آب عامل حیات روی کره زمین است که در محیطهای مختلف ترکیب متفاوتی دارد و حاوی املاح مختلفی است. به همین دلیل آب را میتوان از نظر درجه سختی طبقهبندی کرد. در این مقاله ابتدا به تعریف مفهوم سختی آب و انواع آن میپردازیم. سپس روش های حذف سختی آب را بررسی میکنیم.
سختی آب
سختی آب به دلیل وجود بیکربناتهای محلول، کلریدها و سولفاتهای کلسیم و منیزیم است. به دلیل وجود این املاح آب سخت با صابون بهخوبی کف نمیکند.
آب را می توان به دو دسته آب سخت و آب نرم تقسیم کرد:
آب نرم
با صابون کف میکند. آب باران بدون املاح و آب نرم است. این آب برای مصارف خانگی مانند لباسشویی و نظافت مناسب است.
آب سخت
به دلیل وجود نمکهای کلسیم و منیزیم به آب سخت معروف است. آب سخت با صابون کف نمیکند، بلکه رسوب تشکیل میدهد.
آب سخت حاوی مقادیر زیادی مواد معدنی است. سختی آب به مقدار کلسیم و منیزیم آن بستگی دارد. هرچقدر میزان این املاح و سایر مواد معدنی آب بیشتر باشد درجه سختی آب بالاتر میرود. سیستمهای نرمکننده آب، غلظت این مواد معدنی را کاهش میدهند. آب نرم بهجای سطح بالاتری از کلسیم و منیزیم، غلظت بالاتری از سدیم یا نمک دارد.
در زندگی روزمره، آب سخت میتواند به پوست و مو آسیب وارد کرده و باعث خشکی آن شود. مواد معدنی موجود در آب سخت میتوانند تعادل pH پوست را تغییر دهد، و آن را بهعنوان یک مانعی در برابر باکتریهای مضر و عفونت تضعیف کند. افراد مبتلا به اگزما ممکن است بهخصوص نسبت به تماس و شستشو با آب سخت، آسیبپذیر هستند.
آب سخت به دلیل رسوبات گچ و سنگآهک که از کربناتهای منیزیم و کلسیم تشکیل شدهاند، برای دیگ بخار مشکل ایجاد میکند. سختی آب باعث کاهش راندمان انتقال حرارت در بویلر میشود.
مضرات سختی آب را میتوان شامل هدررفت صابون، هدررفت سوخت و تشکیل رسوب بر دیواره بویلرهای فلزی دانست.
چگونه سختی آب را بگیریم؟
در پاسخ به این سوال باید ابتدا انواع سختی آب را بشناسیم. سختی آب را ممکن است از نوع سختی موقت یا سختی دائم باشد.
سختی موقت آب
املاح کربنات کلسیم و منیزیم باعث سختی موقت آب میشوند. یعنی سختی آب با جوشاندن از بین میرود. وقتی آب را میجوشانیم نمکهای محلول Mg(HCO3)2 به Mg(OH)2 تبدیل میشود که نامحلول است و در نتیجه رسوب میکند و حذف میشود و پس از فیلتراسیون، آبی که به دست میآوریم، آب نرم است.
دو روش برای حذف سختی موقت آب وجود دارد:
از بین بردن سختی آب با جوشاندن
روش اول همان جوشاندن آب است که به آن اشاره شد و واکنشهای مربوط به آن را در زیر مشاهده میکنید:
Ca(HCO3)2 → ΔCalo3↓ + H2O + CO2
Mg(HCO3)2 → ΔMgCO3↓ + H2O + CO2 ⇒
روش دیگر “واکنش کلارک” نام دارد. در این واکنش از هیدروکسید کلسیم، برای حذف سختی آب و تبدیل بیکربناتها به کربنات استفاده میشود.
واکنش کلارک:
CA (OH) 2 + CA (HCO3) 2 → 2Caco3 ↓ + 2H2O
در ادامه به انواع روش های سختی دائم آب می پردازیم
روش پرموتیت گان
در این روش از سدیم آلومینیوم ارتو سیلیکات، معروف به “permutit“ یا زئولیت برای حذف سختی دائمی آب استفاده میشود.
در این روش از سدیم هگزا متا فسفات معروف به Calgon استفاده میشود. سختی آب با جذب یونهای Ca++ و Mg++ حذف میشود.
بهطورکلی پلی فسفاتها مانند هگزامتافسفات سدیم (SHMP) بهعنوان عوامل نرمکننده آب استفاده میشوند؛ زیرا این ترکیبات با یونهای فلزی کلسیم و منیزیم که عامل سختی آب هستند، کمپلکس محلول بسیار پایدار تشکیل میدهند و امکان رسوب نمک این یونهای فلزی یا برهمکنش آنها با سایر ترکیبات موجود در سیستم را از بین میبرند. پس میتوان گفت سختی آب حذف میشود.
روش رزین تبادل یونی
در این روش سختی دائمی آب با استفاده از رزینها حذف میشود. یونهای Ca++/Mg++ با Cl– و یونهای SO4-2 با رزین تبادل آنیونی (RNH2OH) مبادله میشوند. در نتیجه یونهای عامل سختی دائمی آب حذف شده و آب غیرمعدنی در این فرایند تشکیل میشود.
2RCOOH + Ca++ → (RCOO)2Ca + 2H+ ⇒
RNH2OH + Cl– → RNH2Cl + OH– ⇒
H+ + OH– → H2O ⇒
سیستم رزین تبادل یونی با حذف آلایندههای یونی محلول از آب کار میکند. این سیستم، یونها را با یونهای بهتری تعویض میکند که کیفیت آب را کاهش نمیدهند. رزین تبادل یونی به سایر سیستمهای نرمکننده آب بسیار شبیه است؛ زیرا هر دو سیستم میتوانند یونهای منیزیم و کلسیم را از آب حذف کنند.
در بیان تفاوت جزئی مکانیسم عملکرد این دو سیستم باید گفت که مبدلهای یونی از اصل تبادل یونی برای حذف مواد معدنی مضر از آب استفاده میکنند. نرمکنندههای آبنمکهای رسوب ساز مانند سولفات کلسیم و بیکربنات منیزیم را به نمکهای محلول و غیر رسوب ساز که حاوی سدیم هستند تبدیل میکنند.
زمانی که نمکهای محلول منیزیم و کلسیم به شکل کلرید و سولفید در آب باشند، سختی آب با جوشاندن از بین نمیرود. در نتیجه به آن سختی دائم میگوییم. سختی دائم آب را میتوان با تصفیه آب از بین ببریم.
کاهش سختی اب با جوشاندن
جوشاندن آب باعث رسوب کربنات کلسیم جامد و کربنات منیزیم جامد میشود. این روش یونهای کلسیم و منیزیم را از آب خارج میکند و سختی آن را از بین میبرد. بنابراین؛ سختی ناشی از هیدروژن کربنات ها موقتی است.
به طور کلی افزایش دمای آب باعث افزایش حلالیت بیشتر نمکهای موجد در آب میشود. اما هماهنطور که گفته شد استثناهایی مانند CaCO3، CaSO4، MgCO3، Mg(OH)2 وجود دارند که همگی با افزایش دما رسوب میکنند.
چگونه املاح را از آب بگیریم؟
رایجترین و مؤثرترین راه برای حذف نمک از آب، فیلتراسیون فیزیکی است. به طور خاص، سیستمهای اسمز معکوس قادر به حذف نمک و طیف گستردهای از آلایندههای دیگر از آب نرم شده هستند.
سیستمهای اسمز معکوس در حذف یا کاهش موارد زیر مؤثر هستند:
سدیم
نیتراتها
یونهای معدنی و فلزی
باکتری (سالمونلا)
تک یاخته (Giardia)
ویروسها (نوروویروس)
مواد پرفلوئوروآلکیل
نتیجه گیری برای بهترین روش سختی گیری آب
نمک یونهای کلسیم و منیزیم عامل سختی موقت یا دائم آب هستند. سختی آب علاوه بر زندگی روزمره در فرایندهای صنعتی نیز میتواند مشکلاتی ایجاد کرده و باعث افزایش هزینههای انرژی و نگهداری تجهیزات شود.
از بین روشهای متنوع حذف سختی آب، سادهترین روش جوشاندن آب است و برای حذف سختی دائم آب از رزینهای تبادل یونی یا ترکیبات شیمیایی نرمکننده آب مانند SHMP میتوان بهره برد.
سولفات روی در دمای اتاق، بهصورت ذرات سفید یا پودری است و دارای همگرایی و بلوری یا کریستالی است. سولفات روی وقتی ۳۰ درجه گرم شود، میتواند بخشی از آب کریستال را از دست بدهد، در ۱۰۰ درجه سانتیگراد شش مولکول آب کریستالی را از دست بدهد و در دمای ۲۸۰ درجه هفت مولکول آب کریستالی را از دست میدهد.
سولفات روی در دمای ۷۶۷ درجه سانتیگراد به اکسید روی و تری اکسید گوگرد تجزیه میشود. در آب محلول و در اتانول و گلیسرول کمتر محلول است. این پودر عمدتاً بهعنوان ماده اولیه برای تولید روی، باریم و سایر نمک روی مورداستفاده قرار میگیرد، همچنین از مواد اولیه کمکی مهم برای فیبر ویسکوز و فیبر وینیل استفاده میشود، میتوان از آن در رنگرزی، نگهدارنده چرم و چوب، شفافکنندههای چسب سموم قارچی و قارچکشها استفاده کرد. سولفات روی میتواند در عناصر کمکی کودهای کشاورزی استفاده شود.
میتواند بهعنوان رنگرزی مصنوعی، نگهدارنده چوب، ماده سفیدکننده کاغذ مورداستفاده قرار گیرد، همچنین میتوان از آن در پزشکی، الیاف مصنوعی، الکترولیز، آبکاری، سموم دفع آفات و تولید روی و غیره استفاده کرد.
میتوان از آن برای تهیه داروی روی، قابض و غیره استفاده کرد.
سولفات روی یک مکمل روی رژیم غذایی است، عنصر بسیاری از آنزیمها، پروتئینها، مانند حیوانات شامل ریبوز درگیر در کربوهیدرات و متابولیسم چربی است و میتواند پیروات و لاکتات را کاتالیز کند، میتواند رشد را تقویت کند. کمبود روی میتواند منجر به کراتوز مانع رشد مو و در نتیجه زوال موها شود.
سولفات روی مجاز است در مکملهای غذایی روی استفاده شود. چین اجازه میدهد تا از آن در نمک استفاده کنند، مقدار مصرف آن mg / kg500 است. در غذاهای کودک و خردسال 118mg / kg است. در محصولات لبنی mg / kg250 است. در دانهها و محصولات آنها 160rag / kg است؛ در نوشیدنیهای مایع و نوشیدنی شیر 44mg / kg است.
عمدتاً در مایع منعقدکننده الیاف ساخته شده توسط انسان استفاده میشود. در صنعت چاپ و رنگرزی از آن بهعنوان ماده حاوی قلیایی لامین آبی و نمکی استفاده میشود. این ماده اولیه اصلی تولید رنگدانههای معدنی (بهعنوانمثال لیتوپون)، سایر نمک روی (بهعنوانمثال استارات روی، کربنات اساسی روی) و کاتالیزور حاوی روی است.
بهعنوان مواد نگهدارنده چوب و چرم، چسب استخوان و مواد نگهدارنده استفاده میشود. در صنعت داروسازی از سولفات روی نیز استفاده میشود. همچنین میتوان از آن برای جلوگیری از بیماریها و نهالستانهای درختان میوه و تولید کودهای روی و غیره استفاده کرد. این ماده میتواند بهعنوان مکملهای غذایی (تقویتکننده روی) و موارد مشابه آن در محصول درجه یک غذایی استفاده شود.
میتواند بهعنوان معرفهای آنالیزی، و در ماتریس فسفر مورداستفاده قرار گیرد.
روی سولفات
سولفات روی یک ترکیب معدنی است که با فرمول ZnSO4 شناخته میشود. این ماده جامد بیرنگ، بی بو و کریستالی است. از نظر تاریخی، بهعنوان سفید vitriol شناخته میشد. بهراحتی در آب حل میشود و با اسید در اتانول و گلیسرول محلول است. دارای خاصیت غیر اکسیدکننده، غیر قابلاشتعال و غیرقابلاحتراق است. سولفات روی از لحاظ طبی بهصورت ریزگرد و درخشنده است و با چهار حالت هیدراتاسیون همراه است. سولفات روی با ترکیب خاکستر روی با اسید سولفوریک آبی بهصورت مصنوعی تولید میشود.
روی (عناصر روی) یک ماده معدنی اساسی برای تغذیه انسان، حیوان و گیاهان است. روی نیز میتواند به طور طبیعی در محیط، غذاها و آب یافت شود. این یک عنصر اساسی آنزیمهای درگیر در واکنشهای متابولیکی است. علاوه بر این، برای ترمیم DNA و محافظت در برابر استرس اکسیداتیو ضروری است.
روی سولفات در موارد نقص روی بهعنوان منبع روی مورداستفاده قرار میگیرد. به شکل مکمل رژیم غذایی برای درمان کمبود روی در انسان استفاده میشود. از این ماده بهعنوان کود و اسپریهای کشاورزی برای درمان کمبود روی در محصولات زراعی و بهبود ارزش مواد مغذی خاک استفاده میشود.
در خوراک دام برای درمان کمبود روی در حیوانات استفاده میشود. علاوه بر کاربرد بهعنوان مکمل رژیم غذایی، روی سولفات کاربردهای مختلفی در صنایع شیمیایی دارد که از آن بهعنوان ماده حاوی رنگآمیزی، الکترولیت برای آبکاری روی، منعقدکننده در تولید ریون (فیبر مصنوعی)، پاککننده چسب و بهعنوان معرف شیمیایی آنالیزی استفاده میشود.
همچنین بهعنوان ماده نگهدارنده یا محافظتی از چرم، چوب و پوست استفاده میشود. سولفات روی برای فرایند تصفیه آب، فرایند شناورسازی جداسازی مواد معدنی، کاغذسفید کننده، و جریان الکتریسیته استفاده میشود. سولفات روی بهعنوان ماده اولیه برای تولید محصولات لاتکس، فرایند سولفوریزاسیون و رنگدانه سولفات روی لیتوپون یک علفکش است که به طور معمول برای کنترل خزه استفاده میشود.
سولفات روی در کشاورزی
این ماده در محصولات زراعی، بهویژه میوههای برگریز، بادامزمینی، پنبه، ذرت و مرکبات استفاده میشود و به خوراک دام، خوک و طیور اضافه میشود.
در چند سال گذشته، کود سولفات روی با ماده اولیه اکسی سولفات روی تولید میشد که توسط کورههای فلزی تولید میشد. سولفات روی بیش از اکسید روی (ZnO) بهعنوان کود ترجیح داده میشود؛ زیرا محلول بودن بهتر در آب، هزینه کم و مناسببودن با انواع خاک باعث افزایش بیشتر تقاضای سولفات روی در صنعت کشاورزی میشود.
