اسید پراکسی استیک (وین اکساید)

اسید پراکسی استیک (Peracetic Acid) که با نام‌های دیگر مانند پراستیک اسید یا وین اکساید نیز شناخته می‌شود، یک ترکیب آلی با فرمول شیمیایی CH₃​CO₃H است که بعنوان یک ماده ضد عفونی کننده و اکسید کننده قوی شناخته شده است.

این ماده که در ابتدا در قرن نوزدهم کشف شد و بدلیل ویژگیهای منحصر به فرد خود، امروزه در صنایع مختلف مانند صنایع غذایی، بهداشتی، دارویی، تصفیه آب و کشاورزی کاربرد گسترده‌ای دارد. اسید پراکسی استیک بعنوان جایگزینی برای ترکیبات کلردار مطرح شده و بدلیل سازگاری بیشتر با محیط زیست، توجه بسیاری را به خود جلب کرده است.

تاریخچه کشف اسید پراکسی استیک

اسید پراکسی استیک نخستین‌بار در سال 1858 توسط یک شیمیدان فرانسوی به نام هنری دورل کشف شد. او این ماده را از ترکیب اسید استیک و پراکسید هیدروژن بدست آورد. در ابتدا این ترکیب فقط به عنوان یک ماده شیمیایی آزمایشگاهی شناخته می‌شد، اما به مرور و با پیشرفت تکنولوژی، به خاطر خاصیت ضد عفونی کنندگی قوی‌اش مورد توجه قرار گرفت.

در نیمه قرن بیستم، از این اسید بیشتر در صنایع کاغذسازی و نساجی برای سفید کردن الیاف استفاده می‌شد. اما از دهه 1980 به بعد، نقش آن در ضد عفونی کردن سطوح و تجهیزات در صنایع پزشکی و غذایی پررنگ‌تر شد. رفته رفته استفاده از آن در تصفیه آب، ضدعفونی سبزیجات، میوه‌ها، تجهیزات فرآوری غذا و حتی در کشاورزی، گلخانه‌ها، دامداری و پرورش آبزیان گسترش یافت. دلیل این گسترش، تجزیه‌پذیری طبیعی آن و اثربخشی بالا در برابر انواع باکتری‌ها، قارچ‌ها و ویروس‌ها بود، بدون آنکه ترکیبات سمی و مضر باقی بگذارد.

ساختار، خواص فیزیکی و شیمیایی وین اکساید

از نظر فیزیکی، اسید پراکسی استیک مایعی بی‌رنگ تا زرد روشن است که بویی تند و نافذ شبیه به سرکه یا کلر دارد. این ماده فرار و ناپایدار بوده و در دماهای بالا یا در حضور فلزات سنگین براحتی تجزیه می‌شود. نقطه جوش آن 110 درجه سانتیگراد بوده و در آب، الکل و اتر کاملاً محلول است. همچنین بخاطر پیوند پراکسیدی (O–O) در ساختار خود، ناپایدار و مستعد انفجار در غلظت‌های بالا است، بنابراین اغلب بصورت رقیق‌شده (5 تا 15%) استفاده می‌شود.

از نظر شیمیایی، اسید پراکسی استیک یک اکسید کننده بسیار قوی است. ساختار آن شامل یک گروه پراکسی (–OOH) متصل به گروه استیل است که آن را قادر می‌سازد تا بسرعت با ترکیبات آلی و معدنی واکنش دهد. همچون دستگاه ازن ساز در تماس با میکروارگانیسم‌ها، دیواره سلولی را تخریب کرده و آنها را نابود می‌کند. همچنین به‌دلیل قدرت اکسیدکنندگی بالایش، می‌تواند بوی بد، مواد آلی پیچیده و فلزات سنگین را نیز اکسید کرده و بی‌اثر سازد.

نکته مهم دیگر این است که پس از واکنش، به مواد بی‌خطر مثل اسید استیک، آب و اکسیژن تجزیه شده و بنابراین پسماند خطرناک از خود باقی نمی‌گذارد. همین ویژگی، آن را به یکی از مواد ایده‌آل برای ضدعفونی در صنایع حساس تبدیل کرده است.

