氯胺(Chloramine),化學式為NH2Cl,是一種無機化合物,由次氯酸(HOCI)與胺、酰胺、亞胺或酰亞胺反應而產生。氯胺為白色或微黃色結晶粉末,易溶于水,刺激性小,本身亦有直接殺菌作用。
在水中投氯后生成的次氯酸,能與加入的氨(NH3)作用生成一氯胺或二氯胺,此反應為可逆,氯胺仍能水解生成次氯酸。但水解作用緩慢,受氯氨比、水溫及pH等影響。氯胺的氧化作用較氯為弱,故殺菌持續時間較長,維持水中余氯量較久。在水中含有機物較多、供水管道較長時,采用氯胺消毒尤為適宜。氯胺消毒還可以減輕和防止氯酚臭味的產生。2017年10月27日,世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單初步整理參考,氯胺在3類致癌物清單中。
物理化學性質
氯胺的熔點為-66℃,密度為1.18g/cm3,折射率為1.394。它是一種無色至黃色的液體,易溶于水和醚,但不溶于氯仿和四氯化碳。氯胺在水中的易水解,反應式為NH2Cl+H2O=NH3+HClO。由于其不穩定性,其沸點無法測量。
水處理
飲用水消毒
氯胺在低濃度下常用于市政供水系統的二級消毒,作為氯氣的替代品。與氯氣相比,氯胺更穩定,不易在水中被浪費。它與有機化合物反應形成有機氯化合物的趨勢較小,但依舊存在。這些有機氯化合物包括氯仿和四氯化碳,已被確定為致癌物質。美國國家環境保護局從1979年起開始管控飲用水中的這些有機氯化合物的濃度。然而,一些不受管制的副產品有可能造成更大的健康風險。以氯胺凈水亦可能增加飲用水中鉛含量,尤其是對于老舊住宅而言。暴露于此種高鉛濃度的條件下,或導致血液中鉛含量增加,并可能造成重大健康風險。
游泳池消毒
在游泳池中,氯胺通過游離氯與諸如尿液、汗液、皮膚細胞等物質當中的有機物反應而生成。相對比起游離氯,其殺菌效果較差;而且若不能適當地控制,其對于游泳者的眼睛亦會具有更強的刺激性。氯胺也是游泳池中獨特的“氯”的味道的來源。一些為私人游泳池設計的測試工具無法區分游離氯與氯胺,這或導致游泳池中的氯胺濃度不適當。亦有證據顯示,暴露于氯胺會引起游泳者的呼吸道問題,包括哮喘。對于競技游泳運動員,呼吸道問題常見而普遍。
安全性
美國國家環境保護局(EPA)制定的飲用水水質標準限制公眾供水系統中氯胺含量不得多于 4 ppm。為了達到EPA規定的鹵化消毒副產物限量標準,許多公用事業部門正在把凈化方式從氯化轉向氯胺化。雖然氯胺化產生的鹵化消毒副產物較少,但可產生更高濃度的未受管控的含碘副產物及N-亞硝基二甲胺;此二者皆已被證明具有遺傳毒性。用作血液透析、養殖、水耕栽培及自釀啤酒時,應當設法除去水中的氯胺。在用作透析時,若氯胺進入血液中,可能會導致溶血性貧血。若水耕栽培的培養液中混入氯胺,則會延緩植物的生長。
制備
氯胺可以透過氨與次氯酸根反應制得:NH3 + ClO? → NH2Cl + OH?。此反應必須在弱堿性 (pH 8.5–11)的環境下進行。進行反應的氯化劑是次氯酸,其通過氫離子和次氯酸根反應生成,而后參與氨取代產生氫氧根的親核取代反應。此反應在 pH 約為8時反應最快;若 pH 過高,則次氯酸濃度過小;若 pH 過低,則氨形成銨根,而后者不發生上述反應。氯胺可通過真空蒸餾,并將蒸汽通過碳酸鉀(干燥劑)濃縮。氯胺也可以通過乙醚萃取。氣態氯胺亦可通過氨氣和氯氣反應得到(過程中用氮氣稀釋):2 NH3(g) + Cl2(g) ? NH2Cl(g) + NH4Cl(s)。純氯胺可將氟胺吹過氯化鈣得到:2 NH2F + CaCl2 → 2 NH2Cl + CaF2。
分子結構數據
摩爾折射率:10.43
摩爾體積(cm3/mol):43.5
等張比容(90.2K):99.6
表面張力(dyne/cm):27.2
極化率(10-24cm3):4.13
計算化學數據
疏水參數計算參考值(XlogP):0.1
氫鍵供體數量:1
氫鍵受體數量:1
可旋轉化學鍵數量:0
互變異構體數量:0
拓撲分子極性表面積:26
重原子數量:2
表面電荷:0
復雜度:2
同位素原子數量:0
確定原子立構中心數量:0
不確定原子立構中心數量:0
確定化學鍵立構中心數量:0
不確定化學鍵立構中心數量:0
共價鍵單元數量:1
參考資料 >
世界衛生組織國際癌癥研究機構致癌物清單 3類致癌物清單(共502種).紹興市市場監督管理局.2024-03-25