علاوه بر این، سایر زمینههای کاربردی مانند صنایع شیمیایی و تصفیه آب تقاضای پایداری برای سولفات روی دارند و انتظار میرود این تقاضا باقی بماند. پیشبینی میشود که مصرف سولفات روی در مناطقی با کمبود روی؛ مانند آفریقا، هند، آمریکای جنوبی و استرالیا افزایش یابد.
اگرچه، سولفات روی اگر در دوزهای زیاد مصرف شود، ممکن است سمی باشد و سمیت روی میتواند باعث کمخونی، تهوع، استفراغ، درد شکم، اسهال، سوزش یا خوردگی دستگاه ابتدایی و در موارد شدید، استفراغ خون شود. استنشاق این ماده از گردوغبار میتواند باعث تحریک بینی و گلو شود.
هم کمبود روی و هم قرارگرفتن بیش از حد در اثر مصرف روی با اثرات مضر، همراه است. علاوه بر این، آگاهی ناکافی در مورد سلامتی، کمبود رژیم غذایی، عدم دسترسی زیاد به مواد غذایی، شرایط غیربهداشتی، عفونتهای مکرر، وضعیت اقتصادی نامناسب، وضعیت سیاسی ناپایدار، تنظیم نادرست اولویت در دستور کار ملی میتواند عاملی مهارکننده در بازار جهانی روی سولفات باشد.
تقسیم بندی بازار روی سولفات
بازار جهانی روی سولفات بر اساس نوع، کاربرد و صنعت مصرفکننده نهایی تقسیم میشود.
سیستم تبادل یونی (IX) در صنایع مختلف برای نرم کردن، تصفیه و جداسازی آب استفاده میشود. اگرچه شیمی واکنشهای تبادل یونی در کاربردهای مختلف متفاوت است؛ اما بهطورکلی میتوان تبادل یونی را یک فرایند تصفیه دانست که در آن یونهای محلول با یونهای دیگری با بار الکتریکی مشابه جایگزین میشوند.
اگر میپرسید که آیا سیستم تبادل یونی برای تأسیسات شما مناسب است، ابتدا باید بدانید “سیستم تبادل یونی چیست و چگونه کار میکند؟” این مقاله توضیح سادهای از نحوه عملکرد فناوری تبادل یونی، آنچه میتوانید از یک سیستم تبادل یونی انتظار داشته باشید و نحوه استفاده از آن را در کاربردهای صنعتی رایج ارائه میدهد:
سیستم تبادل یونی چیست و چگونه کار می کند؟
سیستم تبادل یونی آلایندههای یونی محلول را طی یک فرایند فیزیکی – شیمیایی جدا میکند بطوریکه یونهای نامطلوب با یونهای دیگر با همان بار الکتریکی جایگزین میشوند. این واکنش در یک ستون تبادل یونی درحالیکه جریان آب از یک رزین خاص عبور داده میشود که تبادل یونها را تسهیل میکند، رخ میدهد. یک مثال معمول سیستم تبادل یونی سختی گیر آب است که هدف آن حذف یونهای کلسیم یا منیزیم آب است.
هنگامی که محلول از یک رزین تبادل یونی متشکل از یونهای سدیم غلیظ عبور میکند، یونهای کلسیم و منیزیم به طور مؤثر از محلول جدا شده و توسط رزین نگه داشته میشوند درحالیکه یونهای سدیم از رزین به جریان خروجی وارد میشوند.
یک سیستم تبادل یونی از چه قسمتهایی تشکیل شده است؟
طراحی سیستم تبادل یونی چه از نظر مشخصات فیزیکی و چه از نظر نوع رزین باید متناسب با تأسیسات هر واحد انجام شود. اما بهطورکلی یک سیستم تبادل یونی را میتوان متشکل از اجزای زیر دانست:
رزین تبادل یونی
سیستم توزیع ورودی
سیستم توزیع احیاکننده
عناصر نگهدارنده
PLC، شیرهای کنترل و لولهکشی
رزین تبادل یونی حیاتیترین عامل در طراحی سیستم IX است. ترکیبات موجود در جریان خوراک ورودی و همچنین سایر شرایط فرایند، شکل هندسی، اندازه و مواد شیمیایی مورداستفاده در رزین تبادل یونی را تعیین میکنند.
طبق تعریف، یونها اتمها یا مولکولهای باردار هستند. هنگامی که یک ماده یونی در آب حل میشود، مولکولهای آن به کاتیونها (ذرات با بار مثبت) و آنیونها (ذرات با بار منفی) تجزیه میشوند. با بهرهگیری از این ویژگی، سیستم تبادل یونی به طور انتخابی مواد یونی را بر اساس بارهای الکتریکی آنها جایگزین میکند.
این کار با عبوردادن محلول یونی از یک رزین تبادل یونی انجام میشود که بهعنوان ماتریکسی عمل میکند که در آن واکنش تبادل یونی انجام میشود.
معمولاً رزینهای تبادل یونی ریزدانههای ریز متخلخلی هستند که بهصورت یک غشای ورقهمانند در دسترس هستند. رزینهای تبادل یونی از پلیمرهای آلی مانند پلیاستایرن ساخته میشوند که شبکهای از هیدروکربنها را تشکیل میدهند که تعداد زیادی از گروههای قابل یونیزاسیون را بهصورت الکترواستاتیکی به هم متصل میکنند.
همانطور که جریان پساب ورودی از رزین تبادل یونی عبور میکند، یونهای آزاد در سطح رزین با یونهایی با میل ترکیبی بالاتر برای مواد رزین جایگزین میشوند. باگذشت زمان، رزین با یونهای آلاینده اشباع میشود و باید بازسازی یا شارژ شود. این کار با شستشوی رزین با یک محلول احیاکننده انجام میشود.
این محلول احیاکننده به طور معمول از نمک غلیظ، اسید یا محلول بازی تشکیل شده است. درواقع محلول احیاکننده، واکنش تبادل یونی را با پرکردن کاتیونها یا آنیونهای روی سطح رزین و رهاکردن یونهای آلاینده در فاضلاب معکوس می کند.
سیستم تبادل یونی چه آلایندههایی را حذف می کند؟
رایج ترین کاربرد تبادل یونی نرم کردن زئولیت سدیم است، اگرچه کاربردهای رایج دیگری مانند تولید آب با خلوص بالا، رقیق کردن و حذف فلزات نیز دارد. سیستم تبادل یونی میتواند یک استراتژی بسیار مؤثر برای حذف آلایندههای محلول باشد، اگرچه رزینهای تبادل یونی باید بادقت بر اساس مواد موجود در جریان خوراک انتخاب شوند که در ادامه مقاله به بررسی این موضوع میپردازیم.
انواع رزین تبادل یونی و کاربردهای رایج آن
رزینهای تبادل یونی آلایندهها را بر اساس بار الکتریکی آنها هدف قرار داده و حذف میکنند. به جز چند مورد استثنا معمولاً، رزینهای کاتیونی یونهای مثبت را تعویض میکنند، درحالیکه رزینهای آنیونی یونهای منفی را تعویض میکنند.
انواع اصلی رزین تبادل یونی و کاربردهای متداول آنها در زیر مشخص شده است:
رزین کاتیونی
مبدلهای کاتیونی را میتوان بهعنوان رزینهای کاتیونی اسید قوی (SAC) یا رزینهای کاتیونی اسید ضعیف (WAC) طبقهبندی کرد، که هر دو به طور گسترده برای املاحزدایی استفاده میشوند.
رزینهای SAC نیز معمولاً برای نرم کردن استفاده میشوند، درحالیکه رزینهای WAC برای کاربردهای دی آکالیزاسیون استفاده میشوند. آلایندههای حذف شده توسط رزینهای کاتیونی معمولاً عبارتاند از:
کلسیم (Ca2+)
کروم (Cr3+ و Cr6+)
آهن (Fe3+)
منیزیم (Mg2+)
منگنز (Mn2+)
رادیوم (Ra2+)
سدیم (Na+)
استرانسیوم (Sr2+)
رزین کاتیونی اسیدی قوی (SAC)
رزینهای کاتیونی اسیدی قوی اغلب بهترین انتخاب برای اهداف سختی گیری و دمینرالیزاسیون آب هستند. رزینهای SAC روشی نسبتاً ایمن و مقرونبهصرفه برای حذف سختیهای رسوب ساز مانند کلسیم و منیزیم هستند، و با محلول نمک غلیظ مانند محلول نمک کلرید سدیم احیا میشوند.
رزین کاتیونی اسیدی ضعیف (WAC)
رزینهای کاتیونی اسیدی ضعیف یک انتخاب مقرونبهصرفه برای کاربردهای دی آلکالیزاسیون هستند که در آن آب خوراک دارای نسبت بالایی از سختی به قلیاییت است. رزین WAC این کار را با حذف کاتیونهای دوظرفیتی (مانند کلسیم) و جایگزینی آنها با هیدروژن/سدیم بسته به شرایط فرایند انجام میدهد. بسته به نیاز فرایند، فرایند تبادل یونی ممکن است با گاززدایی و یا تنظیم pH ادامه پیدا کند.
مبدلهای آنیونی را میتوان به دودسته رزینهای آنیون پایه قوی (SBA) یا رزینهای آنیون پایه ضعیف (WBA) طبقهبندی کرد. رزینهای SBA اغلب برای دمینرالیزاسیون استفاده میشوند، درحالیکه رزینهای WBA اغلب برای جذب اسید استفاده میشوند. آلایندههای حذف شده توسط رزینهای آنیونی معمولاً عبارتاند از:
آرسنیک
کربناتها (CO3)
کلریدها (Cl–)
سیانید (CN–)
فلوراید
نیتراتها (NO3)
پرکلرات (ClO4-)
آنیون سولفونات پرفلوروکتان (PFOS)
پرفلوروکتانوئیک اسید (PFOA)
سیلیس (SiO2)
سولفاتها (SO4)
اورانیوم
رزین آنیونی پایه قوی (SBA)
رزینهای آنیونی پایه قوی انواع مختلفی دارد که هرکدام برای یک کاربرد خاص مناسب هستند. رزینهای SBA برای حذف سیلیس، بهویژه برای جریانهایی با محتوای اسید معدنی آزاد کم (FMA) خوب هستند. از دیگر کاربردهای عالی رزینهای SBA میتوان به حذف اورانیوم اشاره کرد.
رزینهای SBA برای حذف نیتراتها (NO3) نیز مؤثر هستند، اگرچه اگر آب خوراک حاوی غلظتهای بالایی از سولفات باشد، ممکن است بازدهی آن به دلیل چرخههای احیای بیش از حد به خطر بیفتد. در نهایت، رزینهای SBA میتوانند به هالوژنها نیز متصل شوند.
رزین آنیونی پایه ضعیف (WBA)
رزینهای آنیونی پایه ضعیف برای کاربردهای یونیزاسیون که در آن حذف دیاکسیدکربن (CO2) و/یا دیاکسید سیلیکون (SiO2) موردنیاز نیست، مؤثر هستند. رزینهای WBA برای جذب اسید نیز مؤثر هستند، زیرا برای خنثیکردن اسیدهای معدنی قوی کار میکنند.
رزینهای تخصصی
درحالیکه رزینهای تخصصی تبادل یونی برای کاربردهای صنعتی خاص بسیار مؤثر هستند، اما هزینه بسیاری دارند. بهعنوانمثال، رزینهای کیلیت به طور گسترده برای کنترل غلظت و حذف فلزات مانند کبالت (Co2+) و جیوه (Hg و Hg2+)در محلولهای رقیق استفاده میشود. به طور مشابه، رزینهای تبادل یون مغناطیسی (MIEX) اغلب برای حذف مواد آلی طبیعی از آب خوراک استفاده میشوند.
رزین کیلیت ساز
رزینهای کیلیت برای حذف و یا بازیافت فلزات از محلولها، از جمله محلولهایی با غلظت بالای جامدات محلول، مؤثر هستند. کاربردهای رزین کیلیت شامل تصفیه آبنمک سدیم (Na)، پتاسیم (K) و لیتیوم (Li) برای تغذیه سلولهای الکتروشیمیایی، هیدرومتالورژی، غلظت فلزات و بازیابی فلزاتی مانند کادمیوم (Cd)، کبالت (Co)، نیکل (Ni) است. و مس میشود.
آیا تأسیسات شما به سیستم تبادل یونی نیاز دارد؟
سیستم تبادل یونی معمولاً در صنایع مختلف بهویژه صنایع شیمیایی و پتروشیمی، نیرو، معدن و فلزات، مواد غذایی و آشامیدنی، داروسازی، شهری، نیمههادیها و غیره استفاده میشود. تبادل یونی میتواند یک راهحل کارآمد برای کاربردهای مختلف از جمله نرم کردن آب، تصفیه، جداسازی و پیشتصفیه برای محافظت از تجهیزات پاییندست و بهبود بازده عملیاتی باشد.
اگر به دنبال راهبردهای پیشتصفیه مقرونبهصرفه یا جداسازی تخصصی هستید، ممکن است از خود بپرسید “آیا تأسیسات صنعتی شما نیز به سیستم تبادل یونی نیاز دارد؟” سیستم تبادل یونی ممکن است برای واحد صنعتی شما مناسب باشد اگر:
واحد صنعتی شما نیاز به کاهش سختی دارد.
سخت به آبی اطلاق میشود که محتوای مواد معدنی محلول بالایی دارد که معمولاً از یونهای کلسیم و منیزیم تشکیل شده است. درحالیکه محتوای معدنی برای آب آشامیدنی قابلقبول و حتی ارجح است، سختی باعث تشکیل رسوب آسیبرسان بر روی تجهیزات صنعتی مانند بویلرها، برجهای خنککننده و لولهها میشود.
نرمکننده تبادل یونی برای کاهش سختی مؤثر است، بهخصوص اگر تأسیسات شما از دیگهای فشار پایین استفاده می کند. نرمکننده تبادل یونی از رزینهای SAC برای تبادل یونهای سختی با سدیم استفاده می کند. این بدان معنی است که نرمکننده تبادل یونی با محلولهای نمک نسبتاً ایمن و کمهزینه بازسازی میشود.
بااینحال، برای جلوگیری از چرخههای بازسازی بیش از حد و زمانهای غیرضروری، نرمکننده تبادل یونی برای مواردی با مواد جامد محلول کم (TDS) مناسبتر است، درحالیکه سایر فناوریها، مانند نرمکننده آهک، عموماً برای تصفیه آب با غلظتهای سختی بالا مناسبتر هستند.
تبادل یونی آب با خلوص بالا تولید میکند که ممکن است انتخاب مناسبی برای تصفیه آب خوراک برای دیگهای بخار فشار بالا یا برای سایر کاربردها در صنایع شیمیایی، برق، الکترونیک، هستهای یا سایر صنایع باشد. در مقایسه با نرمسازی تبادل یونی، دمینرالیزاسیون تبادل یونی شامل فرایند چندمرحلهای پیچیدهتر است.