کاربردهای اسید پراکسی استیک

مهم‌ترین کاربردهای آن عبارتند از:

اسید پراکسی استیک در صنایع مواد غذایی بعنوان یک ماده ضد عفونی کننده قوی، نقشی حیاتی در ضد عفونی تجهیزات فرآوری، نوار نقاله‌ها، مخازن استیل و ظروف بسته بندی ایفا می‌کند. همچنین از این ماده برای شست و شوی میوه‌ها، سبزیجات، گوشت و مرغ استفاده می‌شود، بدون اینکه طعم، رنگ یا بوی آن‌ها تحت تأثیر قرار گیرد.

این ماده در مراحل پایانی تصفیه فاضلاب شهری یا صنعتی برای نابودی عوامل بیماری‌زا مانند باکتری‌ها، ویروس‌ها و انگل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در سیستم‌های تأمین آب آشامیدنی نیز بعنوان جایگزین مناسبی برای کلر مطرح است، چرا که برخلاف دستگاه کلرزن، محصولات جانبی مضر و سرطان‌زا مانند تری‌هالومتان‌ها تولید نمی‌کند. همچنین در استخرهای شنا، چشمه‌های آب‌گرم و برجهای خنک کننده صنعتی برای کنترل رشد میکروارگانیسم‌ها کاربرد دارد.

اسید پراکسی استیک در ضد عفونی و استریلیزاسیون ابزار پزشکی و سطوح عملکرد بسیار مؤثری دارد و حتی در حضور مواد آلی نیز توانایی نابودی عوامل بیماری‌زا را حفظ می‌کند. این ماده برای استریلیزاسیون ابزارهایی که به حرارت حساس هستند، مانند اندوسکوپ‌ها و تجهیزات جراحی، استفاده می‌شود. همچنین برای ضد عفونی سطوح تماس بالا، لباس‌های بیمارستانی و اتاق‌های عمل بسیار مناسب است و نسبت به برخی جایگزین‌ها مانند فرمالدهید، ایمنی بالاتری دارد.

اسید پراکسی استیک در کشاورزی مدرن و تولید محصولات ارگانیک برای ضد عفونی خاک، آب آبیاری و تجهیزات کشاورزی به‌کار می‌رود. این ماده با نابودی عوامل بیماری‌زای قارچی و باکتریایی می‌تواند به کنترل بیماری‌های گیاهی کمک کند، بدون اینکه آثار مخربی بر روی محیط‌زیست یا محصول نهایی باقی بگذارد. همچنین در گلخانه‌ها برای ضدعفونی گل‌ها، گلدان‌ها و سیستم‌های آبیاری قطره‌ای کاربرد دارد و در کشاورزی ارگانیک نیز مجاز شمرده می‌شود.

اسید پراکسی استیک صنعت دام و طیور برای ضد عفونی سالن‌های پرورش، تجهیزات شیردوشی، تانک‌های نگهداری شیر و حتی آب مصرفی حیوانات استفاده می‌شود. این ماده بدون باقی گذاشتن اثرات سمی، می‌تواند بار میکروبی محیط را کاهش داده و از شیوع بیماری‌هایی مانند سالمونلا یا کلستریدیوم جلوگیری کند. همچنین برای ضد عفونی تخم‌مرغ‌ها قبل از انبار یا حمل‌ و نقل بسیار مناسب است.

اسید پراکسی استیک برای ضد عفونی تجهیزات تولید دارو، ظروف بسته‌بندی و سطوح کار در اتاق‌های تمیز استفاده می‌شود. این ماده بخاطر قابلیت تجزیه طبیعی و عدم تولید باقیمانده مضر، در تولید محصولات آرایشی مانند کرم‌ها، ژل‌ها و محلول‌های شستو شو نیز کاربرد دارد. همچنین گاهی در ترکیب محصولات ضد عفونی کننده پوست یا سطوح مصرفی قرار می‌گیرد.

