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漂白剤は、布地や繊維から色を除去（つまり白くする）（漂白と呼ばれるプロセス）するため、または洗浄後に消毒するために工業的または家庭的に使用される化学製品の総称です。多くの場合、これは「液体漂白剤」とも呼ばれる 次亜塩素酸ナトリウムの希釈溶液を指します。
多くの漂白剤は広範囲の殺菌特性を持っているため、消毒や殺菌に有効です。プールの衛生管理で細菌、ウイルス、藻類を制御するために使用され、無菌状態が求められる多くの場所でも使用されています。また、多くの工業プロセス、特に木材パルプの漂白に使用されています。漂白剤は、カビの除去、雑草の駆除、切り花の寿命の延長など、その他の小さな用途もあります。[1]
漂白剤は、天然色素などの多くの有色の有機化合物と反応して、それらを無色のものに変えることで作用します。ほとんどの漂白剤は酸化剤（他の分子から電子を取り除くことができる化学物質）ですが、一部は還元剤（電子を与える）です。
強力な酸化剤である塩素は、多くの家庭用漂白剤の有効成分です。純粋な塩素は有毒で腐食性のあるガスなので、これらの製品には通常、塩素を放出する次亜塩素酸塩が含まれています。「漂白剤」は通常、次亜塩素酸カルシウムを含む製剤を指します。[要出典]
塩素を含まない酸化漂白剤は、通常、過酸化水素、過炭酸ナトリウム、過ホウ酸ナトリウムなどの過酸化物をベースにしています。これらの漂白剤は、「非塩素系漂白剤」、「酸素系漂白剤」、または「色落ちしない漂白剤」と呼ばれます。 [2]
還元性漂白剤にはニッチな用途があり、例えば二酸化硫黄はガスとして、または亜ジチオン酸ナトリウム[3]や水素化ホウ素ナトリウムの溶液として羊毛の漂白に使用されます。
漂白剤は一般に、意図した着色顔料以外の多くの有機物質と反応するため、繊維、布地、皮革などの天然素材や、デニムのインディゴなどの意図的に塗布された染料を弱めたり損傷したりする可能性があります。同じ理由で、製品を摂取したり、蒸気を吸い込んだり、皮膚や目に触れたりすると、身体に害を及ぼし、健康を損なう可能性があります。
歴史
最も古い形の漂白は、布地や生地を漂白場に広げ、太陽と水の作用で白くするというものでした。[4] [5] 17世紀には、西ヨーロッパで大規模な布地漂白産業があり、アルカリ浴（一般的には苛性ソーダ）と酸性浴（酸乳由来の乳酸、後には希硫酸）を交互に使用していました。全体の工程は最大6か月続きました。[4]
18世紀後半にヨーロッパで塩素系漂白剤が発明され、この工程が数ヶ月から数時間に短縮された。スウェーデンの化学者カール・ヴィルヘルム・シェーレは1774年に塩素を発見し、[4] 1785年にサヴォワ地方の科学者クロード・ベルトレーは塩素が布地の漂白に使えることを認識した。[4]ベルトレーは次亜塩素酸ナトリウムも発見し、これが世界初の市販漂白剤となり、パリ近郊のジャヴェル地区で生産されていたことから「オー・ド・ジャヴェル（ジャヴェル水）」と名付けられた。
スコットランドの化学者で実業家のチャールズ・テナントは、 1798年にジャベル水の代替として次亜塩素酸カルシウム溶液を提案し、1799年に漂白剤（固体次亜塩素酸カルシウム）の特許を取得しました。 [4] [6] 1820年頃、フランスの化学者アントワーヌ・ジェルマン・ラバラクは、次亜塩素酸塩の消毒および脱臭能力を発見し、そのような目的での使用を普及させるのに役立ちました。[7]彼の研究は、医療行為、公衆衛生、病院、屠殺場、および動物製品を扱うすべての産業の衛生状態を大幅に改善しました。[8]
ルイ・ジャック・テナールは1818年に過酸化バリウムと硝酸を反応させて初めて過酸化水素を製造した。[9]過酸化水素は1882年に初めて漂白剤として使用されたが、1930年以降まで商業的に重要にはならなかった。 [10]洗濯用漂白剤としての過ホウ酸ナトリウムは20世紀初頭からヨーロッパで使用されており、1980年代に北米で人気となった。[11]
作用機序
ホワイトニング
天然有機材料の色は、通常、ベータカロチンなどの有機色素から生じます。化学漂白剤は、次の 2 つの方法のいずれかで作用します。
- 酸化漂白剤は、発色団を構成する化学結合を破壊することによって作用する。これにより、分子は発色団を含まないか、可視光を吸収しない発色団を含む別の物質に変化する。これは塩素系漂白剤のメカニズムであるが、初期の求核攻撃を介して反応する酸素アニオンのメカニズムでもある。[12]
