کاربرد کی لیت ساز های فلزی در صنایع مختلف

یون های فلزی اثر زیادی روی فرآیندهای شیمیایی و عملکرد بسیاری از محصولات دارند. گستره وسیعی از مشکلات مربوط به یون های فلزی میتواند توسط کی لیت سازهای فلزی برطرف شود و باعث بهبود کارایی سیستم های صنعتی شود.

کی لیت سازهای فلزی در تصفیه صنعتی و افزودنی های خوراک

نمک های فلزی باعث ایجاد رسوبات در بویلرها، تبادل کننده های گرمایی و سیستم های چرخشی آب دیگر در صنایع قدرتی، نوشیدنی، شکر و لبنیات می شوند. کی لیت سازهای فلزی با یون های فلزی مضر تشکیل کمپلکس پایدار داده و باعث حل شدن رسوبات تشکیل شده و جلوگیری از شکل گیری رسوبات جدید می شود. عناصر فلزی بسیار جزئی جهت سلامت و رشد جانوران بسیار مهم هستند. دی سدیم EDTA می تواند جهت حل کردن مواد معدنی جزئی در حلال های آبی و به عنوان افزودنی به خوراک دام استفاده شود.

شیرین سازی گاز

در فرآیندهای متداول تجاری، یون های آهن باعث اکسید شدن دی هیدروژن سولفید به گوگرد فلزی می شوند. عوامل کی لیت ساز باعث فعال شدن یون های فلزی شده و از رسوب آن ها جلوگیری می کنند.

تصفیه

عوامل کی لیت ساز با گیرانداختن یون های آب سنگین (کلسیم و منیزیم) و جداسازی یون های کلسیم و منیزیم که علت پیوندهای سطحی هستند، باعث بهبود قدرت تصفیه می شوند. عوامل کی لیت ساز یون های فلزی واسطه ناخواسته که معمولا از مواد اولیه در تولید صابون و پاک کننده ها، ناشی می شوند و شامل پروکسید هایی مانند هیدروژن پروکسید، پرکربنات هاو پربورات ها هستند، را غیر فعال می کنند.

صنایع غذایی

واکنش فلزات سنگین بسیاز جزئی با ترکیبات آلی و معدنی در غذاها و نوشیدنی ها باعث از بین رفتن رنگ، تغییر بافت و کدورت می شود. فلزات بسیار جزئی همچنین باعث کاتالیز اکسیداسیون روغن های گیاهی و چربی می شوند. جهت جلوگیری از این مشکلان عوامل کی لیت ساز فلزی باعث غیر فعال شدن فلزات نامطلوب می شوند.

صنعت نفت

عوامل کی لیت سار به طور گسترده ای در کاربردهای نفتی استفاده می شوند. در جلوگیری از رسوب ترکیبات حل شده ناخواسته شامل SrSO4، BaSO4 و CaCO3 و رسوبات آهن، کی لیت سازها نقش بسزایی دارند. علاوه براین کی لیت سازها باعث جلوگیری از رسوب آهن در طی فرآیندهای اسیدکاری و شکست می شوند.

صنایع نساجی

طی فرآیندهای تمیزکردن و سفید کردن فیبرهای نخی، کی لیت سازهای فلزی باعث جداسازی و غیرفعال کردن یون هایی که تخریب عوامل پروکساید تمیزکننده ها را کاتالیز می کنند، می شوند. کی لیت سازها همچنین باعث بهبود عملکرد حوضچه های رنگ می شوند، جایی که یون¬های کلسیم و منیزیم مانع از نفوذ رنگ به فیبرهای نخ می شوند.
مقدار بسیار جزئی از فلزات محلول در سیستم های آبی به صورت یون های باردار مثبت وجود دارند. هر کدام از این یون ها دارای تعداد معینی مکان های فعال هستند. بسیاری از یون های فلزی دارای چهار یا شش مکان فعال هستند. EDTA، DTPA و HEDTA به ترتیب دارای شش، هشت و شش مکان کمپلکسی با فلزات هستند که باعث می شود یک مولکول بتواند با همه مکان های فعال برهمکنش کند. NTA دارای چهار مکان کمپلکسی است که باعث که یک مولکول بتواند با بیشتر مراکز فعال یک یون فلزی برهمکنش کند.
عامل کی لیت ساز اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA) یک کی لیت ساز فلزی با کاربردهای فراوان و مقرون به صرفه می شود.

EDTA یک عامل کی لیت ساز متداول و همه گیر است و می تواند با یون فلزی چهار و شش پیوند ایجاد کند و با یون های فلزی واسطه و یون های گروه های اصلی کمپلکس تشکیل دهد. EDTA در صنایع صابون سازی و پاک کننده ها استفاده می شود و با یون های کلسیم و منیزیم درون آب¬های سخت واکنش می دهد. وقتی با کلسیم واکنش می دهد به فرم [Ca(EDTA)]2- در می آید و در این کمپلکس به صورت لیگاندی چهار دندانه است و کی لیت شامل دو اتم نیتروژن و دو اتم اکسیژن در گروه های مجزای کربوکسیل (-COOH) است. EDTA همچنین به عنوان عامل پایدارکننده در صنایع غذایی بکار می رود. در کاربردهای دیگر، EDTA رسوبات ته نشین شده کربنات کلسیم را از آب سخت بدون استفاده از اسید حل می کند. EDTA در جداسازی عناصر نادر از یکدیگر استفاده می شود. عناصر نادر ویژگی های شیمیایی نزدیک بهم داشته ولی پایداری کمپلکس EDTA آن ها متفاوت است.

