Axit Hypochlorous: Kỷ nguyên mới trong công nghệ lọc nước!

Nội dung có ở: English Indonesia (Indonesian)

Cách đây vài năm, con người đã tìm ra chìa khóa để sản xuất AXIT HYPOCHLOROUS NGAY TẠI CHỖ (IN SITU). Đây là một trong những chất diệt khuẩn ngày càng được sử dụng rộng rãi trong những năm gần đây, nhờ vào khả năng oxy hóa mạnh mẽ, chi phí ứng dụng thấp và quy trình sản xuất đơn giản ngay tại nơi sử dụng.

Nước là một hợp chất thiết yếu cho sự sống, đến mức sự sống sẽ không thể tồn tại nếu không có nước. Đồng thời, điều quan trọng là nước phải đạt tiêu chuẩn hóa học và vi sinh để có thể uống được.

• Quy định Thi hành (EU) 2021/347 ngày 25 tháng 2 năm 2021 của Ủy ban Châu Âu đã phê duyệt việc sử dụng clo hoạt tính từ axit hypochlorous làm chất hoạt tính trong các sản phẩm diệt khuẩn loại 2, 3, 4 và 5.
• Và Quy định Thi hành (EU) 2021/365 ngày 26 tháng 2 năm 2021 cũng phê duyệt việc sử dụng clo hoạt tính từ axit hypochlorous trong các sản phẩm diệt khuẩn loại 1.
• Đến tháng 7 năm 2022, Ủy ban Châu Âu tiếp tục phê duyệt axit hypochlorous là chất hoạt tính trong các sản phẩm diệt khuẩn loại 5.
• Nhóm sản phẩm diệt khuẩn TP5- Nước uống bao gồm các chất diệt khuẩn được sử dụng để khử trùng nước uống dành cho cả người và động vật.

Ưu điểm của việc sử dụng axit hypochlorous

• Bên cạnh khả năng diệt khuẩn, diệt virus, diệt nấm, tiêu diệt bào tử và loại bỏ màng sinh học trong đường ống nước, axit hypochlorous còn vượt trội ở chỗ không gây ra các tác dụng phụ thường thấy ở các chất diệt khuẩn khác như hypochlorite hay dioxide chlorine – vốn có thể tạo ra các hợp chất clo độc hại tồn dư.
• Chất này hiệu quả và thân thiện với môi trường, 100% có khả năng phân hủy sinh học và an toàn khi sử dụng. Chính vì vậy, axit hypochlorous cũng là lựa chọn lý tưởng cho các trang trại nông nghiệp hữu cơ.
• Ưu thế nổi bật của axit hypochlorous nằm ở tính hiệu quả, sức mạnh khử khuẩn và khả năng sử dụng như một chất khử trùng tự nhiên trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nhờ vào các đặc tính giúp nó hoạt động mạnh mẽ trên bề mặt hoặc khu vực cần xử lý (Severino, 2023).

Phương pháp thu được axit hypochlorous

Axit hypochlorous có thể được tạo ra thông qua ba phương pháp khác nhau:

1. Thủy phân khí clo

• Thủy phân khí clo bao gồm việc bơm trực tiếp khí clo vào nước
• Phương pháp này phổ biến trong quá trình khử trùng nước hồ bơi, hệ thống cấp nước và trong công nghiệp.
• Tuy nhiên, việc sử dụng bị hạn chế, do nồng độ cao của các hợp chất clo trong dung dịch và sản phẩm cuối cùng thiếu ổn định (Monarca và cộng sự, 2004; Lowe và cộng sự, 2013).

2. Axit hóa hypochlorous

• Vì hypoclorit có sẵn trên thị trường nên phương pháp này được sử dụng rộng rãi.
• Nó cho phép tạo ra nồng độ HOCl cao nhất trong dung dịch, có tiềm năng oxy hóa, nhưng lại có nguy cơ tạo ra các dư lượng độc hại không mong muốn.
• Đáng tiếc, trong nhiều trường hợp, các dung dịch tạo thành không đủ ổn định để sử dụng lâu dài (Wang và cộng sự, 2007).