در مرحله اول، جریان از طریق یک رزین تبادل کاتیونی برای حذف سختی، سدیم و سایر فلزات عبور داده میشود و در مرحله دوم، جریان با رزین تبادل آنیونی تصفیه میشود که آنیونهایی مانند کربنات، کلرید، سیلیس و سولفات در برخی موارد، را حذف می کند.
مرحله سوم برای کاهش قلیاییت جریان اضافه میشود. علیرغم هزینههای اضافی که این سیستم چندواحدی دارد، سیستم تبادل یونی اغلب روش استانداردی برای تأمین نیاز به آب با خلوص بالا است.
تأسیسات شما نیاز به کاهش قلیاییت دارد.
قلیایی بودن یا وجود دیاکسیدکربن محلول (CO2)، بیکربنات (HCO3)، کربنات (CO3)، یا هیدروکسیل (OH) در آب، تأثیر منفی بر فرایندهای حرارتی بالا، مانند کف کردن بیش از حد در بویلرها دارد. آلایندههای قلیایی میتوانند باعث رسوبگذاری و خوردگی پرهزینه در بویلرها، لولهکشیها و سایر تجهیزات شود. حذف قلیاییت میتواند عمر تجهیزات را طولانیتر کند و در هزینههای عملیاتی پاییندستی صرفهجویی کند.
در تأسیسات خود نیاز به حذف فلزات دارید.
سیستمهای تبادل یونی اغلب برای جداسازی فلزات از محلولهای رقیق استفاده میشود، واقعیتی که روزبهروز در میان صنایع الکترونیک، نیمهرساناها و معدن و فلزات بیشتر رواج مییابد. بسته به پیچیدگی فرایند یا جریان پساب، تبادل یونی را میتوان برای جداسازی مؤثر فلزات مختلف از جمله کادمیوم، کروم، مس، سیانید، سرب، طلا، جیوه، نقره و روی استفاده کرد.
اگر واحد صنعتی شما به دنبال راههایی برای بازیابی فلزات باارزش از جریانهای پساب یا برآوردهکردن الزامات زیستمحیطی تخلیه فلزات است، تبادل یونی ممکن است یک راهحل ایدهآل باشد.
به دنبال افزایش بازدهی فرایند صنعتی خود هستید.
فیلتراسیون غشایی اغلب میتواند همان آلایندههای تبادل یونی را حذف کند، بااینحال، غشاها فاقد انتخابپذیری تبادل یونی هستند. باتوجهبه این که تبادل یونی میتواند یونهای خاصی را برای حذف، هدف قرار دهد درحالیکه مواد مطلوب را در محلول باقی گذارد، اگر مرکز شما به دنبال بهینهسازی بازده محصول است، تبادل یونی میتواند یک استراتژی جداسازی ارجح باشد. بهعنوانمثال، در صنایع غذایی و نوشیدنی، تبادل یونی را میتوان برای حذف رنگها، طعمها و بوهای نامطلوب، بدون حذف ضایعات غیرضروری محصول، به کاربرد.
مشکلات رایج سیستم تبادل یونی
سیستم تبادل یونی (IX) میتواند راهحلی کارآمد برای نیازهای مختلف کانیزدایی، و تصفیه فاضلاب باشد. در واقع، سیستم تبادل یونی مزایای متعددی نسبت به عملیات شیمیایی دارد، زیرا معمولاً به فضای کمتر، نیروی کار کمتر، عدم دفع لجن و هزینههای عملیاتی کمتر نیاز دارند.
درحالیکه چنین مزایایی جذاب هستند، ممکن است این سوال مطرح شود که مشکلات رایج در تبادل یونی چیست و چگونه آنها را برطرف کنیم؟ این مقاله به بررسی شرایط و مسائل کلیدی که کارایی کلی مقرونبهصرفه بودن سیستمهای تبادل یونی را به خطر میاندازد، و همچنین برخی از استراتژیهای مفید برای اصلاح این مشکلات تبادل یونی میپردازد.
مشکلات رایج تبادل یونی عبارتاند از:
رسوب رزین
رزینهای تبادل یونی با نگهداشتن یونهای باردار الکتریکی کار میکنند. بااینحال، برخی از آلایندهها میتوانند به رزین متصل شوند و از انجام واکنشهای تبادل یونی بیشتر جلوگیری کنند. تا زمانی که این مشکل اصلاح نشود، رزین آلوده کیفیت پساب را به خطر میاندازد و گروههای عاملی یونی را نمیتوان بهراحتی از طریق یکچرخه بازسازی طبیعی بازسازی کرد.
آلایندههایی که اغلب در رسوب رزین نقش دارند عبارتاند از:
آلومینیوم
یونهای عامل سختی
آهن
منگنز
عوامل میکروبیولوژیکی
روغن
مواد آلی
سیلیس
سولفات
راهحلهای ممکن
اگرچه رسوب رزین عملکرد سیستم تبادل یونی را کاهش میدهد، اما اغلب با اقدامات مناسب میتوان این مشکل را برطرف کرد. بهطورکلی، ترکیبات قلیایی برای حذف رسوبها از رزین آنیونی استفاده میشوند، درحالیکه اسیدها یا عوامل کاهنده قوی برای حذف رسوبها از رزینهای کاتیونی استفاده میشوند.
به طور مشابه، سورفکتانتها معمولاً برای تمیزکردن روغن از رزینهای آلوده استفاده میشوند، اگرچه لازم است در انتخاب سورفکتانتی که بهخودیخود رزین را آلوده نکند، دقت شود. رسوب آلی هم بسیار رایج است و هم اصلاح آن نسبتاً دشوارتر است. استراتژیهای پیشگیرانه برای رسوبگیری آلی شامل پیش کلره و شفافسازی، فیلتراسیون کربن فعال، اعمال تبادل یونی چندمرحلهای با رزینهای پایه ضعیف و قوی و استفاده از رزینهای ویژه تبادل یونی است.
اکسیداسیون رزین
رزینهای تبادل یونی از پلیمرهای شبکهای تشکیل شدهاند که قادر به مقاومت در برابر انواع مواد هستند. بااینحال، آنها در برابر عوامل اکسیدکننده، مانند نیتراتها، پراکسیدها، ترکیبات هالوژن، کلر، و ترکیبات هیپوکلریت و غیره آسیبپذیر هستند. هنگامی که اکسیدانها در جریان خوراک وجود دارند، پلیمرهای رزین تبادل یونی را تجزیه میکنند و باعث تغییر شکل و فشردهشدن آنها در طول زمان میشود.
این فشردگی جریان مایعات را از طریق بستر رزین مسدود می کند که میتواند کارایی کلی واحد تبادل یونی را به خطر بیندازد و به دلیل کانالی شدن در بستر رزین منجر به کیفیت ناسازگار پساب شود.
راهحلهای ممکن
درحالیکه آسیب اکسیداسیون به رزینهای تبادل یونی قابلبرگشت نیست، میتوان از طریق اقدامات پیشتصفیه مختلف از آن جلوگیری کرد. اقدامات پیشگیرانه رایج برای جلوگیری از اکسیداسیون شامل استفاده از فیلتراسیون کربن فعال، تابش اشعه ماورایبنفش، یا پیشتصفیه شیمیایی از طریق استفاده از یک عامل کاهنده است.
تجزیه حرارتی رزین
دمای بسیار بالا یا پایین میتواند به طور دائمی کارایی رزین تبادل یونی را به خطر بیندازد. باگذشت زمان، تخریب حرارتی ساختار مولکولی رزین را تغییر میدهد بهطوریکه دیگر نمیتواند به گروههای عاملی یونها که کلید واکنش تبادل یونی هستند، متصل شود و در نتیجه عملکرد عملیاتی و عمر محصول کوتاهتر میشود.
راهحلهای ممکن
ظرفیت رزین تبادل یونی رابطه معکوس با دما دارد، بنابراین مهم است که دما عملیاتی توصیه شده و سایر شرایط فرایند را در نظر بگیرید تا تخریب حرارتی در طول زمان به حداقل برسد. بهطورکلی، رزینهای کاتیونی نسبت به رزینهای آنیونی در برابر تخریب حرارتی مقاومتر هستند، اگرچه هر دو بهطورکلی میتوانند در برابر کاربردهای کوتاه گرمای زیاد برای استریل کردن گاهبهگاه یا اهداف دیگر مقاومت کنند.
درحالیکه قرارگرفتن طولانیمدت در معرض دماهای شدید معمولاً به معنای عمر مفید کمتر رزینهای تبادل یونی است، در برخی موارد هزینههای جایگزینی مکرر رزین ممکن است همچنان از هزینههای انرژی و تجهیزات موردنیاز برای کنترل دما بیشتر نباشد.
سایر مشکلات مکانیکی و عملیاتی رزین تبادل یونی
انواع مختلفی از مشکلات مکانیکی، طراحی و عملیاتی وجود دارد که میتواند بر عملکرد سیستم تبادل یونی تأثیر منفی بگذارد؛ زیرا به تخریب زودرس رزین کمک میکند و کارایی آن را با مشکل مواجه می کند. این مشکلات معمولاً عبارتاند از:
احیای ناقص رزین
اگر محلول احیاکننده رزین به طور نادرست انتخاب شود، عملکرد سیستم تبادل یونی کمتر از حد مطلوب خواهد بود. توجه به دستورالعملهای سازنده برای غلظت احیاکننده، زمان کاربرد و کنترل جریان میتواند از بروز چنین مشکلاتی جلوگیری کند و عملکرد سیستم تبادل یونی را تضمین کند.
کانال سازی
کانالسازی زمانی اتفاق میافتد که مایعات به طور ناهموار از رزین عبور میکنند، در نتیجه مسیرهایی را ایجاد میکنند که منجر به تخلیه ناهموار رزین و نفوذ محلول تصفیهنشده به جریان خروجی میشود. کانالکشی میتواند ناشی از نرخ جریان نادرست، خرابی مکانیسم توزیعکننده، شستشوی معکوس ناکافی و مسدودشدن مواد جامد محلول یا دانههای رزین آسیبدیده باشد.
ازبینرفتن یا مهاجرت رزین
ازبینرفتن رزین زمانی اتفاق میافتد که دانههای رزین از یک ستون تبادل یونی خارج میشوند یا از یک ظرف به ظرف دیگر جریان مییابند. دلایل متعددی برای ازدستدادن رزین وجود دارد، از جمله شستشوی معکوس بیش از حد و خرابیهای مکانیکی در سایر تجهیزات نگهداری رزین.
ازبینرفتن رزین همچنین ممکن است ناشی از تکهتکهشدن دانههای رزین به دلیل قرارگرفتن در معرض دماهای بالا، کلر و یا شوک اسمزی باشد که به ذرات رزین اجازه میدهد حتی از صفحههای نگهدارنده دستنخورده عبور کنند. این موضوع ظرفیت و کارایی کلی سیستم را کاهش میدهد. بهعنوانمثال، در سیستمهای دمینرالیزاسیون، مهاجرت رزین کاتیونی به واحد آنیون میتواند منجر به نشت سدیم و زمان شستشوی اضافی شود.
کدام سیستم تبادل یونی برای واحد صنعتی شما مناسب است؟
به دلیل ویژگی منحصربهفرد برای هدف قراردادن انتخابی آلایندههای خاص، سیستم تبادل یونی (IX) میتوانند راهحل بسیار کارآمد برای جداسازی و تصفیه جریانهای پساب باشد. اگرچه سیستم تبادل یونی بیشتر برای فرایندهای نرمکننده مورداستفاده قرار میگیرد، اما به طور گسترده برای رسوبزدایی، خالصسازی، حذف فلزات و سایر مصارف تخصصی دیگر نیز استفاده میشود.
باتوجهبه اثربخشی تبادل یونی برای کاربردهای بسیار متنوع، شناسایی سیستم تبادل یونی ایدهآل برای نیازهای شما میتواند یک موضوع چالشبرانگیز باشد. اگر به فکر اضافهکردن یک سیستم تبادل یونی جدید به سیستم تصفیه خود یا ارتقای یک سیستم قدیمی هستید، ممکن است بپرسید “چگونه بهترین سیستم تبادل یونی را برای تأسیسات صنعتی خود انتخاب کنم؟” خواه اهداف شما شامل کاهش هزینههای عملیاتی، کاهش ضایعات محصول یا افزایش کارایی باشد، در ادامه این مقاله عوامل کلیدی را که باید در هنگام ساخت یک سیستم تبادل یونی در نظر بگیرید، را بررسی میکنیم.
فرایندهای خود را بشناسید.
تبادل یونی یک استراتژی جداسازی انتخابی است، به این معنی که میتوان از آن برای هدف قراردادن آلایندههای یونی خاص در محلول استفاده کرد. بهترین سیستم تبادل یونی باید باتوجهبه جریان فرایند شما، سطح خلوص موردنظر و هزینههای مربوط به راهاندازی و نگهداری سیستم تصفیه شما طراحی شود. درحالیکه در ظاهر ساده به نظر میرسد، اما این متغیرها پیچیده و به هم مرتبط هستند، و تأثیر زیادی در انتخاب بهترین فناوری تبادل یونی برای نیازهای شما دارند.
از چه نوع رزین تبادل یونی باید استفاده کرد؟
یک واحد تبادل یونی از نظر مکانیکی بسیار ساده است، اساساً از ستونی تشکیل شده است که حاوی مواد خاصی به نام رزین تبادل یونی است. تمام کار یک سیستم تبادل یونی توسط رزین انجام میشود که بهعنوان بستری برای تسهیل تبادل یونهای دارای بار یکسان عمل می کند. درحالیکه رزین تبادل یونی میتواند سرمایهگذاری اولیه قابلتوجهی را در پی داشته باشد، اما رزینهایی که بهدرستی نگهداری میشوند میتوانند عمر طولانی ۴ تا ۱۰ سال داشته باشند.
بهترین طراحی سیستم تبادل یونی، شرایط فرایند و محتویات جریان خوراک را در نظر میگیرد تا هزینههای عملیاتی و زمان خرابی مرتبط با چرخههای بازسازی را به حداقل برساند و عمر قابلاستفاده رزین را به حداکثر برساند.
ترکیبات رزین تبادل یونی
رزین تبادل یونی از پلیمرهایی که به شکل ریزدانهها و به طور معمول غشاهای ورقه مانندی که در فرایند الکترودیونیزاسیون استفاده میشوند، ساخته میشود. رایجترین رزین تبادل یونی از ژل یا پلیمرهای ماکرو متخلخل ساخته میشود که هرکدام برای شرایط فرایندی خاصی مناسب است.
بهطورکلی، رزینهای ژل برای عملیات استاندارد تصفیه آب بهترین هستند، زیرا ظرفیت و قابلیت احیاشوندگی بیشتری دارند. از سوی دیگر، رزینهای ماکرو متخلخل برای شرایط تهاجمی بهترین هستند، زیرا مقاومت شیمیایی و مکانیکی بیشتر آنها را قادر میسازد تا در برابر دماهای بالا، شوک اسمزی قابلتوجه و یا قرارگرفتن در معرض عوامل اکسیدکننده مقاومت کنند.