در فرآیند سفیدگری پارچه‌ها و تولید کاغذ، اسید پراکسی استیک بعنوان یک عامل سفید کننده مؤثر و کم‌خطر استفاده می‌شود. این ماده می‌تواند بدون آسیب رساندن به الیاف سلولزی، سفیدی مورد نظر را ایجاد کند. همچنین در پالایش خمیر کاغذ از آن برای حذف میکروارگانیسم‌ها و کاهش آلودگی‌های میکروبی بهره گرفته می‌شود.

هر چند استفاده خانگی از اسید پراکسی استیک به‌دلیل قدرت بالای آن محدود است، اما در برخی محصولات تجاری ضد عفونی کننده برای مصارف عمومی دیده می‌شود. بعنوان مثال در شست و شوی صنعتی ظروف، ماشین‌های ظرف‌شویی رستورانی، ضد عفونی تجهیزات آشپزخانه صنعتی از آن استفاده می‌شود. همچنین در محیط‌های عمومی مانند مدارس، رستوران‌ها و هتل‌ها برای ضد عفونی کف‌پوش‌ها، دیوارها و تجهیزات آشپزی مناسب است.

روش های تولید اسید پراکسی استیک

اسید پراکسی استیک یک ترکیب شیمیایی است که به عنوان یک ماده اکسید کننده و ضد عفونی کننده در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. این ترکیب به طور خاص به دلیل خاصیت ضد میکروبی و ضدعفونی‌کنندگی در صنایع مختلف، از جمله کشاورزی، صنایع غذایی و تصفیه آب، مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش‌های مختلفی برای تولید اسید پراکسی استیک وجود دارد که در ادامه توضیح می‌دهیم:

روش سنتز از واکنش اسید استیک و هیدروژن پراکسید

این روش رایج‌ترین روش تولید اسید پراکسی استیک است. در این فرآیند، اسید استیک و هیدروژن پراکسید تحت شرایط خاصی با یک کاتالیزور مناسب واکنش می‌دهند و اسید پراکسی استیک تولید می‌شود. این واکنش به صورت زیر است:

CH₃​COOH+H₂​O₂​→CH₃​CO₃H+H₂​O

در این واکنش:

• اسید استیک (CH₃​COOH) به عنوان یکی از واکنش‌دهنده‌ها عمل می‌کند.
• هیدروژن پراکسید (H₂​O₂) دیگر واکنش‌دهنده است.
• اسید پراکسی‌استیک (CH₃​CO₃H) و آب (H₂​O) به عنوان محصولات واکنش تولید می‌شوند.

این واکنش به طور معمول در دمای پایین (30 تا 40 درجه سانتیگراد) و با استفاده از کاتالیزورهای خاص انجام می‌شود. کاتالیزورهای معمول شامل نمک‌های فلزی مانند سولفات آهن یا استات منگنز هستند.

روش فرآیند پیوسته

در این روش، ترکیب اسید استیک و هیدروژن پراکسید در یک راکتور پیوسته واکنش می‌دهند. این فرآیند به گونه‌ای طراحی می‌شود که واکنش‌ها به طور مداوم در جریان هستند و محصول به سرعت تولید می‌شود. این روش برای تولید مقادیر زیاد اسید پراکسی‌استیک در مقیاس صنعتی مناسب است.

روش‌های دیگر شامل استفاده از کاتالیزورهای نوین

در برخی از تحقیقات جدید، تلاش‌هایی برای استفاده از کاتالیزورهای نوین انجام شده است که باعث افزایش بازده و کاهش زمان واکنش می‌شود. این کاتالیزورها می‌توانند شامل مواد خاصی مانند نانوذرات فلزی یا کاتالیزورهای آلی باشند که در دما و فشار پایین‌تری عملکرد بهتری دارند.