حذف فلزات سنگین از خاک

پيامدهاي انباشتگي فلزات سنگين در محيط زيست نگران کننده است و اين به دليل واکنش پذيري بالقوه، سميت و تحرك آنها در خاك مي باشد. منابع فلزات سنگين در محيط زيست متنوع بوده و عوامل مؤثر بر توزيع، جذب و واجذب، انتقال و سميت آنها نيز متعدد است. يکي از روش هاي آلودگي زدايي خاك استفاده از استخراج کننده هاست. کی لیت کننده ها از جمله مؤثرترين استخراج کننده ها بوده و مزاياي زيادي همچون: کارايي بالا، پايداري ترموديناميکي بالاي کمپلکس ها، انحلال پذيري بالاي کمپلکس ها، جذب ناچيز در سطح ذرات خاك و تأثير تخريبي کمتر در مقايسه با اسيدها دارند . با اين حال، کيليت کننده ها به دليل گراني و ضرورت بازيافت، کمتر در پروژه هاي وسيع آلودگي زدايي خاك مورد استفاده قرار مي گيرند. از کيليت کننده ها به ويژه براي افزايش تحرک فلزات سنگين در گياه پالايي خاک هاي آلوده استفاده مي شود. متداول ترين کمپلکس کننده اي که براي استخراج فلزات سنگين از آن استفاده شده EDTA است. EDTA یک اسید کربوکسیلیک پلی آمین است که اغلب نمک دو سديمي آن مورد استفاده قرار می گیرد. این ترکیب کمپلکس هاي پايداري را با دامنه وسيعي از فلزات تشکيل مي دهد، لذا توانايي بالايي در رهاسازي يون هاي فلزي دارد.

انتخاب کی لیت مناسب

در انتخاب کی لیت، نوع و مقدار یون های فلزی و آنیون های موجود در فرآیند باید درنظر گرفته شوند. یک فاکتور مهم قدرت کمپلکش تشکیل شده بین عامل کی لیت ساز و یون فلزی است. این فاکتور تعیین می کند که آیا کمپلکس در حضور آنیون های رقیب تشکیل شده است یا نه. ثابت پایداری یا تعادل (K) که با log K نمایش داده می شود برای بسیاری از فلزات و عوامل کی لیت ساز تعیین شده است. مقادیر log K بالاتر نشان دهنده ایجاد پیوندی قویتر بین یون فلزی و عامل کی لیت ساز است و درنتیجه احتمال تشکیل کمپلکس بیشتر خواهد بود.

تاثیر گستره pH فعال بر سیستم کی لیت ساز

pH سیستم و ماهیت اکسید شدن محیط می تواند روی پایداری و اثربخشی سیستم کی لیت ساز تاثیر گذار باشد. برای هر کمپلکس فلزی یک pH بهینه و یک گستره pH فعال وجود دارد که در آن کمپلکس فعال پایدار است.

انتخاب کی لیت ساز برای کاربردهای مختلف

کی لیت سازهای متداول در جداسازی یون های فلزی سنگین از فاضلاب

• اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA)
• نیتریلو تری استیک اسید (NTA)
• فسفونات ها
• دی اتیلن تری آمین پنتا (متیلن فسفونیک اسید)(DTPPH)
• نیتریلو تریس (متیلن فسفونیک اسید)(NTMP)
• (۱-هیدروکسیاتان،۱و۱-دی فسفونیک اسید)(HEDP)

HEDP کاربردهای زیادی در صنایع دارد به عنوان مثال به یون مس (II) متصل شده که باعث غیر فعال کردن سورفاکتانت ها شده و فرآیند تمیز کردن را در صنایع پاک کننده بهبود می دهد. توانایی این عامل کی لیت ساز جهت جلوگیری از رسوب نمک های کلسیم باعث کاربرد بسیار زیاد این عامل کی لیت ساز در تصفیه آب برای جلوگیری از رسوب در سیستم های خنک کننده آب چرخشی، صنعت نفت بویلرهای فشار پائین در تولید برق صنایع شیمیایی، متالورژی و … شده است.

خصوصیات کی لیت سازهای فلزی

EDTA

پر مصرف ترین، قویترین و مقرون به صرفه ترین کی لیت ساز و برای اهداف عمومی بکار می رود

DTPA

زمانیکه عامل کی لیت ساز قوی مورد نیاز است پیشنهاد می شود مانند سفیدکردن پروکسیدی پالپ. این عامل کی لیت ساز تحت شرایط شدید اکسید شدن پایدار می ماند. همچنین به طور ویژه ای جهت رسوب زدایی در کاربردهای نفتی بسیار مناسب است.

HEDTA

عامل کی لیت سازی است که کارایی آن شبیه به EDTA است. به ویژه زمانی مناسب است که حلالیت زیاد در pHهای پائین مورد نیاز است و برای پایدار کردن یون های آهن در pH های بالا استفاده می شود.

EDG

عامل کی لیت ساز زیست تخریب پذیر، جهت زمان هایی که عامل کی لیت ساز ضعیف می تواند استفاده شود.

مقالات مرتبط