پیکربندی ستون تبادل یونی
بسته به کاربرد موردنظر و ویژگیهای یک سیستم تصفیه، سیستمهای تبادل یونی ممکن است شامل یک یا چند رزین و یا چندین ستون تبادل یونی باشند. نمونههایی از پیکربندیهای رایج سیستم تبادل یونی در زیر آورده شده است:
واحد چند بستری که حاوی رزینهای کاتیونی و آنیونی در یک واحد هستند. این سیستم تبادل یونی، برای تولید آب با خلوص فوقالعاده بالا با pH تقریباً خنثی و نیاز به آب شستشو کم استفاده میشود.
سیستم دوقلو شامل یک مجموعه زوجی از ستونهای تبادل یونی است که یکی از آنها حاوی رزین SAC و دیگری حاوی رزین SBA است. سیستمهای دوقلو تبادل یونی برای سختی گیری آب در شرایطی که به میزان خلوص دقیق نیاز نیست، استفاده میشود.
دی آلکالیزاسیون جریان تقسیم شده شامل دو بستر SAC است که بهصورت موازی کار میکنند، جایی که آب خوراک بین دو بستر تقسیم میشود، یکی در چرخه سدیم بهعنوان سختیگیر عمل می کند، و دیگری به شکل هیدروژنی دیمینرالیزاسیون را انجام میدهد و قلیاییت را از بین میبرد.
باتوجهبه تنوع گسترده رزینهای تبادل یونی فکر میکنید از کجا شروع کنید؟ بهترین راه برای شناسایی یک برنامه تصفیه بهینه، انجام یک مطالعه روی تصفیهپذیری است. در مطالعات تصفیهپذیری اغلب از ترکیبی از تجزیهوتحلیلهای آزمایشگاهی استفاده میکنند تا به شما کمک کند ساختار فرایند و جریانهای پساب را بهتر درک و ارزیابی کنید تا بتوانید تصمیم بگیرید که کدام استراتژیهای خاص تصفیه در کارخانه شما خوب عمل میکنند.
دادههای تصفیهپذیری در محدودکردن حوزه وسیع رزینهای تبادل یونی موجود و گزینههای طراحی سیستم بسیار مهم هستند و به محدودکردن جستجوی شما در مورد فناوریهای تبادل یونی کمک میکند.
هزینه راه اندازی سیستم تبادل یونی
راهاندازی یک سیستم تبادل یونی چقدر هزینه دارد؟
هنگامی که شرکتهای صنعتی به فناوری تبادل یونی نیاز دارند، یکی از اولین سؤالاتی که معمولاً میشنویم این است: “راهاندازی یک سیستم تبادل یونی چقدر هزینه دارد؟” به دلیل همه عواملی که میتوانند در مهندسی و چیدمان یک سیستم تبادل یونی نقش داشته باشند صحبتکردن در مورد هزینه دقیق این سیستم بسیار دشوار است.
در ادامه این مقاله، در مورد اجزا یک سیستم تبادل یونی معمولی، و عواملی که باعث بالا و پایینرفتن هزینهها میشوند، و چند پیکربندی خاص سیستم تبادل یونی صحبت میکنیم. تبادل یونی طیف گستردهای از فناوریها را پوشش میدهد که یک یون را با یون دیگری مبادله می کند و از انواع مواد شیمیایی احیاکننده استفاده می کند.
همانطور که قبلاً هم در مورد آن صحبت کردیم پیکربندیها و رزینهای بسیار متنوعی برای راهاندازی یک سیستم تبادل یونی وجود دارد. اما هنگام برآورد هزینهها باید به تجهیزات جانبی که یک سیستم تبادل یونی دارد نیز توجه کنیم؛ چراکه ممکن است این سیستم به پمپها و مخازن خوراک اضافی نیاز داشته باشد. تعیین اینکه چه پیکربندی سیستم را تشکیل دهد تحتتأثیر عوامل مختلفی قرار میگیرد:
پیشتصفیه
قبل از ورود خوراک خام یا فاضلاب به سیستم تبادل یونی، معمولاً نوعی پیشتصفیه مانند میکروفیلتراسیون یا شفافسازی معمولی موردنیاز است. اینکه این پیشتصفیه چیست به آلایندههای موجود در منبع آب تأسیسات بستگی دارد. پیشتصفیه باید بادقت موردتوجه قرار گیرد؛ زیرا در برخی موارد میتواند حدود ۳۰ تا ۵۰ درصد به کل هزینه کار اضافه کند. همچنین بهخاطر داشته باشید که لجن حاصل از سیستم پیشتصفیه ممکن است نیاز به تصفیه با فیلتر پرس داشته باشد که در صورت نیاز باید در طرح سیستم گنجانده شود.
مواد شیمیایی و رزینها
فرض کنید یک تأسیسات به یک سیستم تبادل یونی نیاز دارد که فلزات را از محلول نمک حذف کند. ممکن است دو ماده شیمیایی برای تمیزکردن رزینها به طور منظم استفاده شود، بنابراین این مرکز باید این مواد شیمیایی و رزینها را ذخیره و مدیریت کند. یکی از اصلیترین چیزهایی که باید در اینجا برای آن برنامهریزی کنید، یک سیستم انتقال مواد شیمیایی برای ذخیره مواد شیمیایی و تغذیه آنها به سیستم تبادل یونی است.
برای یک سیستم حملونقل شیمیایی صنعتی قوی با مخازن ذخیرهسازی، پمپهای اندازهگیری و پمپهای حملونقل، بسته بهاندازه آن باید هزینهکرد. در برخی از فاضلابها، تبادل یونی میتواند فلزات خاصی مانند نیکل، کادمیوم، سرب، یا جیوه و غیره را حذف کند. حذف این فلزات به رزینهای تبادل یونی بسیار خاصی نیاز دارند که میتواند بسیار گران باشد. در مواردی مانند این، میتوان فرایند تبادل یونی را برونسپاری کرد و این بخش از تأسیسات را به پیمانکار خارجی سپرد.
پسا تصفیه
در پایان پس از تصفیه، آبی که از سیستم تبادل یونی خارج میشود، معمولاً مستقیماً به یک مخزن بزرگ میرود (در صورت نیاز برای پالایشگاهها و نیروگاههای بزرگ که معمولاً یک تا دو روز آب ذخیره میکنند تا از خرابی جلوگیری کنند.)؛ بنابراین هزینه آن مخزن و هر پمپ مربوطه باید در نظر گرفته شود.
عوامل اصلی هزینه سیستم تبادل یونی
در مجموع، چهار عامل اصلی وجود دارد که باعث نوسان در هزینه یک سیستم تصفیه تبادل یونی میشود:
این عوامل عبارتاند از نرخ جریان، کیفیت آب ورودی، ترکیب شیمیایی جریان و تجهیزات موردنیاز.
نرخ جریان موردنیاز سیستم چقدر است؟ بهعبارتدیگر چه مقدار آب در روز و با چه سرعتی وارد فرایند میشود؟
کیفیت آب ورودی به تأسیسات چگونه است و چه سطحی از آلودگی قابلقبول است؟
ترکیب شیمیایی و یونی جریان چیست؟
چه تجهیزاتی موردنیاز است؟
اگر بتوانید به این سؤالات پاسخ دهید، میتوانید نیازهای خود را محدود کرده و درک بهتری از هزینههای سیستم تبادل یونی که با نیازهای واحد صنعتی شما مطابقت دارد، پیدا کنید.
نرخ جریان
بهطورکلی، اگر کارخانه شما به طور مداوم با سرعت جریان کمتری کار کند، معمولاً هزینه راهاندازی سیستم تبادل یونی کمتر خواهد بود. نرخ جریان همیشه در هزینه سیستم لحاظ میشود، بنابراین مطمئن شوید که قبل از درخواست قیمت، آن را تاحدامکان به طور مؤثر اندازهگیری کردهاید تا برآورد هزینه دقیقی برای سیستم خود داشته باشید.
چند ماده جامد باید حذف شود؟
حجم مواد جامد محلولی که تأسیسات باید از هر گالن آب خارج کند (معمولاً بر حسب بخش در میلیون اندازهگیری میشود) عامل مهمی است که در برنامهریزی یک سیستم تبادل یونی نقش دارد، زیرا هر چه حجم آلایندهها بیشتر باشد، مخازن تبادل یونی بزرگتر میشود.
شیمی آب و یون
همراه با حجم یونهایی که باید حذف شوند، دانستن شیمی یونها نیز مهم است:
چه یونهایی و در چه نسبتهایی وجود دارند؟
چه مقدار جامدات معلق و جامدات محلول کل (TDS) وجود دارد؟
ترکیب TDS چیست؟
سختی، کلرید، سدیم، سیلیس چقدر است؟
سایر یونهای موجود در آب چیست؟
پاسخ این سؤالات روی نوع تجهیزات شما و تعداد مخازن و نوع رزینها تأثیر میگذارد. بهعنوانمثال، گاهی اوقات از تبادل یونی برای جداسازی مواد معدنی باارزش مانند طلا، نقره، اورانیوم و غیره استفاده میشود و نحوه شارژ رزینها بر میزان کارآمدی آنها در حذف این مواد معدنی تأثیر میگذارد.
تجهیزات موردنیاز
برخی از تأسیسات با استفاده از لولههای PVC و مخازن FRP برای جریانهای کمتر با کنترلهای بسیار ساده بهخوبی عمل میکنند. برخی دیگر، مانند آنهایی که هزاران گالن در دقیقه فراوری میکنند، میبایست از فولاد ضدزنگ ساخته شوند. قیمت این مواد از پلاستیکهای ارزانقیمت گرفته تا مخازن و یا لولهها با روکش لاستیکی یا فولاد ضدزنگ باید در نظر گرفته شود.
حلال یک ماده شیمیایی است که ماده شیمیایی دیگری را حل میکند و محلولی به صورت مخلوط همگن تشکیل میدهد. حلال شیمیایی جزء موجود در محلول است که بیشترین مقدار را دارد و شکل فیزیکوشیمیایی ماده را به صورت جامد، مایع یا گاز تعیین میکند.
به عبارت دیگر حلال بخشی است که معمولاً بیش از 50% یک محلول را تشکیل داده است، در حالی که حلشونده بخشی است که در حلال مخلوط میشود. بهطور معمول، حلشونده کمتر از 50٪ محلول است. حلالها معمولاً اما نه لزوماً همیشه مایع هستند و همچنین میتوانند گاز یا جامد باشند.
کاربرد حلال شیمیایی
صنعت چسب و پوشش
چسبها و درزگیرها از پلیمرهای مختلفی تولید میشوند. انتخاب آنها و ترکیب آنها از انتخاب حلال شیمیایی مناسب استفاده میکند. بیشتر سیستمهای حلال شیمیایی برای بهینهسازی حلالیت پلیمر اولیه طراحی شدهاند. چسبها را میتوان به آنهایی تقسیم کرد که با واکنش شیمیایی و پیوندهایی که به دلیل فرایندهای بدنی پیوند دارند، ایجاد میشوند.
چسبهای واکنشی شیمیایی بر اساس روش تولید که شامل پلیمریزاسیون، پلی ادیشن یا تراکم پلیمری به سه دسته تقسیم میشوند.
چسبهای پیونددهنده فیزیکی شامل چسبهای حساس به فشار و تماس، چسبهای مذاب یا محلول و پلاستیکولها هستند.
چسبهای پلیمریزاسیون از سیانواکریلات (بدون حلال)
چسبهای بیهوازی (حاوی حلالها نیستند اما نیاز به پرایمر پلاستیک و بعضی از فلزات که محلولهای نفتالین مس هستند) چسب قابلاستفاده در برابر اشعه ماورای بنفش (ترکیبات بدون حلال پلیاورتان و اپوکسی) نیاز دارند.
چسبهای حساس به فشار و تماس از انواع مختلفی از پلیمرها از جمله استرهای اسید آکریلیک، پلی ایزوبوتیلن، پلی استرها، پلی کلروپرون، پلی اورتان، سیلیکون، کوپلیمر استایرن بوتادین و لاستیک طبیعی ساخته شده است.
به استثنای چسبهای استری آکریلیک اسید که میتوانند به عنوان محلول، امولسیون، UV 100٪ مواد جامد و سیلیکون قابل ترمیم (که ممکن است فقط اثری از حلالها باشد) پردازش شوند، همه لاستیکهای باقیمانده در درجه اول با مقادیر قابل توجهی از حلالها مانند حلالهای هیدروکربن ساخته میشوند (به طور عمده هپتان، هگزان، نفتا)، کتون (عمدتاً استون و متیل اتیل کتون)، و حلالهای آروماتیک (عمدتا تولوئن و زایلن).
چسبها و پلاستیسولهای مذاب حاوی حلالها نیستند. گروه چسب محلول شامل محصولاتی است که از سیستمهای حلال پلیمری زیر تهیه شده است:
نیترو سلولوز (حلالهای معمولی شامل ترکیبات حلال معمولاً از یک کتون یا استر، الکل و هیدروکربن انتخاب شده از ایزوپروپانول، 2- بوتیل هگزانول، آمیل استات، استون، متیل اتیل کتون)، لاستیک نیتریل (حلال اصلی – متیل اتیل کتون)، پلی کلرو پرون که معمولاً در مخلوطی از حلالها از جمله کتون یا استر، هیدروکربن آروماتیک و آلیفاتیک آلی که از نفتا، هگزان، استون، متیل اتیل کتون، بنزن، تولوئن و پلیوینیل استات (آب) حل میشود.
درزگیرهای اکریلیک پایه آب هستند؛ اما ممکن است حاوی اتیلن و پروپیلن گلیکول، روغنهای معدنی و مینرال اویل نیز باشند. همچنین درزگیرهای اکریلیک مبتنی بر حلال وجود دارد که حاوی مقادیر قابلتوجهی از حلالهای شیمیایی مانند روغنهای معدنی، تولوئن و زایلن است. درزگیرهای پلی سولفید معمولاً حاوی تولوئن هستند؛ اما از متیل اتیل کتون نیز استفاده میشود.
گروه سیلانت کلاس B حاوی حلالهای شیمیایی قابلملاحظهای بیشتر است (تا 40٪ حجم) اما برخی موارد استثنا نیز وجود دارد. درزگیرهای PVC بر پایه پلاستیسولها ساخته شدهاند و بدون حلالها میتوان آنها را ساخت. درزگیرهای مبتنی بر لاستیک بوتیل معمولاً حاوی هیدروکربنها (C6-C12) هستند.
درزگیرهای مبتنی بر استایرن – بوتادین – استایرن معمولاً مقادیر زیادی از حلالهای شیمیایی را از یک گروه انتخاب میکنند که شامل تولوئن، هپتان، هگزان، متیل اتیل کتون، ایزو بوتیل ایزو بوتیرات، n-amyl استات، آمیل کتون است. آنها معمولاً در مخلوطهای حلال پردازش میشوند. پلی کلرو پرون معمولاً در مخلوطی از حلالها از جمله کتون یا استرها و هیدروکربنهای آروماتیک و آلیفاتیک حل میشود. این لیست شامل نفتا، هگزان، استون، متیل اتیل کتون، بنزن و تولوئن است.