روش‌های الکتروشیمیایی

در برخی از پژوهش‌ها، تولید اسید پراکسی استیک با استفاده از فرآیندهای الکتروشیمیایی مطرح شده است. در این روش، هیدروژن پراکسید به صورت الکتروشیمیایی تولید شده و سپس با اسید استیک ترکیب می‌شود. این روش هنوز در مراحل تحقیقاتی است و به دلیل پیچیدگی‌های فنی و هزینه‌های بالا در مقیاس صنعتی کمتر استفاده می‌شود.

مزایای اسید پراکسی استیک

• قادر به نابود کردن انواع باکتری‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها و اسپورها در مدت زمان کوتاه.
• قابل تجزیه به آب، اکسیژن و اسید استیک، بدون باقی‌مانده مضر برای محیط زیست یا انسان.
• برخلاف بسیاری از ضد عفونی کننده‌ها، اثربخشی آن در محیط‌های آلوده به چربی، خاک و خون کاهش نمی‌یابد.
• پس از استفاده، طعم، بو یا رنگی بر روی سطوح باقی نمی‌گذارد، مناسب برای صنایع غذایی.
• نسبت به سایر ضد عفونی کننده‌های قوی، در دوزهای مناسب کمتر به تجهیزات و سطوح آسیب می‌زند.
• بعد از استفاده براحتی تجزیه می‌شود و خطراتی مانند تری‌هالومتان‌ها (ترکیبات مضر) را ایجاد نمی‌کند.
• در دماهای پایین هم اثر ضد عفونی کنندگی دارد که این ویژگی در برخی صنایع اهمیت دارد.

چالش‌های استفاده از اسید پراکسی استیک

اسید پراکسی استیک یکی از ترکیبات شیمیایی است که در بسیاری از صنایع، از جمله صنایع غذایی، دارویی و بهداشتی، به عنوان ضد عفونی کننده و گندزدا استفاده می‌شود. اما استفاده از آن محدودیت‌هایی دارد که به شرح زیر است:

• اسید پراکسی استیک در غلظت‌های بالا می‌تواند برای انسان‌ها و حیوانات سمی باشد. تماس مستقیم با پوست یا چشم‌ها می‌تواند آسیب‌زا باشد. استنشاق بخارات آن نیز می‌تواند مشکلات تنفسی ایجاد کند.
• وین اکساید می‌تواند در دماهای بالا تجزیه شود و مواد شیمیایی خطرناکی مانند پراکسید هیدروژن و استیک اسید تولید کند. این تجزیه‌ها می‌توانند محیط زیست را آلوده کرده و خطراتی برای سلامتی ایجاد کنند.
• در برخی از فرایندهای صنعتی که نیاز به دوز دقیق ضد عفونی کننده دارند، استفاده از اسید پراکسی استیک می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. دوز نادرست ممکن است تأثیر ضدعفونی‌کنندگی آن را کاهش دهد یا موجب آسیب به محصولات شود.
• اسید پراکسی استیک ممکن است با برخی مواد شیمیایی دیگر واکنش نشان دهد و ترکیبات خطرناکی تولید کند. این مورد به ویژه در صنعت داروسازی یا در شرایطی که مواد شیمیایی حساس هستند، مهم است.
• این ماده شیمیایی به طور کلی هزینه بالاتری نسبت به برخی از مواد ضد عفونی کننده دیگر دارد که این می‌تواند در صنایع بزرگ و تولیدی برای هزینه‌های عملیاتی چالش‌ساز باشد.
• اسید پراکسی استیک در دماهای بالا ناپایدار است و ممکن است تجزیه شود. به همین دلیل، استفاده از آن در دماهای بالا نیاز به احتیاط بیشتری دارد.

نکات ایمنی استفاده از وین اکساید

استفاده از اسید پراکسی استیک به دلیل خاصیت اکسید کنندگی قوی، نیازمند رعایت نکات ایمنی ویژه‌ای است. این ماده بطور گسترده در ضد عفونی کردن تجهیزات، صنایع غذایی، پزشکی و تصفیه آب کاربرد دارد. در ادامه، نکات ایمنی مهم در استفاده از اسید پراکسی استیک را توضیح می دهیم.