- 還元性漂白剤は、発色団の二重結合を単結合に変換することによって作用します。これにより、発色団の可視光を吸収する能力が失われます。これが二酸化硫黄をベースにした漂白剤のメカニズムです。[13]
太陽光は漂白剤として作用し、同様の結果をもたらします。高エネルギーの光子（多くの場合、紫または紫外線の範囲）は、発色団の結合を破壊し、結果として生じる物質を無色にします。長時間の露出は、多くの場合、大規模な変色を引き起こし、通常は色が白くなり、典型的には非常に色あせた青になります。[14]
抗菌効果
ほとんどの漂白剤の幅広い有効性は、抗生物質の選択的阻害作用や毒性作用ではなく、有機化合物に対する一般的な化学反応性によるものです。漂白剤は、すべてのプリオンを含む多くのタンパク質を不可逆的に変性または破壊するため、非常に用途の広い消毒剤となっています。
低濃度の次亜塩素酸塩漂白剤も、細菌壁の熱ショックタンパク質を阻害することで細菌を攻撃することがわかっています。 [15] 2013年の家庭衛生と健康に関する報告書によると、[16]塩素系または過酸化物系の漂白剤を使用すると、低温（30〜40℃）でも洗濯物の殺菌効率が大幅に向上し、家庭環境でさまざまな衣類からウイルス、細菌、真菌を除去することができます。[17]
漂白剤の種類
ほとんどの工業用および家庭用漂白剤は、次の 3 つの大まかなクラスに属します。
- 塩素系漂白剤は、塩素を有効成分とし、通常は次亜塩素酸塩やクロラミンなどの塩素化合物の分解によって生成されます。
- 過酸化物系漂白剤は、活性剤が酸素であり、ほとんどの場合、過酸化水素などの過酸化物化合物の分解によって生成されます。
- 二酸化硫黄ベースの漂白剤。その有効成分は二酸化硫黄であり、おそらく何らかのオキソ硫黄アニオンの分解から生成されます。
塩素系漂白剤
塩素系漂白剤は、多くの家庭用「漂白剤」製品のほか、病院、公衆衛生、水の塩素処理、工業プロセス用の特殊製品にも使用されています。
塩素系漂白剤の等級は、多くの場合、活性塩素の割合で表されます。100% 活性塩素系漂白剤 1 グラムの漂白力は、元素塩素1 グラムの漂白力と同じです。
最も一般的な塩素系漂白剤は次のとおりです。
- 次亜塩素酸ナトリウム( NaClO ) は、通常 3～6% の水溶液で、「液体漂白剤」または単に「漂白剤」と呼ばれます。歴史的には「ジャベル水」(フランス語: eau de Javel ) と呼ばれていました。多くの家庭で、洗濯物を白くしたり、キッチンや浴室の硬い表面を消毒したり、飲料水として処理したり、プールを感染性物質から守ったりするために使用されています。
- 漂白剤（以前は「塩化石灰」と呼ばれていました）、通常は次亜塩素酸カルシウム（Ca(ClO)
2）、水酸化カルシウム（消石灰、Ca(OH)
2）、塩化カルシウム（CaCl
2）が様々な量で含まれています。[18]白色粉末または錠剤の形で販売されており、次亜塩素酸ナトリウムと同じ用途で多く使用されていますが、より安定しており、より多くの有効塩素を含んでいます。 - 塩素ガス（Cl
2)水処理、特に飲料水の製造や公共の大型プールでの消毒剤として使用されています。木材パルプの漂白にも広く使用されていましたが、環境への懸念からその使用は大幅に減少しました。 - 二酸化塩素（ClO
2この不安定なガスは、現場で生成されるか、または希薄水溶液として保存されます。木材パルプ、油脂、セルロース、小麦粉、繊維、蜜蝋、皮膚の漂白や、その他多くの産業で大規模に使用されています。
塩素系漂白剤の他の例としては、主に消毒剤として使用されるモノクロラミン、ハラゾン、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウムなどがある。[19] [検証に失敗した]
過酸化物系漂白剤
過酸化物系漂白剤は、過酸化物化学基、すなわち単結合(-O-O-) でつながった 2 つの酸素原子によって特徴付けられます。この結合は簡単に壊れ、このタイプの漂白剤の活性剤である非常に反応性の高い酸素種を生成します。
このクラスの主な製品は次のとおりです。
- 過酸化水素（H
2お
2例えば、木材パルプや毛髪の漂白や、過ホウ酸塩、過炭酸塩、過酸などの他の漂白剤の調製に使用されます。 - 過炭酸ナトリウム（Na
2H
3CO について
6）、過酸化水素と炭酸ナトリウム（「ソーダ灰」または「洗濯ソーダ」、Na
2CO について
3これを水に溶かすと、炭酸塩の脱脂作用と過酸化物の漂白作用を組み合わせた 2 つの生成物の溶液が生成されます。 - 過ホウ酸ナトリウム（Na