صنعت آسفالت
محصولات ساختمانی بیشماری از آسفالت و ذغال سنگ برای کاربردهایی همچون سیلر درایو، آسفالت برش، سیمان، آغازگر بتونی، مخلوط سرد بتن، سیمان سقف، پرکننده اتصالات انبساط، مایعات پچ، ضد آب غشاهای مایع ضدعفونی و روکش لوله ساخته شده است. تمام این محصولات حاوی حلال شیمیایی هستند.
سادهترین فرمولاسیون مخلوط آسفالت و (معمولاً) روغنهای معدنی است که برای آببندی، پرایمری و پوشش بتن مورداستفاده قرار میگیرد. پیشرفتهترین محصولات از نظر فن آوری برای ضد آب و پوشش خط لوله استفاده میشود. این محصولات همچنین بر اساس پراکندگی آسفالت در حلال شیمیایی، اما با افزودن پلیمر تقویت میشوند.
افزودن پلیمر، رفتار پلاستیک آسفالت را اصلاحکرده و آن را بیضوی میکند. معمولاً حلالهای شیمیایی اضافی برای بهبود حلالیت در اجزای پلیمری اضافه میشوند. پلیاورتانهای واکنشی اغلب مورداستفاده در اصلاح ضد آب غشاهای مایع هستند. تولوئن و زایلن ترکیب آسفالت هستند که اغلب از حلالهای شیمیایی اضافی استفاده میشوند. این مواد به دلیل تبخیر حلال تا حدی جامد میشوند. خواص الاستومری آنها از پسوندهای زنجیرهای و واکنشهای متقابل زنجیرهای حاصل میشود که یک شبکه پلیمری داخلی را تشکیل میدهند که آسفالت را تقویت میکند.
صنایع محصولات آرایشی و بهداشتی
چندین محصول آرایشی حاوی حلال هستند. از جمله این موارد میتوان به لاک ناخن، پاککننده لاک ناخن، عطر، رنگ مو، پاککنندههای عمومی، اسپری مو و لوسیون اشاره کرد. در بیشتر موارد، اتانول تنها حلال شیمیایی است. لاک ناخن و پاککننده لاک ناخن حاوی انواع زیادی از حلالهای شیمیایی است.
نیتروسلولز، پلیاستر، کوپلیمر استر اکریلیک و متاکریلیک استر، رزین فرمالدئید، بوتیرات استات سلولز متداولترین پلیمرها در فرمولاسیونهای لاک ناخن هستند. حلالها باتوجهبه پلیمر مورداستفاده انتخاب شدند. حلالها شامل استون، متیل استات، اتیل استات، بوتیل استات، متیل گلیکول استات، متیل اتیل کتون، متیل ایزوبوتیل کتون، تولوئن، زایلن، ایزوپروپیل الکل، متیل کلروفرم و نفتا است.
حلالها بخش عمدهای از ترکیب را معمولاً حدوداً 70٪ تشکیل میدهند. اصلاح برای بهبود انعطافپذیری و دوام لاک ناخن در حال انجام است. تلاشهای دیگر جهت بهبود خواص ضدقارچی، ازبینبردن کتونها و رزینهای فرمالدئید (کتونها به دلیل سمیت و بوی تحریککننده آنها و رزینهای فرمالدهید به دلیل کمک به درماتیت) و ازبینبردن زردی انجام شده است.
استون قبلاً تنها حلال شیمیایی مؤثر بسیاری از برطرفکنندگان لاک ناخن بود. هنوز مورداستفاده قرار گرفته است؛ اما تلاش فعلی برای ازبینبردن استفاده از کتونها در جوش دهندههای ناخن وجود دارد. ترکیبات مورداستفاده بیشترین ایزوپروپانول / اتیل استات و اتیل استات / ایزوپروپانول / 1،3- بوتانیدول هستند.
پاککنندههای عمومی مورداستفاده در سالنهای آرایش مو حاوی ایزوپروپانول و اتانول هستند. اسپری مو حاوی اتانول است که ترکیبی از اتان، پروپان، ایزبوتان و بوتان هستند. در معرض شیمیایی در سالنهای آرایشگاه، اگرچه غلظت بالایی از اتانول وجود دارد، اما سطح شناسایی شده زیر حد NIOSH است. غلظتها در سالنهای بدون تهویه (حدود 3 برابر بیشتر) از سالنهایی که در سالنهای تهویه مطبوع اندازهگیری میشوند. غلظت کمی از تولوئن نیز یافت میشود، که احتمالاً از اجزای رنگ ناشی میشود.
حلال شیمیایی در دارو سازی
حلال شیمیایی در داروسازی
از حلال های آلی معمولاً در صنایع داروسازی به عنوان محیط واکنش، جداسازی و تصفیه محصولات سنتز و همچنین برای تمیز کردن تجهیزات استفاده میشود.
از آنجاکه حلالهای شیمیایی باقیمانده در محصولات نهایی مواد مطلوب نیستند، ممکن است از روشهای مختلفی برای حذف آنها استفاده شود، مشروط بر اینکه آنها معیارهای ایمنی را رعایت کنند.
پس از فرایند خشک کردن، باید تجزیه و تحلیل ها انجام شود تا بررسی شود که آیا مقادیر حلالهای شیمیایی مورد استفاده در هر مرحله از تولید از حد قابل قبول تجاوز نمیکند. همچنين حلالهای جديد مانند مايعات فوق بحرانی يا مايعات يونی برای جايگزينی حلالهای آلی در فرايندهای توليد دارو ساخته شدهاند.
حلالهای شیمیایی ارگانیک به طور مداوم در فرایندهای تولید داروسازی حضور دارند. صنعت داروسازی به ازای هر مقدار محصول نهایی یکی از بزرگترین کاربران حلالهای آلی است. حلالهای شیمیایی معمولاً در هر مرحله از مسیر سنتز یک ماده فعال یا مواد تحریک کننده و بعضی اوقات در طی فرمولاسیون فراوردههای دارویی استفاده میشوند.
به دلیل برخی از موانع جسمی و شیمیایی، حلالهای آلی با روشهای تولیدی، از جمله خشک شدن در دمای بالا تحت فشار و یا لیوفیلیزاسیون نمیتوانند کاملاً از محصول حذف شوند.
معمولاً مقادیر کمی از حلالها ممکن است در محصول نهایی باقی بمانند که به آنها حلال باقیمانده (RS) گفته میشود و معمولاً به عنوان ناخالصیهای فرار آلی (OVI) نیز شناخته میشوند. علاوهبراین، یک محصول دارویی ممکن است توسط حلالهای آلی از بسته بندی، انبار، یا از حملونقل نیز آلوده شود.
به طور کلی، به دلایل عینی، صنعت داروسازی یک شاخه سخت تنظیم شده از تولید است. به همین دلیل است که براساس سمیت هر حلال، محدودیتهای RS برای محصولات دارویی و مواد اضافی توسط انجمنهای مختلف تعیین شده است.
استفادههای معمولی از حلالهای شیمیایی، در سنتز حلالیت (محیط واکنش)، استخراج و تبلور (خالص سازی) است. حلالهای شیمیایی همچنین ممکن است به عنوان واکنشدهنده یا کاتالیزور در واکنشها شرکت کنند.
تقطیرهای آزئوتروپ یا استخراج به عنوان عملکرد اصلی حلالها در مرحله واکنش، حلالیت است. به عنوان رسانه واکنش، حلالها با شکستن نیروهای منسجم که محلولهای بلوری و مایع را در کنار هم نگه داشته میشوند، واکنش املاح را بیشتر میکنند.
به همین دلیل تحقیقات زیادی برای درک و پیش بینی خواص حلالها انجام شده است که از همه جنبههای رفتار شیمیایی دارای اهمیت هستند. علاوهبراین، حلالهای شیمیایی همچنین میتوانند بخشی از یک واکنش سنتز به عنوان معرف یا کاتالیزور باشند.
فرایند استخراج مرحله بعدی تولید API است، جاییکه یک ماده دارویی با حلالهای ارگانیک ارتباط دارد. در این فرایند، محصولات سنتز از بقایای واکنش پس از واکنش جدا میشوند. معمولاً جداسازی مایع – مایع بین فرکشنهای آلی و معدنی انجام میشود.
انواع حلالها در فرایند استخراج به عنوان مثال استفاده میشوند. حلالهای کلر دار مانند دی کلرومتان یا کلروفرم و همچنین کتونها، اترها، استرها و الکل در استخراج پس از یک فرایند تخمیر، از حلالهای آلی مانند الکل، تولوئن، استون، استات یا متیلن کلرید استفاده میشود.
تلاش برای کاهش مصرف حلال شیمیایی در تولید مواد مختلف، نیاز به اطلاعات پیش زمینه در مورد موجودی فعلی، دلایل انتخاب حلالهای شیمیایی خاص، تأثیر حلالهای شیمیایی مختلف بر روی خواص محصولات نهایی، روندهای آینده و امکاناتی برای جایگزینی حلال شیمیایی در حوزههای مختلف تولید و صنایع انجام شده است.
انواع حلال های شیمیایی
انواع حلال را میتوان به دو دسته کلی حلال های آلی و حلال های معدنی تقسیم کرد. حلالهای معدنی حاوی عنصر کربن نیستند. رایجترین حلالهای معدنی آب و آمونیاک مایع هستند در حالی که حلالهای آلی مانند الکلها، گلیکول اترها حاوی کربن و اکسیژن در ساختار خود هستند.
همچنین حلالها را میتوان به طور کلی به دو دسته تقسیم کرد: قطبی و غیرقطبی. یک مورد خاص جیوه است که محلولهای آن به عنوان آمالگام شناخته میشود. همچنین محلولهای فلزی دیگری نیز وجود دارند که در دمای اتاق مایع هستند. بهطورکلی، ثابت دی الکتریک حلال معیار تقریبی از قطبیت حلال را ارائه میدهد.
حلال قطبی نوعی حلال است که بارهای جزئی یا گشتاورهای دوقطبی زیادی دارد. پیوندهای بین اتمها دارای الکترونگاتیوی بسیار متفاوت اما قابل اندازهگیری هستند. یک حلال قطبی میتواند یونها و سایر ترکیبات قطبی را حل کند. در واقع حلالهای قطبی مولکولهای دوقطبی قوی هستند که از طریق پیوند هیدروژنی نیز با دیگر مواد برهمکنش دارند.
حلال های قطبی نیز اغلب باعث شکستن پیوندهای کووالانسی املاح یونیزاسیون این املاح میشوند. رایجترین حلالهای مورد استفاده در سیستمهای دارورسانی، حلالهای قطبی، از جمله، آب و الکل هستند. به حلالهای قطبی دیگری مانند الکلها، آلدئیدها و کتونهای قند و سایر ترکیبات گروههای -OH نیز میتوان اشاره کرد.
حلالهای غیرقطبی خاصیت دوقطبی کمی دارند یا اصلاً ندارند. اگرچه آنها نمیتوانند بهطور مستقل دوقطبی تشکیل دهند؛ اما میتوانند از برهمکنشهای دوقطبی- دوقطبی برای حل املاح مناسب استفاده کنند.
حلالهای غیرقطبی دارای ثابت دی الکتریک بین 1 تا 20 هستند و شامل روغنهای تثبیت شده، تتراکلرید کربن و کلروفرم میشوند. املاح یونی و قطبی در حلالهای غیرقطبی حلالیت کمی دارند یا اصلاً حل نمیشوند. با این حال، روغنها، چربیها و اسیدهای چرب به خوبی در حلالهای غیرقطبی حل میشوند.
انواع حلال های آلی
حلال های آلی ساختار مشترکی دارند. حلالهای آلی هم ممکن است طبیعت آبگریز و هم آبدوست داشته باشند. حلالهای آلی خواص فیزیکی و شیمیایی مختلفی از خود نشان میدهند که در زیر آورده شده است:
در طبیعت فرار هستند – حلالهای فرار آنهایی هستند که توانایی تبخیر دارند. به دلیل ماهیت فرار حلالهای آلی وقتی در هوا آزاد میشوند، بوی آنها در فضا حس میشود.
نقطه جوش پایینی از خود نشان میدهند، گفته میشود که حلالهای آلی نقطه جوش بسیار پایینی دارند. به دلیل این نقطه جوش پایین، آنها بسیار فرار هستند.
مایعات بیرنگ هستند و وزن مولکولی کمتری دارند. حلالهای آلی فرار و با وزن مولکولی کم هستند و به شکل مایع در دمای اتاق وجود دارند.
براساس ساختار و گروه عملکردی، میتوان حلالهای آلی را به شکلهای مختلفی دسته بندی کرد:
حلالهای آلیفاتیک: این حلالها متعلق به کلاس آلکنها هستند. گفته میشود که آنها طبیعت غیرقطبی دارند. برخی از کاربردهای اینگونه حلالها عبارتند از استخراج روغن، رنگ، رنگ، داروسازی، پلیمریزاسیون و چسب.
حلالهای آروماتیک: این حلالها مانند حلال آلیفاتیک، حلالهای غیرقطبی هستند. آنها به عنوان حلالهای صنعتی برای چسبها، رنگها، جوهرهای چاپ، فرایندهای استخراج، کاهشدهنده، در حشرهکشها و غیره استفاده میشوند.
حلالهای کربونیل: این حلالها شامل استرها میشود که دارای خواص قطبی هستند و در پاککنندههای رنگ ناخن، پاککنندههای الکترونیکی، تختههای مدار، کافئین زدایی، در چسبها و همچنین در مواد طعمدهنده غذا استفاده میشوند.
برخی از حلالهای آلی دیگر شامل الکلها هستند که در کاربردهای مختلف صنعتی و تجاری استفاده میشوند.
حلال پروتیک
یک حلال پروتیک از مولکولهایی تشکیل شده است که ممکن است بهعنوان دهنده پیوند هیدروژنی عمل کنند. آب، الکل و اسیدهای کربوکسیلیک نمونههایی از حلالهای پروتیک هستند. برخلاف آن حلالهایی که نمیتوانند به عنوان اهداکننده پیوندهای هیدروژنی عمل کنند، حلالهای آپروتیک در نظر گرفته میشوند.
ترکیباتی که با فرمول کلی ROH قابل توصیف هستند، حلالهای پروتیک قطبی هستند. قطبیت حلالهای پروتیک قطبی از دوقطبی پیوند O-H حاصل می شود. اندازه کوچک اتم هیدروژن و تفاوت زیاد در الکترونگاتیوی اتم اکسیژن و اتم هیدروژن جداسازی مولکولهای شامل گروه OH از این گروه از ترکیبات قطبی را تضمین میکند و دقیقاً به همین دلیل است که حلال پروتیک به عنوان دهنده پیوند هیدروژنی عمل میکند.
حلال آپروتیک
حلال آپروتیک پروتون آزاد نمیکند؛ اما ممکن است بهعنوان یک حلال ساده عمل کند، جایی که قطبیت اندازهگیری شده توسط ثابت دی الکتریک قابل توجه است، یا ممکن است بهعنوان یک گیرنده پروتون یعنی پایه آپروتیک عمل کند. حلالهای آپروتیک ترکیبات قطبی مایعی هستند که فاقد اتمهای هیدروژن قابل تجزیه هستند.