• اسید پراکسی استیک ماده‌ای بسیار خورنده و اکسیدکننده است. تماس آن با پوست، چشم یا مجاری تنفسی می‌تواند باعث سوختگی و تحریک شدید شود. همچنین بوی تند آن می‌تواند آزاردهنده و خطرناک باشد. در غلظت‌های بالا، قابلیت اشتعال نیز دارد.
• برای کار با این ماده باید از دستکش مقاوم، عینک ایمنی، ماسک تنفسی و لباس محافظ استفاده شود تا از تماس مستقیم با پوست و استنشاق بخارات آن جلوگیری شود.
• استفاده از اسید پراکسی استیک باید در محیطی با تهویه قوی انجام شود. در محیط‌های بسته، هواکش یا هود شیمیایی الزامی است تا بخارات تجمع پیدا نکنند.
• این ماده باید در ظروف درب‌دار، دور از نور، گرما و مواد اشتعال‌زا نگهداری شود. تماس با مواد ناسازگار ممکن است باعث واکنش‌های خطرناک شود. برای نگهداری و حمل آن از مخزن اسید مقاوم به خوردگی مانند مخزن پلی اتیلن یا ظروف ضد زنگ مخصوص مواد شیمیایی باید استفاده شود.
• از ترکیب اسید پراکسی استیک با آمونیاک، کلر، الکل یا هیدروژن پراکسید غلیظ خودداری کنید، چون ممکن است منجر به انفجار یا تولید گاز سمی شود.
• در صورت تماس با پوست یا چشم، سریعاً با آب شسته و به پزشک مراجعه شود. در صورت نشت، محل را تخلیه کرده و ماده را با جاذب مناسب پاکسازی کنید.
• تمام افرادی که با این ماده کار می‌کنند باید آموزش دیده و با خطرات، اقدامات اولیه و استفاده از تجهیزات ایمنی آشنا باشند.

قیمت اسید پراکسی استیک

عوامل موثر بر قیمت اسید پراکسی استیک عبارتند از:

• هر چه غلظت وین اکساید بیشتر باشد (مثلاً 5%، 15% یا 35%)، قیمت آن نیز بالاتر می‌رود چون ماده مؤثر بیشتری دارد.
• نوع صنعتی اسید پراکسی استیک ارزان‌تر است و برای ضد عفونی عمومی کاربرد دارد، اما انواع غذایی و پزشکی خالص‌ترند و قیمت بالاتری دارند.
• خرید عمده و بشکه‌های بزرگ‌تر باعث کاهش قیمت هر لیتر می‌شود، در حالیکه بسته‌های کوچک‌تر گران‌تر تمام می‌شوند.
• اسید پرتکسی استیک وارداتی معمولاً گرانتر و کیفیت بهتری دارد. تولیدات داخلی ارزان‌ترند و سریع‌تر قابل تأمین هستند.
• برای مدل وارداتی، تغییرات نرخ دلار یا یورو تأثیر مستقیم بر قیمت نهایی دارد.
• به‌دلیل خاصیت خورندگی و ناپایداری، حمل و نگهداری آن هزینه‌بر است و روی قیمت اثر می‌گذارد.
• در زمان‌هایی مثل دوران کرونا که تقاضا افزایش می‌یابد، قیمت بالا می‌رود. در زمان‌های عادی، ثبات بیشتری دارد.
• اسید پراکسی استیک حاوی پایدار کننده یا ترکیب با هیدروژن پراکسید عملکرد بهتر و قیمت بالاتری دارد.

مخزن نگهداری وین اکساید می بایست از مخازن ضد خوردگی و ضد اسید باشد؛ چنانچه علاقه دارید در مورد مخزن ذخیره اسید پراکسی استیک اطلاعات کسب نمائید حتما صفحه مخزن اسید را مطالعه کنید تا با انواع ظورف نگهداری و حمل آن آشنا شوید.