 3. Điện phân dung dịch muối

• Hiện nay, phương pháp điện phân muối và nước đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong thương mại.
• Phương pháp này cho phép tạo ra axit hypochlorous ổn định tại chỗ (in situ) để sử dụng, từ đó tạo nên các dung dịch HOCl lý tưởng trong quy trình khử trùng nước, bề mặt và thiết bị y tế vệ sinh.
• Cụ thể, phương pháp này sử dụng một tế bào điện hóa, gồm các điện cực dương và âm, truyền xung điện vào hỗn hợp đồng nhất giữa nước và muối đệm.
• Dòng điện giúp tăng chỉ số oxy hóa khử của nước (ORP > 1000 mV).
• Hiện tượng điện hóa cũng cho phép phân hủy muối và giải phóng một lượng rất nhỏ các hợp chất clo trong dung dịch như NaOCl và NaCl, tuy nhiên axit hypochlorous vẫn là hoạt chất chính trong các dung dịch thu được từ hệ thống này (lên tới 500 ppm) (Innoue và cộng sự, 1997; Landa-Solis và cộng sự, 2005).
• Axit hypochlorous (HCIO) và hypochlorit (OCI) được tạo thành tại điện cực dương (anode).
• Dung dịch tạo ra có độ pH gần trung tính và hàm lượng clo tự do (1 ppm) chủ yếu tồn tại dưới dạng axit hypochlorous – hợp chất đóng vai trò chính trong việc tiêu diệt vi sinh vật, mang lại hiệu quả tức thì và kéo dài nhờ vào thế oxy hóa khử (ORP) duy trì ổn định.

Axit Hypochlorous – Kỷ nguyên mới trong công nghệ khử trùng nước uống

Axit hypochlorous là hợp chất được tạo ra tự nhiên trong cơ thể bởi các đại thực bào và bạch cầu trung tính nhằm chống lại tác nhân gây bệnh, trong phản ứng được gọi là “bùng nổ hô hấp” (Weiss, 1989).

• Điều này càng khẳng định axit hypochlorous là một trong những tác nhân khử trùng không độc hại hiếm hoi hiện nay.

Phổ kháng khuẩn của hợp chất này rất rộng, tiêu diệt nhanh chóng nhiều loại mầm bệnh tùy thuộc vào giá trị ORP (lý tưởng ở mức tối thiểu 650 mV).

Để triển khai hiệu quả hoạt động, cần lưu ý rằng axit hypochlorous có khả năng tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh cao gấp 90 lần so với natri hypochlorit (thuốc tẩy) và cao gấp 10 lần so với clo dioxide. Liều lượng sử dụng của hợp chất này hoàn toàn an toàn đối với con người, vật nuôi cũng như không gây hại cho môi trường.

• Chỉ số ORP (Oxidation-Reduction Potential) là thước đo hiệu quả năng lượng oxy hóa-khử bằng cách sử dụng điện cực, chuyển hóa thành năng lượng điện, từ đó đánh giá mức độ an toàn của nguồn nước uống.
• Chỉ số này được biểu thị bằng đơn vị millivolt- (mV)- phản ánh khả năng oxy hóa hoặc khử của dung dịch. Thực chất, đây là phép đo hoạt động điện tử so với điện cực tham chiếu, vốn duy trì thế điện ổn định.
• Thuật ngữ “tiềm năng” ở đây chỉ năng lực tác động tại điểm phát sinh phản ứng. Năng lượng tiềm năng chính là năng lượng được tích trữ, sẵn sàng giải phóng khi cần thiết.
• Ngoài ra, phép đo ORP không yêu cầu hiệu chỉnh theo nhiệt độ và không bị ảnh hưởng bởi nồng độ ppm của chất diệt khuẩn.

Trong thực tiễn, với những hiểu biết hiện nay, giá trị của thế oxy hóa-khử đối với các chất diệt khuẩn có chứa clo có thể được diễn giải để xác định hiệu quả tác động lên vi khuẩn, cụ thể như sau:

Ở mức ORP 650 mV, quá trình bất hoạt virus diễn ra tức thì.

• Trong trường hợp xử lý bằng hydrogen peroxide, chỉ số ORP thường dao động trong khoảng 250–275 mV khi chất oxy hóa bị tiêu thụ bởi các yếu tố khử.
• Việc đo ORP phải được thực hiện chính xác và có thể thực hiện tại bất kỳ điểm nào trong hệ thống lắp đặt.

VI KHUẨN GRAM ÂM

• Vi khuẩn Gram âm chứa các nhóm lưu huỳnh và heme (giàu sắt) trong màng ngoài, là thành phần thiết yếu cho quá trình vận chuyển điện tử bình thường.
• Phản ứng enzyme không thể đảo ngược giữa HOCl và các protein màng tế bào gây tổn thương cấu trúc, làm thay đổi tính thấm của màng và ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng sống sót của vi khuẩn (Rosen & Klebanoff, 1982; Mckenna & Davies, 1988).

VI KHUẨN GRAM DƯƠNG

• Ở các vi khuẩn Gram dương, axit hypochlorous tác động khác biệt bằng cách tấn công vào các nhóm amino của glycine có trong thành phần peptidoglycan.
• HOCl có khả năng oxy hóa và/hoặc clo hóa các nội độc tố và ngoại độc tố, qua đó vô hiệu hóa hoạt tính của chúng; đồng thời oxy hóa các gốc cysteine có trong enzyme gingipain như Rgp và Kgp. 
• HOCl còn can thiệp vào thành phần C5 trong chuỗi bổ thể, vốn khi được kích hoạt sẽ sản sinh hai phân đoạn, trong đó có C5b – yếu tố có khả năng tiêu diệt màng tế bào vi khuẩn.