اجزا شیمیایی مانند پیوندهای O-H و N-H در این حلالها وجود ندارند. بنابراین؛ گروههای هیدروکسیل (-OH) و گروههای آمین (-NH2) در حلالهای آپروتیک وجود ندارند و قادر به تشکیل پیوند هیدروژنی نیستند.
حلالهای آپروتیک همراه حلالهای پروتیک توانایی حل کردن یون را دارند. کمبود هیدروژن اسیدی در این حلالها وجود دارد و یون هیدروژن آزاد نمیکنند. حلالهای آپروتیک قطبی دارای مقادیر ثابت دی الکتریک حداقلی یا متوسط هستند. نمونههایی از حلالهای آپروتیک شامل اتر، متیلن کلرید و هگزان است.
حلال های شیمیایی آلی در مراحل تولید میکروبی
حلالهای شیمیایی ترکیبات موجود در کره زمین نیستند. در شرایط طبیعی، حضور آنها در مقادیر قابلتوجهی محدود به مناطق خاص میشود. فقط تعداد محدودی از حلالهای شیمیایی منشأ بیولوژیکی دارند و برخی ممکن است در طبیعت به غلظتهای بالاتری برسند. بهترین نمونه شناخته شده اتانول است. بااینحال، بوتانول و استون نیز بهراحتی توسط میکروبها تشکیل میشوند و ممکن است غلظتهای بالایی در آن ایجاد شود.
در حقیقت، در آغاز قرن بیستم، امکانات تولید بسیار بزرگی برای تولید میکروبی بوتانول و استون در حال بهرهبرداری بود. علاوه بر این، ترپنها حلالهای طبیعی هستند که به طور عمده توسط گیاهان تولید میشوند و در محلی میتوانند به غلظتهای بالایی برسند. بهعنوانمثال، لیمونن در قطرات ریز در پوست پرتقال وجود دارد. همه این حلال های شیمیایی برای سلولهای میکروبی سمی هستند.
با پیشرفت صنعت شیمیایی، این تصویر به طرز چشمگیری تغییر کرده است. در مکانهای آلوده، میکروارگانیسمها ممکن است با غلظتهای زیادی با تعداد زیادی حلال شیمیایی مواجه شوند. فقط با چند مورد استثنا، معلوم شد که اگر غلظت میکروبها کم باشد قادر به تخریب این ترکیبات هستند.
این پتانسیل تخریبپذیر باتوجهبه مقادیر کمیاب که ممکن است بهصورت محلی در بیوسفر طبیعی وجود داشته باشد، غیرمنتظره نیست. اما قرارگرفتن در معرض سلولها در غلظتهای بالای غیرطبیعی این حلالها معمولاً منجر به غیرفعالشدن برگشتناپذیر و در نهایت مرگ آنها میشود.
صنایع شیمیایی تا حد زیادی مبتنی بر فرایندهای مبتنی بر حلال شیمیایی است. اما در فرایندهای بیوتکنولوژیک معمولاً میکروبها در یک سیستم مبتنی بر آب مورد بهرهبرداری قرار میگیرند. این رویکرد باتوجهبه ترجیح میکروبها برای آب و مشکلات حلال شیمیایی برای سلولهای کامل کاملاً قابلدرک است.
حلالهای شیمیایی اغلب برای استخراج محصولات از فاز آبی استفاده میشوند؛ اما تنها پس از اتمام مراحل تولید. در این مرحله، صدمه به سلولهای کامل اهمیتی ندارد. در هر دو صنعت شیمیایی و بیوتکنولوژی، حلالهای شیمیایی آلی به دلیل ماهیت محصول یا بستر، مزایای زیادی نسبت به آب دارند.
در نتیجه، طی دهههای گذشته بسیاری از فرصتها برای استفاده از حلال شیمیایی در فرایندهای بیو کاتالیستی مورد بررسی قرار گرفته است. هرچه سیستم بیو کاتالیستی سادهتر باشد، استفاده از حلالهای شیمیایی پیچیدهتر است.
دسته بندی حلال های شیمیایی آلی
حلالهای شیمیایی، در سنتز حلالیت (محیط واکنش)، استخراج و تبلور (خالصسازی) کاربرد گستردهای دارند. حلالهای شیمیایی همچنین ممکن است بهعنوان واکنشدهنده یا کاتالیزور در واکنشها شرکت کنند. لیستی از انواع حلالهای موردنیاز صنایع مختلف را میتوانید در اینجا مشاهده کنید.
در میان انواع بیشمار حلالهای شیمیایی آلی، مواردی که اغلب برای واکنشهای آنزیمی مورداستفاده قرار میگیرند چندان نیستند و باتوجهبه اهمیت محتوای آب حلالهای آلی موردنظر، ممکن است در یکی از دستهبندیهای زیر قرار بگیرند.
حلال های آلی امتزاج پذیر با آب
این حلالهای آلی با دمای واکنش در آب واکنشپذیر هستند. هر نوع سیستم حلقی با نسبت 0 تا 100٪ از حلال به آب میتواند از این نوع حلال تهیه شود. توجه داشته باشید که برخی از حلالهای آلی که دارای حلالیت در آب محدود در دمای محیط هستند و ازاینرو بهعنوان آب غیرقابلقبول تلقی نمیشوند، در درجه حرارت بالا قابل اختلاط میشوند.
نفت و گاز طبیعی فراوانترین و مقرونبهصرفهترین منابع هیدروکربن است. گاهی اوقات از نفتا برای توصیف روغن مایع کمجوش و محصولات مایع گاز طبیعی با دامنه جوش از 15.6 درجه سانتیگراد (60 درجه فارنهایت) تا 221 درجه سانتیگراد (430 درجه فارنهایت) استفاده میشود. این گروه بزرگ از ترکیبات میتوانند از نظر ساختاری بهعنوان آلیفاتیک و آروماتیک طبقهبندی شوند.
هیدروکربنهای آلیفاتیک شامل آلکانهای اشباع شده (پارافینها)، آلکنهای اشباع نشده (الفین) و آلکینها (استیلنها) و سیکلوپارافینها (نفتنها) هستند. پارافینها میتوانند خطی مانند n- بوتان ،n- پنتان و n- هگزان باشند و شاخههایی مانند ایزوبوتان، ایزوپنتان، ایزو هگزان و غیره شاخهای باشند.
نمونهای از الفینها اتیلن است. سیکلوپارافین، سیکلوپنتان و سیکلوهگزان. این ترکیبات از بنزین طبیعی و روغنهای نفتی تشکیل شدهاند که به طور معمول دارای هزاران هیدروکربن با وزن مولکولی از متان تا حدود 50,000- 100,000 دالتون هستند.
پس از پالایش، نفت خام به گازهای هیدروکربن (متان، اتان، پروپان و بوتان)، تقطیرهای سبک (نفتا و روغنهای تصفیه شده)، تقطیرهای میانی (روغن گاز و روغن جاذب)، تقطیرهای سنگین (روغنهای فنی، موم پارافین و روغنهای روانکننده)، مواد باقیمانده روغن سوخت باقیمانده موم، آسفالت و کک و لجن پالایشگاه (کک اسید، اسید سولفونیک، روغنهای سوختی سنگین و اسیدسولفوریک) تقسیم میشوند.
استئاریک اسید (اکتا دکانوئیک اسید) یکی از اسیدهای چرب اشباع شده است که از بسیاری از چربیها و روغنهای حیوانی و گیاهی حاصل میشود. این ماده جامد مومی است و فرمول شیمیایی آن CH3 (CH2) 16COOH است. اصطلاح استئارات در نمکها و استرهای اسید استئاریک اعمال میشود.
استئاریک بهعنوان مادهای در ساخت شمع، صابون، پلاستیک، پاستیل روغنی، مواد آرایشی و برای نرم کردن لاستیک استفاده میشود. این ماده همچنین در ساخت قطعات ریختهگری از قالب تکه گچ یا قالب زباله بهعنوان یک ترکیب جداکننده استفاده میشود. در این استفاده استئاریک پودری در آب حل میشود و محلول بر روی سطح برس میشود تا پس از ریختهگری تقسیم شود.
استئاریک اسید در پاک کننده های پوست چگونه کار می کند؟
اکثر مردم نمیتوانند به شما بگویند که پاستیلهای روغنی، آبنباتهای سخت و صابون با هم مشترک هستند. بااینوجود یک پیوند واحد وجود دارد: هر یک از آنها حاوی مادهای مهم به نام استئاریک اسید هستند. اگرچه شاید قبلاً متوجه آن نشدهاید، اما پس از جستجوی آن، در بسیاری از کالاهایی که هر روز از آنها استفاده میکنید، از جمله شمعها، کرمهای اصلاح، لوازم آرایشی و دارو در آن استئاریک اسید وجود دارد. اما استئاریک در پاککنندههای پوست، نقش بسیار مهمی را ایفا میکند.
اسید استئاریک یکی از اسیدهای چرب است که به طور طبیعی در گیاهان مختلف و مشتقات حیوانات رخ میدهد. این ماده در محصولاتی مانند طعمه حیوانات، کره کاکائو و چربیهای گیاهی یافت میشود. هنگامی که از آن در محصولات آرایشی استفاده میشود، در درجه اول نقش یک ضخیم کننده یا سفت کننده را برآورده میکند.
استئاریک مادهای است که به نوار صابون کمک میکند تا شکل خود را حفظ کند. دقیقاً مانند محصولاتی مانند شمع، روغن، اما شکل فقط یکی از خواصی است که اسید استاریک به مواد پاککننده مانند صابونهای نواری و شستشوی بدن میافزاید. بهعنوان یک سورفاکتانت، این ماده یک پاککننده قدرتمند است. سورفاکتانت ترکیبی است که به کاهش کشش سطح آب کمک میکند و به آن اجازه میدهد تا با روغن و خاک روی سطح پوست شما مخلوط شود. بهواسطه استئاریک، ذرات صابون قادر به پاککردن خاک و روغن روی پوست شما هستند و آنها را سست میکنند تا در نتیجه با آب شسته شوند.
این ماده همچنین بهعنوان یک ماده امولسیونکننده عمل میکند، به این معنی که موادی را ترکیب میکند – مانند روغن و آب – که معمولاً از هم جدا میشوند. اگر استئاریک اسید در پا کنندهها نبود، پاککننده صورت صاف و خامه مانند نمیماند بلکه در عوض مانند روغن و سرکه در سس سالاد از هم جدا میشد.
اسید استئاریک برای پوست
مطالعات متعدد نشان داده است که محصولات حاوی اسید استئاریک ممکن است برای پوست فرد مفید باشد. برخی از منابع طبیعی که حاوی استئاریک اسید هستند، مانند روغن نارگیل و کره شی، خواص مرطوب کنندگی و ضد التهابی دارند.
با اینحال، افراد باید از مصرف اسید استئاریک به تنهایی خودداری کنند. ممکن است پوست فرد را تحریک کرده و مشکلات سلامتی دیگری ایجاد کند. علاوهبراین، افراد باید از آلرژی و حساسیت خود به مواد مختلف مراقبت از پوست آگاه باشند. محصولات حاوی چنین مادهای ممکن است برای استفاده همه به عنوان بخشی از روتین مراقبت از پوست مناسب نباشد.
فواید استفاده از اسید استئاریک برای پوست
شواهدی وجود دارد که نشان میدهد استفاده از برخی محصولات حاوی اسید استئاریک ممکن است به موارد زیر کمک کند:
کاهش علائم اگزما
کاهش التهاب
حفظ رطوبت در پوست
نکته مهم: یک فرد باید قبل از استفاده از محصولات حاوی اسید استئاریک برای درمان یک بیماری خاص پوستی، با یک پزشک یا متخصص پوست صحبت کند. (منبع)
اسید استئاریک در صابون سازی
استئاریک در تولید صابون
یکی از بیشترین کاربردهای اسید استئاریک در تولید صابون است. با افزودن اسید استئاریک، اسیدآمینه به غلیظ شدن و سخت شدن سایر مواد برای تشکیل یک نوار جامد کمک میکند. همچنین این نوع ماده دارای خاصیت پاککنندگی مهمی است که باعث میشود در صابونها مفید باشد.
استاریک اسید برای ضد عفونی
این ماده بهعنوان یک ماده ضد عفونی کننده عمل میکند، مادهای که باعث کاهش فشار سطح روغنها میشود. روغنها دارای کشش سطحی بالاتری نسبت به آب معمولی هستند، به همین دلیل قطرات آب بهراحتی با روغن مخلوط نمیشوند. با کاهش کشش سطحی روغن، استئاریک به آب اجازه میدهد تا با مولکولهای روغن ترکیب شود و آنها را از بین ببرد. در نتیجه، اسید استئاریک به ازبینبردن کثیفی، عرق و سبویم اضافی پوست و مو کمک میکند. این باعث میشود آن را بهعنوان یک ماده مفید در پاککنندهها، شستشوی بدن، شامپو و همچنین صابونهای میلهای استفاده کنند.
ازآنجائیکه استئاریک به ترکیب آب و روغن کمک میکند، این ماده همچنین به بسیاری از مواد آرایشی مایع و محصولات مراقبت از پوست و مو در غلظتهای کم اضافه میشود تا بهعنوان یک ماده افزودنی بهجای یک ماده فعال یا ماده پاککننده عمل کند. در این محصولات، چنین مادهای به جلوگیری از جداشدن فرمولها به لایههای مایع و روغنی کمک میکند. در نتیجه، محصولاتی که حاوی این ماده هستند قبل از استفاده، نیاز به لرزش کمتری دارند و در مدت طولانی نگهداری میشوند که قدرت بیشتری دارند.
ازآنجاکه استئاریک از منابع طبیعی گرفته میشود و در محیطهای صنعتی تولید نمیشود، در بعضی مواقع بهعنوان جایگزین مواد شیمیایی در مراقبت از پوست طبیعی مورداستفاده قرار میگیرد. غالباً این ماده از محصولات جانبی حاصل از فراوری گوشت میشود. به همین دلیل، این ماده اغلب در لوازم آرایشی و مراقبت از پوست مورداستفاده قرار نمیگیرد. استئاریک اسید که از گیاهان تهیه شده است در فرمولاسیونهای متعدد لوازم آرایشی بهداشتی استفاده میشود.
استئاریک عمدتاً در تولید مواد اولیه شوینده، صابون و مواد آرایشی مانند شامپو و محصولات کرمی استفاده میشود. از اسید استئاریک به همراه روغن کرچک برای تهیه نرمکنندهها در نرمکنندههای نساجی استفاده میشود.
اسید استئاریک که از نظر شیمیایی ارزان و در دسترس و خوشخیم است بسیاری از کاربردها را پیدا میکند از این ماده در ساخت شمع ها استفاده می شود و به عنوان سفت کننده شیرینی ها هنگام مخلوط کردن با شکر و شربت ذرت ساده استفاده می شود. همچنین از این ماده برای تولید مکمل های غذایی استفاده می شود.