2H
4B
2お
8）。水に溶解すると、過酸化水素だけでなく、過ホウ酸アニオン（B(OOH)(OH)−
3）は求核酸化反応を起こすことができる。[20] - 過酢酸（ペルオキソ酢酸）（H
3CC(O)OOH）。一部の洗濯用洗剤によってその場で生成され、工業用および農業用の消毒や水処理用としても販売されている。[21] - 過酸化ベンゾイル（（C
6H
5最高執行責任者
2ニキビの外用薬[19]や小麦粉の漂白剤として使用されています。[22] - オゾン（O
3）は、厳密には過酸化物ではないが、その作用機序は類似している。紙製品、特に新聞用紙や白クラフト紙の製造に使用されている。[23] - 過硫酸カリウム（K 2 S 2 O 8）およびその他の過硫酸塩。過硫酸アンモニウムや過硫酸ナトリウムとともに、ヘアブリーチ製品によく使用されます。[24]
- 過マンガン酸カリウム（KMnO 4 ）などの過マンガン酸塩。
食品業界では、臭素酸塩のような他の酸化物質が小麦粉の漂白剤や熟成剤として使用されています。
漂白剤の使用を減らす
亜ジチオン酸ナトリウム（別名亜硫酸ナトリウム）は、最も重要な還元漂白剤の1つです。弱い硫黄臭のある白い結晶性粉末です。亜硫酸水素ナトリウムと亜鉛を反応させることで得られます。
- 2 NaHSO 3 + Zn → Na 2 S 2 O 4 + Zn(OH) 2
一部の工業用染色工程では、余分な染料、残留酸化物、意図しない色素を除去したり、木材パルプを漂白したりするために使用されます。
亜ジチオン酸ナトリウムとホルムアルデヒドの反応によりロンガリットが生成される。
- Na 2 S 2 O 4 + 2CH 2 O + H 2 O → NaHOCH 2 SO 3 + NaHOCH 2 SO 2
木材パルプ、綿、羊毛、皮革、粘土の漂白に使用されます。[25]
写真用漂白剤
ネガフィルム処理では、ハロゲン化銀粒子は、現像時に金属銀とカラー画像を生成するカップラーと関連しています。銀は、EDTA 鉄溶液で可溶性の形に「漂白」され、次に「定着液」、つまりチオ硫酸ナトリウムまたはチオ硫酸アンモニウム溶液に溶解されます。EDTA とチオ硫酸塩が「漂白定着液」で混合されることを除いて、手順は紙処理と同じです。
リバーサル処理では、最初の現像後の乳剤に残っている銀は、化学漂白剤（最も一般的なのはEDTA）を使用して溶解性銀塩に還元されます。次に、従来の定着液で還元された銀を溶解しますが、露光されていないハロゲン化銀はそのまま残ります。この露光されていないハロゲン化物は、次に光にさらすか化学処理され、2 回目の現像でポジ画像が生成されます。カラー フィルムと発色性フィルムでは、銀に比例した染料画像も生成されます。
写真用漂白剤は、白黒写真でも、ネガやプリントの銀濃度を下げるために、銀を選択的に減らすために使用されます。このような場合、漂白剤の成分は通常、二クロム酸カリウムの酸性溶液です。
環境への影響
欧州連合がEEC 793/93規則に基づいて実施した次亜塩素酸ナトリウムに関するリスク評価報告書（RAR）では、この物質は現在のすべての通常の用途において環境に対して安全であると結論付けられています。[26]これは、その高い反応性と不安定性によるものです。次亜塩素酸塩は、自然の水環境では実質的に即座に消失し、すべての排出シナリオにおいて、短時間で濃度が10 −22 μg/L以下にまで下がります。さらに、揮発性塩素種は屋内シナリオによっては関連する可能性がありますが、開放された環境条件での影響は無視できるほど小さいことがわかりました。さらに、土壌における次亜塩素酸塩汚染の役割は無視できると想定されています。
工業用漂白剤は懸念材料となり得る。例えば、木材パルプの漂白に元素塩素を使用すると、有機塩素化合物やダイオキシンなどの残留性有機汚染物質が発生する。業界団体によると、これらのプロセスで二酸化塩素を使用することで、ダイオキシンの発生は検出限界以下まで減少したという。[27]しかし、塩素や毒性の強い塩素化副産物による呼吸器系へのリスクは依然として存在する。
2008年に実施されたヨーロッパの研究では、いくつかの家庭用洗剤に含まれる次亜塩素酸ナトリウムと有機化学物質（界面活性剤、香料など）が反応して、塩素化揮発性有機化合物（VOC）を生成する可能性があることが示されました。 [28]これらの塩素化化合物は洗浄時に放出され、その一部は有毒で、おそらく人体に対する発がん性があります。この研究では、漂白剤を含む製品の使用中に、室内空気中の濃度が大幅に上昇することが示されました（家庭内の基準値と比較して、クロロホルムでは8～52倍、四塩化炭素では1～1170倍）。塩素化揮発性有機化合物の濃度の上昇は、普通の漂白剤では最も低く、「濃い液体とゲル」の形の製品では最も高かった。
