酸性氧化电位水-简述【转】

2019-03-26 10:41:19 336
酸性氧化电位水

酸性氧化电位水 (electrolyzed-oxidizing water ,简称EOW),于20世纪80年代由日本首先研制,因其对MRSA(有"超级病菌"之称的耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌)有显著杀菌效果,而最先用于医药领域。经过多年研究实践,酸性氧化电位水杀菌的高效性、杀菌后无残留毒性、对人体的无害性、对环境的无污染性、利于环保等优点已逐渐被人们所接受。目前,酸性氧化电位水的制备工艺、杀菌机理及在许多领域的推广应用仍是研究的热点。


理化性质
无色透明液体,具有氯味;
氧化还原电位:≥+1100mV ;
pH 值:2.0~3.0;
有效氯含量:50~70mg/L;
主要生成物为次氯酸、氯气、盐酸、活性氧、活性羟基(·OH)、过氧化氢。在室温、密闭、避光的条件下较稳定,而在室温暴露的条件下,不稳定,可自行分解成自来水,故不宜长期保存,最好现用现制备。亦有学者通过特殊制备方法,延长保存时间。



制备原理
EOW制备通常是在特制的离子膜电解槽中,通加一定浓度的食盐水(质量浓度小于10 g/L),在一定电流密度下进行电解。这样在阳极侧得到酸性氧化电位水,其主要成分为氯气、次氯酸、次氯酸根、盐酸、溶解氧和臭氧等。其原理是:阳极主要发生析氯反应、析氧反应。另外,在阴极侧产生碱性电位水,其pH大于11.0,ORP值小于-900 mV,其主要成分为氢气和稀氢氧化钠溶液,具有很强的清洗作用。其阴极反应主要是析氢反应。 [1]
阳极反应:
2H2O == O2 + 4H+ + 4e (1)
2OH- - 2e == 2OH (2)
2OH == (O) + H2O (3)
(O) + O2 == O3 (4)
2Cl- - 2e == Cl2 (5)
Cl2 + H2O == HOCl + HCl (6)
阴极反应:
2H2O + 2e == H2 + 2OH- (7)
Na+ + OH- == NaOH (8)



杀菌机理
人们对酸性氧化电位水作为消毒剂优点的认可,使它在消毒、杀菌领域的应用得到了推广,但至今对酸性氧化电位水杀菌机理存在多种解释,无一定论。一直以来,对酸性氧化电位水杀菌机理的解释都是围绕其理化性质中何种因素对杀菌起决定性作用,并由此诞生了2种杀菌学说,即物理学说和化学学说。


物理学说
物理学说认为酸性氧化电位水的高ORP值和低pH值超出了微生物的生存范围,使微生物的细胞膜电位发生改变,导致细胞通透性增强、细菌肿胀及细胞代谢酶的破坏,细胞内物质溢出、溶解,从而达到杀灭微生物的作用,并且同微生物作用效果与ORP值成正比。然而,徐显干应用不同浓度的硫酸高铈调制出不同ORP值的酸性氧化电位水,并将其分别同枯草杆菌芽孢与普通杂菌作用,结果表明其不含有效氯的高ORP值溶液,对枯草芽孢没有明显的杀灭作用,但对普通杂菌具有明显的杀灭作用,且ORP值越高,杀菌作用越强。另据报道,高ORP值的O3杀菌效果不如只有较低ORP值的酸性氧化电位水,可见高ORP值并不是酸性氧化电位水强效杀菌作用的主要原因。


化学学说
化学学说认为酸性氧化电位水杀菌的主要因素是其复杂的化学因子,即电解产物中具有强氧化性的物质,包括有效氯(HClO和氯的氧化物等)和活性氧(H2O2、O3、·OH和初生态原子氧[O]等),而并非是高ORP值和低pH值。王雪峰等人认为酸性氧化电位水中的活性氧可与氨基发生特异反应,破坏细胞膜并渗透到细胞内,破坏有机物的链状结构,从而使蛋白质及DNA合成受阻,使微生物致死。而丘翠环认为活性氧不稳定,极易损失,保存中的酸性氧化电位水还有杀菌作用,说明活性氧并非杀菌的决定性因素,而且H2O2和O3都含丰富的活性氧,但它们的杀菌能力却远低于酸性氧化电位水。也有研究人员发现,当pH值和ORP值不变时,如果有效氯浓度下降,酸性氧化电位水杀菌能力显著降低;用Na2SO4代替NaCl进行电解,电解出的水杀菌力微弱;用HCl调节NaClO的pH值,并将有效氯浓度配到与酸性氧化电位水的总氧化物浓度相同,发现它们的杀菌能力相同,由此确定酸性氧化电位水中起主要杀菌作用的是有效氯。 [3]
以上2种学说中,研究者较多地是就某一因素对酸性氧化电位水杀菌效果的影响加以实验,最终确定酸性氧化电位水的主导杀菌因素。近年来,人们普遍接受的一种观点是酸性氧化电位水的杀菌作用是各因素协同作用的结果,将各因素综合起来进行分析能较好地解释酸性氧化电位水的杀菌机理。