خواص فیزیکی و شیمیایی اسید استئاریک
اسید استئاریک از اتمهای کربن، هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است. عامل سوزاننده کربوکسیلیک اسید که خاصیت شیمیایی این مولکول را تولید میکند، در انتهای مولکول قرار دارد. گروه اسیدی استئاریک در واکنشهای اکسیداسیون و کاهش نقش دارند و مولکولهای جدیدی ایجاد میکنند.
مهمترین واکنش اسید استئاریک در صنعت تولید انواع استئاتورهای فلزی مانند استئارات روی، استئارات کلسیم، منیزیم، پتاسیم و غیره است. این مواد مهمترین کاربرد صنعتی را پوشش میدهد.
جدول زیر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی اسید استئاریک را نشان میدهد. ساختار مولکولی استئاریک نشان داده شده است:
DESCRIPTION
PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES
C18H36O2/td>
Molecular formula
48/284
Molecular weight
Stearic acid / octo-decanoic acid
Common names
67- 72
C° Melting point
361
C° Boiling point
9048/0
Density :grams per cubic centimeter
01/0
Steam pressure
4299/1
Refractive index at 80 °C
More than 230 degrees
Flash point
2 to 8 degrees centigrade
Storage and maintenance conditions
0.1 to 1 g in 100 ml of water and 23 °C
Solubility in water
148804
Merck No
Solid white
physical state
خصوصیات فیزیکی و شیمیایی اسید استئاریک
بازار جهانی اسید استاریک
اندازه بازار جهانی استئاریک در سال 2014، 7.1 میلیارد دلار ارزشگذاری شده است و پیشبینی میشود در دوره پیشبینی شده با 4.5٪ درصد گسترش یابد. پیشبینی افزایش کاربرد محصولات مراقبت شخصی از جمله شامپو، کرم اصلاح و صابون برای افزایش رشد بازار استئاریک اسید طی دورهای پیشبینی شده است. استئاریک یک اسید چرب اشباع شده جامد و مومی است که از چربیهای حیوانی و روغن های گیاهی حاصل می شود.
هسته خرما و روغن نارگیل حداکثر پتانسیل را برای استخراج اسید استئاریک دارند. فرایند تولید شامل هیدروژنه شدن روغنهای گیاهی یا تصفیه چربی حیوانات با آب در دما و فشار بالا است. محصول تجاری ترکیبی از اسید پالمیتیک، اسید استئاریک و اسید اولئیک است. انتظار میرود مزایایی از قبیل افزایش ماندگاری، تطبیقپذیری و ثبات به عنوان پایهای برای لوازم آرایشی تقاضای استئاریک را در آینده نزدیک افزایش دهد. علاوهبراین، این نوع ماده بهعنوان یک اتصالدهنده و ضخیمکننده عالی برای محصولات مراقبت شخصی عمل میکند.
پیشبینی میشود که خاصیت پاککنندگی و سورفاکتانتی قوی در ازبینبردن روغن و گردوخاک روی پوست، باعث افزایش تقاضای استئاریک در کاربردهای آرایشی و شوینده شود. تقاضای زیاد در مراقبتهای شخصی و صابونها و مواد شوینده بهعنوان سورفاکتانت برای افزایش نفوذ اسید استئاریک در این بخشها طی چند سال آینده پیشبینیشده است. پیشبینی میشود رشد برنامه کاربردی در چندین بخش از جمله تولید شمع، فراوری فلز و مکملهای غذایی باعث تقویت رشد صنعت در دوره پیشبینی شود.
پیشبینی میشود رشد تقاضا برای محصولات پایدار و زیستتخریبپذیر به دلیل کاهش وابستگی به پتروشیمی همچنان عامل محرک اصلی در بازار اسید استئاریک باشد. قیمتهای فرار محصولات مشتق شده پتروشیمی با توجه به عدم تعادل عرضه و تقاضا، نگرانی صنعت شیمیایی جهانی بوده و این تغییر را به سمت مواد شیمیایی مبتنی بر زیست ترویج کرده است.
بازار جهانی اسید استئاریک
بااینحال، قیمت مواد ناپایدار روغنهای گیاهی و پتروشیمیها، همراه با افزایش بروز سمیت و خطرات مرتبط با آن، ممکن است مانع رشد صنعت شود. علاوه بر این، خطرات مرتبط با مصرف غلظت بالاتر محصول مانند سمیت کبد، سرطان و آسیب پوستی در انسان و حیوان ممکن است بر رشد صنعت تأثیر منفی بگذارد.
استرهای استئاریک اسید با استفاده از اتیلن گلیکول برای ایجاد اثر درخشندگی در شامپوها، مواد آرایشی و محصولات مراقبت شخصی استفاده میشود. صابونها به دلیل دارابودن اسیدهای چرب اشباع بهینه میتوانند شکلهای خود را در قالب حفظ کنند. مشتقات آلکیل آمونیوم در ساخت صابونها استفاده میشود.
صابونها و مواد شوینده بزرگترین بخش کاربرد در سال 2014 بودند که بیش از 25.0٪ سهم از کل تقاضا را به خود اختصاص دادند. پیشبینی میشود که این بخش در سالهای آینده شاهد رشد سریع باشد. لوسیونهای بدن به همراه مارگارین خوراکی، با اسید استئاریک تولید میشوند که پیشبینی میشود رشد جهانی اسید استئاریک جهانی تقویت شود. باتوجهبه رشد چندین برنامه از جمله عوامل نرمکننده و رهاسازی، بخش کاربرد روانکارها رشد قابلتوجهی را شاهد است.
شرکتکنندگان در این صنعت در قالب ادغام و جمعآوری و سرمایهگذاریهای مشترک (JV) در همکاریهای استراتژیک مداوم شرکت میکنند. رهبران بازار مانند BASF ، AkzoNobel و Wilmar در حال انجام اقدامات سرسختانه برای گسترش سبد محصولات خود و بهدستآوردن یک مزیت رقابتی در بازارهای منطقهای بهسرعت درحالرشد استئاریک در مناطقی مانند آسیا و اقیانوسیه هستند.
این صنعت تهدید بزرگی برای متقاضیان جدید و تهدید متوسط جایگزینها را نشان میدهد. شرکتهای عمده فعال در بازار استئاریک اسید عبارتاند از: شرکت شیمیایی ایالات متحده LLC. ، BASF ، AkzoNobel ، Emery Oleochemicalss ، Wilmar International، Industrej Industries، Oleon، Oleochemicalss Solutions Odoc Bhd، Kao Chemicals و Kuala Lumpur Kepong (KLK).
در صورت نیاز برای تهیه انواع موادهای موردنیاز صنعت خود میتوانید به قسمت لیست مواد شیمیایی صنعتی مراجعه کنید.
تولوئن که بهعنوان متیل بنزن نیز شناخته میشود، یک ترکیب شیمیایی آلی است. به دلیل وجود اتمهای کربن (C) در فرمول شیمیایی آن، بهعنوان C7H8 نشان داده میشود. علاوه بر این، میتل بنزن یک ترکیب آروماتیک محسوب میشود؛ زیرا یک حلقه بنزن در ساختار شیمیایی آن وجود دارد. وقتی شش اتم کربن (C) وجود دارد که با یک پیوند دوتایی متناوب به یکدیگر متصل میشوند، یک حلقه بنزن یا یک حلقه ششضلعی ایجاد میکند. در مورد Toluene، اتمهای کربن در هر لبه ششضلعی قرار دارند.
ازآنجاکه تولوئن هم یک ترکیب آروماتیک و هم هیدروکربن است، این دستهبندیهای نام ممکن است با هم ترکیب شوند و این ترکیب را به یک هیدروکربن آروماتیک تبدیل میکنند. دلیل اینکه به آن متیل بنزن نیز گفته میشود، به دلیل ساختار شیمیایی تولوئن است که در آن یک گروه متیل وجود دارد که گروه متیل به حلقه بنزن متصل است.
ساختار تولوئن
متیل بنزن، بهعنوان تولول نیز شناخته میشود، یک هیدروکربن آروماتیک است. متیل بنزن یک مایع آبگریز است و محلول در آب نیست و بوی آن مربوط به رقیقکنندههای رنگ است. تولوئن یکی از مشتقات بنزن تک جایگزین است که از یک گروه CH3 متصل به یک گروه فنیل تشکیل شده است. به همین ترتیب، نام سیستماتیک IUPAC آن متیل بنزن است. این ترکیب طبیعی عمدتاً بهعنوان مواد اولیه صنعتی و حلال استفاده میشود.
تولوئن بهعنوان حلال در بعضی از انواع رنگهای تینر دار، سیمان تماسی و چسب هواپیما استفاده میشود و پتانسیل ایجاد آسیب عصبی شدید را دارد. متیل بنزن بهعنوان یک هیدروکربن آروماتیک طبیعی در جانشینی الکتروفیلی واکنش میدهد. ازآنجاکه گروه متیل نسبت به یک اتم هیدروژن در همان موقعیت دارای خاصیت رهایی الکترون بیشتری است، Toluene نسبت به بنزن نسبت به الکتروفیلها واکنشپذیرتر است. این امر به سولفونه شدن و ایجاد p- تولوئن سولفونیک اسید، و کلره شدن توسط Cl2 در حضور FeCl3 برای دادن اورتو و پارا ایزومرهای کلروتولوئن میانجامد.
نکته مهم: زنجیره جانبی متیل در toluene مستعد اکسیداسیون است. متیل بنزن با پتاسیم پرمنگنات برای تولید اسید بنزوئیک و با استفاده از کرومیل کلرید برای تولید بنز آلدئید واکنش میدهد.
گروه متیل تحت شرایط رادیکال آزاد هالوژن دار میشود. بهعنوانمثال، N-bromosuccinimide) NBS) گرم شده با Toluene در حضور AIBN منجر به بنزیل برومید میشود. همین تبدیل با حضور برم عنصری در حضور نور ماورای بنفش یا حتی نور خورشید نیز میتواند تأثیر بگذارد. تولوئن همچنین ممکن است توسط HBr و H2O2 در حضور نور، برم دار شود.
گروه متیل موجود در متیل بنزن تنها با بازهای بسیار قوی تحت هیدرژن زدایی میشود، میزان pKa آن تقریباً تخمین زده میشود. هیدروژناسیون تولوئن، متیل سیکلوهگزان را ایجاد میکند. واکنش نیاز به فشار زیاد هیدروژن و یک کاتالیزور دارد.
توجه داشته باشید که فرمول تولوئن (C7H8)، دارای هفت اتم کربن (C) و هشت اتم هیدروژن (H) است. این معنی است که بهعنوان هیدروکربن طبقهبندی میشود، ترکیبی که فقط حاوی اتمهای کربن (C) و هیدروژن (H) است.
کاربرد تولوئن
کاربردهای تولوئن
متیل بنزن در مواد منفجره
سنتز ماده منفجرهتری نیترو تولوئن نیاز به تولوئن دارد. متیل بنزن به دی نیترو تولوئن نیتراته میشود، و سپس با نیتراته شدن بعدی به ترینیتروتولوئن تبدیل میشود.
متیل بنزن برای تولید فوم
متیل بنزن برای دی نیترو تولوئن نیاز است که برای تولوئن دی ایزوسیانات، استفاده میشود که این ماده برای تولید کفهای پلیاورتان مورداستفاده قرار میگیرد.
متیل بنزن عمدتاً بهعنوان پیشماده بنزن از طریق هیدرودآلکلیلاسیون استفاده میشود.
کاربرد دیگری از تولوئن عدم تناسب آن در تولید مخلوطی از بنزن و زایلن است. وقتی میتل بنزن اکسید میشود، بنزآلدئید و اسید بنزوئیک، دو واسطه مهم است. علاوه بر سنتز بنزن و زایلن، Toluene ماده اولیهای برای تولوئن دی ایزوسیانات (مورداستفاده در ساخت فوم پلیاورتان)، ترینیتروتولوئن (مواد منفجره، TNT) و تعدادی از داروهای مصنوعی است.
خصوصیات تولوئن
تولوئن بهعنوان حلال
تولوئن یک حلال رایج است، بهعنوانمثال در رنگها، رقیقکنندههای رنگ، درزگیرهای سیلیکونی، بسیاری از واکنشگرهای شیمیایی، لاستیک، جوهر چاپی، چسبها، لاکها، برنزههای چرمی و ضدعفونیکنندهها استفاده میشود.
متیل بنزن میتواند بهعنوان تقویتکننده اکتان در سوختهای بنزینی برای موتورهای احتراق داخلی استفاده شود. این ماده با میزان 86٪ حجم، باعث تولید تمام موتورهای توربوشارژ در فرمول یک در دهه 1980 شد، اولینبار توسط تیم هوندا پیشگام شد. 14٪ باقیمانده یک “پرکننده” n-heptane بود که برای کاهش محدودیتهای سوخت در فرمول یک، اکتان را کاهش میداد.
متیل بنزن با 100٪ میتواند بهعنوان سوخت برای موتورهای دو زمانه و چهار زمانه استفاده شود. اما به دلیل چگالی سوخت و سایر عوامل، سوخت بهراحتی تبخیر نمیشود مگر اینکه در دمای 70 درجه سانتیگراد (158 درجه فارنهایت) گرم شود. هوندا با مسیریابی خطوط سوخت از طریق مبدل حرارتی، جذب انرژی از آب موجود در سیستم خنککننده برای گرمکردن سوخت، این مشکل را در اتومبیلهای فرمول یک خود حل کرد.
در سال 2003 در استرالیا، مشخص شد که تولوئن به طور غیرقانونی با بنزین موجود در جایگاههای سوخت برای فروش بهعنوان سوخت وسایل نقلیه استاندارد ترکیب شده است. متیل بنزن فاقد مالیات بر سوخت است، درحالیکه سایر سوختها بیش از 40 درصد شامل مالیات میشوند و حاشیه سود بیشتری برای تأمینکنندگان سوخت ایجاد میکنند.
Toluene بهعنوان ماده مسمومکننده به روشی که توسط تولیدکنندگان ناخواسته استفاده میشود، استفاده میشود. مردم محصولات حاوی تولوئن (مثلاً رنگهای تینری، سیمان چسبی، چسب مدل و غیره) را استفاده میکنند.
کاربرد تولوئن در آزمایشگاه
تولوئن در آزمایشگاه
در آزمایشگاه از Toluene بهعنوان حلال برای نانومواد کربن از جمله نانولولهها و فلوراها استفاده میشود و همچنین میتواند بهعنوان یک نشانگر فلورن مورداستفاده قرار گیرد. رنگ محلول تولوئن C60 به رنگ بنفش روشن است. متیل بنزن بهعنوان سیمانی برای کیتهای پلیاستایرن ریز (با حلکردن و سپس سطوح جوش) مورداستفاده قرار میگیرد، زیرا بسیار دقیق با قلممو قابلاستفاده است و هیچکدام از بخشهای عمدهای از چسب را شامل نمیشود.