 VIRUS

• Đối với virus, nó hoạt động thông qua quá trình peroxy hóa lipid trên màng bao của mầm bệnh. Tác động này đạt được chỉ với nồng độ 500 ppm clo tự do trong nước uống – thấp hơn nhiều so với các hóa chất khác như clo dioxide hoặc natri hypochlorite, vốn yêu cầu trên 30.000 ppm để đạt hiệu quả tương đương.
• Biết rằng khi đến hệ thống dẫn nước tiêu thụ của vật nuôi, tất cả các chất này đều duy trì ở mức từ 0,5 đến 3 ppm, chúng ta có thể hình dung rõ hơn về các sản phẩm phụ độc hại như clorat, axit haloacetic và trihalomethane được tạo ra trong phản ứng với nước từ những chất hóa học kể trên.

Axit hypochlorous có tác dụng chống viêm và thúc đẩy quá trình tăng sinh mô. Nó ức chế hoạt động của histamine, interleukin-2 và leukotriene-4.

• Ở liều thấp, HOCl có thể kích hoạt các tiền enzyme metalloproteinase (MMPs), collagenase và gelatinase. Ở nồng độ cao, HOCl ức chế hoạt tính của MMP-7, collagenase và gelatinase (Fu và cộng sự, 2003).
• Sản phẩm có thể được sử dụng (khi được cấp phép, sắp tới) để xử lý các vết thương do nhổ lông hoặc mổ nhau ở vùng da và mào, nhằm hỗ trợ khử trùng và thúc đẩy quá trình lành vết thương.

 Những ưu điểm nổi bật của AXIT HYPOCHLOROUS có thể kể đến như sau:

• Hiệu quả mạnh mẽ đối với vi khuẩn Gram dương và Gram âm, virus, nấm và bào tử vi sinh vật.
• Tác động nhanh, tiêu diệt 99,99% vi sinh vật chỉ trong vài giây.
• Hiệu quả ngay cả ở nồng độ thấp.
• Vẫn hoạt động tốt trong môi trường có chất hữu cơ.
• Không độc hại và không gây kích ứng.
• Không ăn mòn nhựa hoặc kim loại.
• Loại bỏ hoàn toàn màng sinh học (biofilm) trong hệ thống ống và máng nước uống.
• Xóa bỏ hoàn toàn hiện tượng rêu tảo trong máng nước.
• 100% phân hủy sinh học.
• Là chất diệt khuẩn sinh học thân thiện với môi trường, mang đến nguồn nước tự nhiên không tồn dư độc hại.
• Không làm thay đổi mùi hoặc vị của nước.
• Không gây ố màu. Không làm bạc màu bề mặt hoặc vải.
• Vi sinh vật không phát triển khả năng kháng lại HOCl.
• Giảm tỷ lệ tử vong.
• Giảm nhu cầu sử dụng thuốc.
• Giảm các bệnh đường ruột. 
• Giảm tỷ lệ chuyển đổi thức ăn thành trọng lượng.
• Chi phí sản xuất thấp và luôn đảm bảo nguồn cung khi cần.

Sản phẩm không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe và môi trường. Được phân loại là KHÔNG ĐỘC HẠI theo Quy định của Liên minh Châu Âu và đã được cấp phép sử dụng làm chất diệt khuẩn trong nước uống (TP5). 

Tóm lại

Việc sử dụng axit hypochlorous (HClO) để khử trùng nước uống mang lại nhiều lợi ích quan trọng:

Vấn đề

Hiện nay có một số chất diệt khuẩn đang được sử dụng để khử trùng nước uống KHÔNG ĐÁP ỨNG TIÊU CHUẨN duy trì giá trị ORP (thế oxy hóa-khử) ổn định trong suốt đường ống cấp nước. Dù một số có thể đạt được phần nào mục tiêu này, nhưng không duy trì được giá trị tối thiểu 650 mV trên toàn hệ thống, để lại “khoảng trống” cho vi sinh vật tồn tại do không bị tiêu diệt hoàn toàn hoặc bị loại bỏ quá chậm.

• Đây là lý do tại sao trong chăn nuôi gia cầm hiện đại – dù có tiêu chuẩn quản lý rất tốt – vẫn đôi khi xuất hiện dịch bệnh bùng phát do mầm bệnh tồn tại trong nước uống, đặc biệt khi nhiệt độ tăng cao hoặc khi hệ thống ống nước không được vệ sinh kỹ lưỡng, vì sử dụng chất diệt khuẩn không phù hợp hoặc không đúng cách.
• Tuy nhiên, điều rõ ràng và được biết đến rộng rãi là khi ô nhiễm nước bị loại bỏ, cấu trúc ruột được bảo toàn, các chỉ số sản xuất được cải thiện, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm gia cầm.