杀菌时效性
杀菌速效是酸性氧化电位水作为消毒剂的显著优点,Tanaka H等人应用悬液定量杀灭实验发现,酸性氧化电位水对金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、粪肠球菌、绿脓杆菌等菌种的杀灭时间均小于10 s;同白色念珠菌、土曲菌和毛孢子菌作用30 s,杀灭率均大于99.90%。李新武等人将酸性氧化电位水与多种细菌及芽孢作用,对其杀菌时效性进行研究,结果表明即使在有机物干扰下,酸性氧化电位水在短时间内也有非常好的杀菌效果。
居丽雯等人通过实验发现,酸性氧化电位水在5 min内可使含量为10μg/ml的HBsAg转阴,和其他含氯消毒剂或高效氧化剂比较,如目前市售1000 mg/L浓度的84消毒剂及同浓度的ClO2,都需15 min才能使10μg/mL的HBsAg转阴,可见酸性氧化电位水破坏HBsAg的时效性更强。



医疗卫生领域的应用
由于酸性氧化电位水具有杀灭微生物速度快、效果好,对不锈钢无腐蚀,对皮肤黏膜无刺激,使用后很快还原成自来水,不留残毒,有利于环保等特点,只要在使用时充分考虑到使用对象,使用方法和使用场合,合理地使用,即可达到较好的消毒效果。近些年来已应用于医疗卫生领域。 [4]
在医疗卫生领域应用时,主要使用的是连续式生成器,一般在使用现场制造,现用现发生,在不稀释的情况下像自来水那样使用。这种装置每分钟可产生1~2L酸性氧化电位水,需要大量使用时,可做成集中式酸性氧化电位水供给系统。将产生的酸性氧化电位水先放入蔽光的储水箱,并通过铺设蔽光的塑料管道至使用现场,以方便使用。使用集中式供给系统时,生成器和储水箱应放在避光、通风处,在每天使用前应先将存留在管道里的酸性氧化电位水完全放掉。

手的清洗消毒
酸性氧化电位水作为手的清洗消毒液于1997年通过了日本厚生省的认可。使用酸性氧化电位水洗手时,可根据手的污染程度和期望的清洁程度而改变酸性氧化电位水的使用条件。对于卫生洗手,日本目前采用集中式酸性氧化电位水供给系统和自动吸收装置,洗手消毒时,首先用碱性水冲洗10s去除有机物,然后用酸性氧化电位水冲洗20s消毒,停止3s,最后用碱性水冲洗5s起中和手和下水道表面残留的酸性氧化电位水的作用,防止长期使用从而造成手部皮肤损伤和下水道腐蚀。此举使医务工作者卫生洗手非常方便,且起到了预防医院感染的作用,同时减少了使用消毒剂造成的对手部皮肤的损害。

创口、创面的消毒
酸性氧化电位水可以较好地控制感染,保持创面清洁,促进肉芽的形成,对于植皮存活比较困难的感染创面进行手术前的消毒处理,是非常有效的。酸性氧化电位水作为创口、创面的预防感染的消毒剂,于1994年已获得了世界卫生组织(WHO)的承认,并且在卢旺达维和行动中得到了应用。何晓红应用酸性氧化电位水对350例产后妇女会阴部伤口进行冲洗消毒并与用温开水冲洗后加用庆大霉素注射液或75%乙醇或1/2000苯扎溴铵溶液涂敷的效果进行了比较,结果表明前者效果明显好于后者,应用前者冲洗消毒后伤口无一例感染,伤口愈合时间明显缩短,病人无任何不适感觉。


