2 结果与讨论

2.1 对不同浓度的盐酸的洗消效果

用自来水、生理盐水、3%碳酸氢钠溶液和敌腐特灵，对0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mol·L-1的盐酸进行洗消，洗消剂用量和pH关系如图1～4所示。

图1 自来水洗消盐酸溶液的pH和用量的关系

图1表明，自来水作为洗消剂洗消盐酸时，曲线大致呈S型，且曲线随着盐酸浓度的增加而突变明显；洗消曲线分为三个阶段，加速洗消阶段，快速洗消阶段和缓慢洗消阶段。自来水洗消盐酸pH-V曲线的首个突变点发生在pH值达到3时，第二个突变点发生在pH值为5时，pH值在3～5中间为快速洗消阶段，洗消剂用量和pH关系曲线呈近似直线上升，这主要是由于水对于盐酸的稀释作用。

从图2看出，生理盐水对盐酸洗消效果不明显，pH值大致呈先较快后缓慢的上升趋势，生理盐水用量为350.00 mL时，溶液的pH值只能达到3.17，最终不能达到人体可接受的pH值范围内。生理盐水用量为50.00 mL时，洗消后的溶液pH值进入缓慢上升阶段，造成这种现象的原因是生理盐水的主要成分为NaCl，在洗消过程中抑制了水的电离。

图2 生理盐水洗消盐酸的pH和用量的关系

图3 3%碳酸氢钠洗消盐酸的pH与用量的关系

图4 敌腐特灵洗消盐酸的pH与用量的关系

图3表明，3%的碳酸氢钠溶液洗消盐酸时，曲线呈先稳定上升后快速上升趋势，总体而言洗消剂用量较少。3%碳酸氢钠溶液将不同浓度的HCl溶液洗消至pH=5时，洗消剂用量分别为1.40 mL、3.20 mL、3.80 mL、4.90 mL、5.80 mL，不足相同条件下自来水用量的1/50，洗消效果显而易见，主要是因为3%碳酸氢钠溶液作为洗消剂洗消盐酸时为酸碱中和反应，故洗消剂响应迅速且用量较少。

从图4可以看出，敌腐特灵对盐酸的洗消过程分为两步，首先是快速洗消阶段，然后是减速洗消阶段。在pH值升高至5之前均属于快速洗消阶段，敌腐特灵在这段时间内迅速响应，洗消效果明显，在pH值从5上升到6时属于减速洗消阶段，这个阶段洗消剂消耗量变大，pH值上升速率减慢。图4显示在达到人体可接受的范围pH=5时，洗消剂用量分别为3.70 mL、7.10 mL、11.00 mL、14.30 mL和17.80 mL，这主要是由于敌腐特灵对于盐酸的洗消属于螯合反应，敌腐特灵中的螯合分子和HCl中的H+迅速结合发生反应，故洗消效果较好，洗消剂的用量较少[4-5]。

对比图1～4中洗消剂用量和pH的关系看出，对于盐酸的洗消，洗消效果依次是：3%碳酸氢钠>敌腐特灵>自来水>生理盐水。对比四种洗消剂，在洗消达到人体可接收范围内时，3%碳酸氢钠溶液和敌腐特灵都是快速洗消阶段，但是两种洗消剂的洗消机理不同，3%的碳酸氢钠对盐酸的洗消为酸碱中和反应，而敌腐特灵为螯合反应；酸碱中和反应中会放出一定的热量，而且在使用时应严格控制洗消剂的用量，避免造成二次污染。

2.2 对不同浓度的盐酸的洗消动力学

在探讨四种洗消剂对不同浓度的盐酸的洗消动力学时，将20 mL的洗消剂分别加至不同浓度的盐酸溶液中，实时监测pH值和洗消时间的关系，如图5～8所示。

由图5～8可见，四种洗消剂对于盐酸溶液的洗消均分为两个阶段：快速洗消阶段和缓慢洗消阶段，在快速洗消阶段内溶液的pH值随着时间的增长迅速升高，在缓慢洗消阶段，溶液的pH值改变较小。快速洗消阶段在洗消开始后的10 s内完成，随后至洗消平衡时均为缓慢洗消阶段。对比四种洗消剂可见，20 mL的自来水和生理盐水洗消完成后溶液的pH值仍在2左右，具有较强的腐蚀性，不能达到洗消目的；但3%碳酸氢钠溶液在第一时间将溶液洗消至中性，敌腐特灵也能将溶液洗消至人体可接受的范围内，均能有效达到洗消的效果。