いくつかの塩素化VOC（特に四塩化炭素とクロロホルム）の室内空気濃度の大幅な増加が観察されたことから、漂白剤の使用がこれらの化合物の吸入曝露の重要な原因である可能性が示唆されている。著者らはこれらの洗浄製品の使用が癌リスクを大幅に高める可能性があると示唆しているが、[28] [29]この結論は仮説的なものと思われる。
消毒
3～6％の次亜塩素酸ナトリウム溶液（一般的な家庭用漂白剤）は、表面を消毒するときや飲料水を処理するときに安全に使用するため、通常は希釈されます。[31] [32]
ビールやワインを醸造する前に滑らかな表面を消毒するには、温水に家庭用漂白剤を 2% 薄めた溶液を使用するのが一般的です。[引用が必要]
米国政府規制 (21 CFR 178 サブパート C) では、食品加工機器および食品接触面を漂白剤を含む溶液で消毒することが許可されています。ただし、溶液は食品と接触する前に十分に排出され、溶液の有効塩素濃度は 200 ppm (ppm) を超えないことが条件です (たとえば、水 1 ガロンあたり 5.25% 次亜塩素酸ナトリウムを含む一般的な家庭用漂白剤 1 杯)。
家庭用漂白剤を水で1/47に希釈します（漂白剤1に対して水47：例：水1カップに漂白剤小さじ1杯、または1リットルあたり21ml、または1/3 1ガロンの水に1カップの漂白剤を加えると、家庭内の多くの細菌や一部のウイルスに効果があります。 [33] Virocidin-Xなどの「科学的グレード」の市販の消毒液でさえ、通常は次亜塩素酸ナトリウムを唯一の有効成分としていますが、界面活性剤（水滴形成を防ぐため）や香料（漂白剤の臭いを隠すため）も含まれています。 [34]
消毒作用のメカニズムについては 次亜塩素酸を参照してください。
家庭用漂白剤の0.05％希釈液でうがいをすると歯肉炎を治療できることが示されている。[35]
色落ちしない漂白剤
色落ちしない漂白剤は、次亜塩素酸ナトリウムや塩素ではなく、過酸化水素を有効成分（シミ抜き用）とする溶液です。[36]また、色を明るくする化学物質も含まれています。[どの化学物質ですか？ ] [37]過酸化水素は殺菌目的や水処理に使用されますが、洗濯用品に含まれる過酸化水素の濃度は他の用途で使用される濃度よりも低いため、洗濯物の消毒能力には限界があります。[37]
健康被害
漂白剤の安全性は、含まれる化合物とその濃度によって異なります。[38]一般的に、漂白剤を摂取すると食道や胃に損傷を与え、死に至る可能性があります。皮膚や目に触れると、刺激、乾燥、火傷を引き起こす可能性があります。漂白剤の蒸気を吸入すると、上気道に軽度の炎症を引き起こす可能性があります。[38]漂白剤を使用するときは、常に 個人用保護具を使用する必要があります。
漂白剤は酢や他の酸と決して混ぜてはいけません。非常に有毒な塩素ガスが発生し、内部と外部に重度の火傷を引き起こす可能性があります。 [39] [40] [41] [42]漂白剤をアンモニアと混ぜると、同様にクロラミンガスが発生し、肺を焼く可能性があります。[39] [40] [42]漂白剤を消毒用アルコールまたはアセトンと混ぜるとクロロホルムが生成されます。[43]一方、過酸化水素と混ぜると、発熱性で爆発の可能性がある化学反応が起こり、酸素が放出されます。[44]
虚偽の主張を治療薬として
ミラクルミネラルサプリメント（MMS）は、オンライン小売プラットフォームによる規制を回避するために「マスターミネラルソリューション」または「二酸化塩素ソリューション」またはCDS [45]としても宣伝されており、2006年以来、万能薬として不正に宣伝されてきた漂白剤溶液です。 [46]その主な有効成分は亜塩素酸ナトリウムで、クエン酸で「活性化」されて二酸化塩素を形成します。健康規制を回避するために、元サイエントロジストのジム・ハンブルは、 MMSを聖餐と見なすジェネシスII健康と治癒教会を設立しました。[47] [48]
参照
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さらに読む
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、漂白剤に関連するメディアがあります。
- ブリタニカ百科事典の「ブリーチ」
- 漂白剤（MSDS）