内窥镜的消毒
酸性氧化电位水对内窥镜消毒的研究始于1993年,该项研究作为日本厚生省的专向研究,并作为内窥镜清洗消毒于1998年通过了日本厚生省的认可。樱井幸弘的研究表明酸性氧化电位水对上消化道内镜和下消化道内镜的消毒效果相同,全过程为7~8min,用酸性氧化电位水对胃镜作1 000次消毒试验,未发现胃镜有损害。高哲平[26]观察了酸性氧化电位水对胃镜的消毒效果,30支胃镜经酸性氧化电位水清洗消毒1min,对胃镜外表面,内表面及胃镜整体上细菌的杀灭率分别为99.88%、98.80%和99.54%。Jun Haeng Lee等应用酸性氧化电位水对内镜进行了消毒,并与2%戊二醛的消毒效果进行了比较,认为酸性氧化电位水优于戊二醛。李建辉酸性氧化电位水对消化内镜消毒效果的研究表明,酸性氧化电位水对胃镜检查后镜身表面的细菌,人工污染与内镜内腔和外表面的幽门螺杆菌以及HBV(HBV DNA阳性血清)有较强的杀灭作用,应用相同的方法酸性氧化电位水消毒作用3分钟,其效果优于2%的戊二醛消毒作用10min。建议具体的使用方法为清洗用水冲洗2min,酶洗3min,清洗用水冲洗30s,然后将内镜浸入酸性氧化电位水中,将酸性氧化电位水出水口与内镜各孔道连接,连续冲洗浸泡消毒3min~5min,再用清洗用水冲洗各孔道及镜体30s,取出后将各孔道水分抽吸干净,将镜体烘干或用无菌布拭干,即可使用。目前不同国家或专业组织对酸性氧化电位水用于消化内镜消毒灭菌所需时间有不同的要求,如国家或专业组织、世界内镜协会、英国、中国、日本分别是2min、5min、5min、3~5min和10s。但对消毒前的预洗、清洗的要求基本是一致的,均要经过预洗—酶清洗液清洗—冲洗—消毒—冲洗过程。

透析机的消毒

N.Tanaka研究了酸性氧化电位水用于血液透析设备的清洗消毒问题,并与常规的消毒方法进行了比较,结果表明:应用酸性氧化电位水自动清洗系统清洗消毒血液透析设备的效果优于200mg/L有效氯和1%乙酸,使用前者清洗消毒后未检测到任何细菌,而使用后两者检测到了假单胞菌属、棒状杆菌属(corynebacterium sp)土壤丝菌属(nocardia sp)和杆状菌属(bacillus sp)且时间缩短1倍。详细消毒方法为透析完毕后,使用反渗水冲洗30min,然后用酸性氧化电位水冲洗消毒20min,停留3分钟,再用反渗水冲洗30min,停留4~6h,使用前再用反渗水冲洗45min。该方法特别适合于较大规模的血透中心。使用酸性氧化电位水清洗系统,可节省时间、水资源及消毒剂的花费,根据日本的计算,100L酸性氧化电位水的花费是60日元,3项节省可使每个病例每月至少可节省费用2000日元。此外酸性氧化电位水还有较好的灭活内毒素的作用。



相关标准法规的制定

2000年日本颁布了《医疗用具承认生成装置强酸性电位水的规格基准》(医疗篇),对强酸性电位水的生成原理,理化指标,杀灭微生物性能,毒理学安全性指标以及使用说明书和广告宣传均作了详细的规定。

2002年又颁布了用于食品加工工业、餐饮及瓜果蔬菜消毒的标准《食品添加物用强酸性电解水使用手册》,将酸性氧化电位水的应用领域扩大到餐饮业和食品加工工业。1999年美国FDA和EPA已对酸性氧化电位水的消毒功能予以认可。

2007年美国APIC内镜清洗消毒培训手册中已将酸性氧化电位水用于消毒。世界内镜协会也将酸性氧化电位水列入内镜清洗消毒用消毒产品。

2002年卫生部将酸性氧化电位水的应用列入了《消毒技术规范》,用于指导内镜的消毒、洗手消毒、皮肤粘膜和环境物体表面的消毒等。

2003年卫生部已将酸性氧化电位水生成器列入我国卫生标准《十·五》规划准项目。

2006年该标准已通过了卫生部标委会的评审。

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