图5 自来水洗消盐酸时的pH和时间的关系

图6 生理盐水洗消盐酸时的pH和时间的关系

图7 3%碳酸氢钠洗消盐酸时的pH和时间的关系

2.3 四种洗消剂洗消效能综合分析讨论

图8 敌腐特灵洗消盐酸时的pH和时间的关系

选择最佳皮肤洗消剂，不仅要从洗消效果进行分析，还应考虑皮肤自身性质和洗消剂的自身性能，如pH值、渗透压、安全性等方面。皮肤表面pH值介于6～7之间，但人体可以接受的pH值为5～9，一旦人体接触的物质超出这个范围，皮肤就会有相应的应激反应，如水肿、发红、发胀，甚至表面温度升高，出现结痂现象等。在pH值介于4～5和9～10之间时，会对皮肤造成一定的刺激性，若pH小于4或者pH大于9时，对皮肤存在一定的腐蚀性。

盐酸的pH小于4，与人体接触时会造成一定的化学伤害，其化学伤害过程分为接触、渗透、反应和灼伤四个阶段，但是如果在渗透之前将盐酸吸出并阻止其与皮肤内的组织细胞发生反应，就不会产生灼伤后遗症，因此在化学伤害的四个阶段中，渗透是决定灼伤严重程度的关键因素。经研究发现，影响渗透的主要因素有化学品的自身性质和浓度、化学品和皮肤的接触时间、发生事故时的环境温度，而化学品和皮肤的接触时间是唯一可控因素。影响渗透的主要因素也就是影响皮肤化学损伤的主要因素[6-7]，因此在化学品事故发生后要选用合适、高效的洗消剂，第一时间对染毒人员的皮肤进行洗消，减少化学物质和皮肤的接触时间。

自来水呈弱碱性，资源丰富易于获取，是最常见的皮肤洗消剂，但是对于盐酸溶液的洗消也存在着很多缺陷，和高浓度的盐酸溶液接触会放出一部分热量加速溶液向皮肤内的渗透，洗消剂用量大，洗消时间不能低于15 min，低渗性液体不能有效阻止盐酸向体内的渗透。生理盐水呈中性，是与体液等渗的液体又经过灭菌处理，亦常用于皮肤的洗消，但是对盐酸的洗消效果不理想，不能达到洗消的目的。3%碳酸氢钠自身具有碱性，对皮肤有刺激性；且洗消机理为酸碱中和反应，反应时会放出热量，因此一般不用于人体的皮肤洗消。敌腐特灵的pH值为7.2～7.7，弱碱性，和皮肤表面环境相似，对皮肤无刺激，并且是高渗性液体，可以有效阻止盐酸溶液向体内的渗透，亦可协助已经渗透入身体的酸性溶液排出体外；经过无菌处理可避免细菌和真菌的感染，可以用于皮肤洗消[8-9]。

通过对比四种不同的洗消剂洗消盐酸的pH和洗消剂用量的关系及pH和洗消时间的关系可见，仅从洗消剂体外洗消效果方面进行评价，由优到劣依次为：3%碳酸氢钠溶液、敌腐特灵、自来水和生理盐水。生理盐水不仅用量大，而且洗消效果不甚理想，不能达到洗消目的。当选用自来水作为洗消剂时，洗消效率虽然较慢，但只要用量足够大，就可以根据水的稀释作用达到洗消效果。3%碳酸氢钠在四种洗消剂中洗消剂用量最少，洗消效率最高，但对盐酸的洗消机理为酸碱中和作用，因此，在使用时应实时监测处置现场的pH值变化，以防止由于洗消剂用量的不当而引起二次污染。敌腐特灵的洗消效率在四种洗消剂中仅次于3%的碳酸氢钠溶液，洗消的机理是螯合基团和酸性基团进行螯合，反应速度较快。综合分析：敌腐特灵是皮肤洗消的最优选择。

3 结论

通过对比不同浓度的盐酸溶液的洗消效果，洗消效果最优的是3%碳酸氢钠溶液；研究盐酸溶液的洗消动力学发现，无论哪种洗消剂，洗消均分为快速洗消和缓慢洗消两个阶段；针对皮肤自身特性进行分析，最适宜皮肤的洗消剂为敌腐特灵。

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(责任编辑 马 龙)

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

公安部技术研究计划重点项目“普适绿色高新洗消剂的研制”(2014JSYJA024)

刘鲁楠(1989— )，女，山东菏泽人，消防材料学专业在读硕士研究生； 毕波(1983— )，女，四川绵阳人，讲师； 卢林刚(1974— )，男，陕西扶风人，教授，主要从事阻燃剂、洗消剂的研究； 徐晓楠(1964— )，女，辽宁辽阳人，教授； 邵高耸(1980— )，女，山东济宁人，讲师。

X131.1

A

1008-2077(2015)06-0022-05