بهمنظور استخراج هموگلوبین در آزمایشات بیوشیمی میتوان از متیل بنزن برای شکستن گلبولهای قرمز خون استفاده کرد. تولوئن همچنین بهعنوان خنککننده برای قابلیتهای انتقال حرارت مناسب در تلههای سرد سدیم مورداستفاده در حلقههای سیستم راکتور هستهای استفاده شده است.
این ماده همچنین در فرایند ازبینبردن کوکائین از برگهای کوکا در تولید شربت Coca-Cola استفاده شده بود. متیل بنزن یکی از گروههای سوختی است که در مخلوطهای جایگزین سوخت جت گنجانده شده است. به دلیل داشتن محتوای ترکیبات آروماتیک، بهعنوان یک جت سوخت جت مورداستفاده قرار میگیرد.
متیل بنزن محصول اصلی اصلاح کاتالیزوری است. صنایع شیمیایی به میزان قابلتوجهی بنزن بیشتری نسبت به تولوئن احتیاج دارند، اما تولوئن به دلیل سمیت کم و تعداد اکتان زیاد برای بنزین بدون سرب ترجیح داده میشود. اصلاح کاتالیزوری منبع اصلی این ماده، در ایالات متحده است، اما در اروپای غربی بنزین پیرولیز، منبع اصلی است. درست همانطور که پروپیلن به طور سنتی ارزانتر از اتیلن است، toluene ارزانتر از بنزن است.
هیدرودآلکلیلاسیون به بنزن و عدم تناسب بنزن و زایلن. این عملیات “نوسان” است و هنگامی اتفاق میافتد که اختلاف قیمت کافی باشد. برای مثال، در سال 2002 آنها 70٪ از تولوئن جدا شده از اصلاح کاتالیزوری در ایالات متحده را مصرف میکردند.
تولید جهانی تولوئن در سال 2009 حدود 32 میلیون تن بود؛ اما فقط یک میلیون تن برای مواد شیمیایی مصرف شد. بخش عمدهای از 31 میلیون تن متریک باقیمانده در معرض هیدروالکلیلاسیون و عدم تناسب نسبت به افزایش بنزن و زایلنها قرار گرفتند؛ بنابراین حجم Toluene کوچکترین از هفت ماده شیمیایی اساسی است. اروپای غربی و ایالات متحده تفاوت چشمگیری دارند.
کسری بنزین مازاد در اروپای غربی وجود دارد، ازاینرو تولوئن به بنزین اضافه نمیشود و نفتا برای ترکخوردگی در دسترس است. در عوض Toluene از جریان پیگاس استخراج میشود و به بنزن تبدیل میشود.
مقدار مصرف متیل بنزن در آمریکا و اروپای غربی در شکل زیر استفاده شده است:
بازار جهانی تولوئن
استفاده اصلی تولوئن، جدا از نقش آن در بنزین، بهعنوان منبع ثانویه بنزن است. دومین کاربرد بزرگ آن بهعنوان یک حلال عمدتاً برای پوششها است. این واقعیت که بنزن سرطانزا است، مصرف حلال متیل بنزن را به قیمت بنزن افزایش داده است. این ماده یک حلال اصلی برای پوششهای بر پایه رزینهای آلکیدی اسیدهای متوسط و کوتاه است؛ اما یک حلال بهاصطلاح نهفته برای لاکهای نیترو سلولوز است که بهعنوان حلالهای اولیه به ترکیبات قطبی مانند استرها، کتونها و اترهای گلیکول احتیاج دارند.
بزرگترین خروجی متیل بنزن که در آن خاصیت شیمیایی بهتنهایی دارای ارزش است، بهعنوان ماده اولیه برای مخلوطی از 2،4- و 2،6- تولوئن دی ایزوسیانات (تولیلن دی ایزوسیانات، دی ایزوسیاناتوتولوئن، TDI) است که برای رزینهای پلیاورتان مورداستفاده قرار میگیرد. تقاضای جهانی 1.7 میلیون تن است. هشتاد و پنج درصد از TDI به کفهای انعطافپذیر و 10٪ در پوششها استفاده میشود. TDI تجاری حاوی حدود 80٪ ایزومر 2،4- (ارتو، پارا) و 20٪ ایزومر 2،6- (ارتو، ارتو) است.
Toluene ممکن است به فنل تبدیل شود. همچنین ماده شروع یک مسیر به کاپرولاکتام را فراهم میکند. در واکنشی مشابه با تشکیل آلیل کلرید از پروپیلن، میتوان از گروه متیل تولوئن کلرید ایجاد کرد تا بنزیل کلرید حاصل شود که ممکن است برای کواترن سازی آمینهای سوم مانند لوریل دی متیل آمین برای ایجاد ترکیبات میکروبکش استفاده شود.
کاربرد اصلی آن بهعنوان ماده اولیه برای پلاستیکسازی کوچک PVC، بوتیل بنزیل فتالات است. به نظر میرسد حضور حلقه آروماتیک باعث مقاومت در برابر لکههای کفپوش پلی (وینیل کلرید) میشود. دی کلر شدن گروه متیل تولوئن منجر به بنزال کلرید میشود که در هیدرولیز بنز آلدئید، ماده تشکیلدهنده طعمدهندهها و عطرها را فراهم میکند. این مهمترین مسیر به بنز آلدئید است که همچنین یک محصول جانبی باارزش از روند متیل بنزن به فنل است.
تبدیل تولوئن
میزان مصرف متیل بنزن
متیل بنزن 1,000,000 – 10,000,000 تن در سال در اتحادیه اروپا تولید میشود. در سال 1995، کل میزان Toluene تولید شده در اروپا حدود 2,600,000 تن بود، اما این میزان در سال 2012 به حدود 1,400,000 تن کاهش یافت. میزان مصرف تولوئن در اتحادیه اروپا در اواخر دهه 1990 حدود 2,750,000 تن بود؛ اما در سال 2012 به حدود 1,250,000تن کاهشیافته بود.
تولوئن در سطح جهان بهعنوان ماده اولیه در تولید تعداد زیادی مواد شیمیایی از جمله بنزن، اسید بنزوئیک، نیترو تولوئنها، تولیل دی ایزوسیاناتها و همچنین رنگها، داروها، مواد افزودنی غذایی، پلاستیک و… مورداستفاده قرار میگیرد. در نتیجه، مدت طولانی است که در بسیاری از کاربردها، از جمله پوششها، چسبها، جوهرها، داروسازی و فراوری شیمیایی، Toluene حلال ارجح است. استفاده از متیل بنزن بهعنوان یک واسطه شیمیایی 70-80 درصد از مصرف در اتحادیه اروپا را تشکیل میدهد، درحالیکه استفاده بهعنوان حلال تقریباً 20٪ از کل است.
سیکلوهگزانون یا ریتاردر مایع شیمیایی شفاف، زرد کم رنگ و حتی بیرنگ است است که این ماده بهعنوان یک حلال آلی برای در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. این ماده در نفت خام نیز وجود دارد؛ ولیکن بهصورت مصنوعی هم تولید خواهد شد. نکته مهم این است که به هیچعنوان نباید در معرض ریتاردر قرار بگیرید چراکه برای سلامتی خطر بسیاری دارد که در ادامه مقاله به خطرات و عوارض آن اشاره میکنیم.
حلال ریتاردر چیست؟
سیکلوهگزانون (همچنین با نامهای اکسو سیکلوهگزان، پیملیک کتون، سیکلوهگزیل کتون و CYC نیز شناخته میشود) یک مایع روغنی شفاف است که دارای رنگ بیرنگ تا زرد روشن و بوی تند است. این یک مولکول حلقوی شش کربنی است که متعلق به کلاس کتونهای حلقوی (ترکیبات آلی) با فرمول C6H10O است.
سیکلوهگزانون یا ریتاردر کمی در آب حل میشود، کاملاً با حلالهای معمولی قابل اختلاط است و با اکسیدانهایی مانند اسید نیتریک واکنش میدهد. ریتادر به طور طبیعی در نفت خام وجود دارد و همچنین بهصورت مصنوعی و در مقادیر زیاد تولید میشود، زیرا یک واسطه کلیدی در تولید نایلون است.
50 تا 100 میلیگرم در میلیلیتر در دمای 64 درجه فارنهایت
چگالی
0.945 در 68 درجه فارنهایت
سیکلوهگزانون
سیکلوهگزانون چگونه ساخته می شود؟
روشهای مختلفی برای تولید سیکلوهگزانون وجود دارد که یکی از آنها هیدروژنه کردن کاتالیزوری فنل است:
C6H5OH + 2 H2 → (CH2)5CO
روش دیگر از طریق اکسیداسیون کاتالیزوری ریتاردر در هوا، به طور معمول در حضور کریستالهای کبالت است:
C6H12 + O2 → (CH2)5CO + H2O
این واکنش یکی از روشهای تولید عمده تجاری اولیه است و دیگری هیدروژنه کردن بنزن (در یک سیستم بسته) است.
روشهای دیگر عبارتاند از هیدروژنزدایی کاتالیستی سیکلوهگزانول:
C6H11OH → C6H10O + H2
در سراسر جهان، سالانه هزاران تن سیکلوهگزیل کتون تولید میشود تقاضا برای آن هنوز درحالرشد است، بهویژه در چین، و چندین کارخانه تولید جدید در چند سال گذشته بهمنظور کمک به پاسخگویی به این تقاضا، روی خط آمدهاند.
خواص سیکلوهگزانون
خواص سیکلوهگزانون باعث میشود که به عنوان یک چربیزدا، یک عامل لکه بر برای از بین بردن لکهها در صنایع خشکشویی و نساجی، حلال در پاککنندههای رنگ و جوهرهای چاپ و در صنعت پلاستیک مطلوب باشد. به دلیل حلالیت متقابل گسترده، انحلالپذیری خوب، فراریت و سمیت کم سیکلوهگزانون، برای حلالهای سطح بالا، پوششها و زمینههای جوهر چاپ بسیار مناسب است. سیکلوهگزانون با انواع حلالهای آلی سازگاری دارد.
انتظار میرود که اندازه بازار ریتاردر، در نتیجه گسترش دامنه سیکلوهگزانون در کاربردهایی که به پراکسید یا اکسیژن حساس هستند در طی سالهای 2022-2028 به طور قابلتوجهی رشد کند. باتوجهبه استفاده از کاپرولاکتام مشتق شده از سیکلوهگزانون در تولید پارچههای نایلونی، افزایش ابتکارات دولتها برای تقویت تولید منسوجات در اقتصادهای درحالتوسعه، استفاده از ریتاردررا نیز افزایش میدهد.
سیکلوهگزانون به حلال های شیمیایی اطلاق میشود که به دو شکل طبیعی و مصنوعی در دسترس هستند. این ترکیب در آب نامحلول است؛ اما در حلالهای آلی معمولی مانند اتانول، اتیل اتر و استون محلول است. میتوان از سیکلوهگزانون بهعنوان واسطهای در تولید رنگ و لاک و سایر کاربردها استفاده کرد.
کاربرد سیکلوهگزانون
کاربرد سیکلوهگزانون در صنعت
سیکلوهگزانون کاربردهای صنعتی زیادی دارد، در درجه اول بهعنوان یک ماده شیمیایی صنعتی و واسطه شیمیایی در تولید مولکولهای هدف خاص. در واقع، مصرف سیکلوهگزانون تقریباً به طور کامل به صنعت نایلون با مشتقات اکسید شده برای تولید اسید آدیپیک و کاپرولاکتام که پیشسازهای نایلون 6 هستند، مرتبط است. 70 درصد از کاپرولاکتام جهان از طریق سیکلوهگزانون تولید میشود.
سایر مشتقات سیکلوهگزانون برای سنتز داروها، رنگها، علفکشها، آفتکشها، نرمکنندهها و مواد شیمیایی لاستیکی استفاده میشوند. کاربردهای دیگر ریتاردردر صنعت شامل چسب، سوخت، رنگ و پوشش و مواد شیمیایی آزمایشگاهی است.
ریتاردر یک حلال شیمیایی مهم است که در صنایع مختلف بهویژه صنعت رنگ و چاپ استفاده میشود. سیکلوهگزانون همچنین یک ماده اصلی برای ساخت علفکشها، آنتیهیستامینها و یک کاتالیزور اصلی برای پلیاستر و رزینهای مصنوعی است. سیکلوهگزانون همچنین یک افزودنی اصلی در لاکها و رنگها برای جلوگیری از سرخ شدن و بهعنوان حلال جوهرهای چاپ PVC است.
سیکلوهگزانون در محصولات مصرفی مختلف از جمله در چسبها، رنگها، خودرو، محصولات مراقبتی تمیزکننده و مبلمان، لوازم الکترونیکی و مواد شیمیایی عکس یافت میشود. ریتاردرها هم در هیدروکربنها و هم در حلالهای شیمیایی حلالیت خوبی دارد، به این معنی که بهخوبی مخلوط میشود و در اکثر حلالهای آلی قابل اختلاط است.
عوارض ریتاردر
سیکلوهگزانون دارای رتبه سلامت NFPA 1 است و “میتواند باعث تحریک قابلتوجهی شود”. در صورت استنشاق، گلو و مجاری تنفسی را تحریک کرده و باعث سردرد و حالت تهوع میشود. قرارگرفتن بیش از حد در معرض چشمها، بینی و پوست میتواند عوارض مشابهی مانند تحریک، خوابآلودگی و بیهوشی ایجاد کند.
دارای امتیاز آتش NFPA 3 است و “تقریباً در تمام شرایط دمای محیط قابل احتراق است”. گرما، جرقه یا شعله میتوانند بخاراتی را ایجاد کنند که سنگینتر از هوا هستند و به منبع اشتعال و مناطق اطراف میروند. درجه ناپایداری 0 نشان میدهد که “به طور معمول پایدار است، حتی در شرایط آتش”.
ایمنی و رویههای سیکلوهگزانون
در صورت نشت ریتاردر، نشت باید در حداقل 50 متر ایزوله شود و از عبور از آن خودداری شود. همچنین باید از سرایت نشت سیکلوهگزانون به آبراهها، فاضلابها و زیرزمینها جلوگیری کنید. نشت را با مواد خشک مانند خاک یا مواد قابل احتراق خیس کنید.
ریتاردر نقطه اشتعال پایینی دارد؛ بنابراین، آتش میتواند بهراحتی شعلهور شود. در صورت آتشسوزی، تمام منابع اشتعال باید حذف شوند و از فوم مقاوم در برابر الکل، مواد شیمیایی خشک یا CO2 برای مبارزه استفاده شود. هنگام استفاده از سیکلوهگزانون برای محافظت از پوست و چشم باید همیشه از تجهیزات PPE استفاده کرد. لباسهای آلوده باید فوراً خارج شوند.
تولید ریتاردر
تولید سیکلوهگزانون اکسیم
سیکلوهگزانون اکسیم از واکنش سیکلوهگزانون با یک مشتق هیدروکسیل آمین تولید میشود. چندین فرایند تجاری برای این مرحله موجود است، و آنها عمدتاً در ساخت مشتق هیدروکسیل آمین متفاوت هستند.
ریتاردر یک واسطه شیمیایی در تولید اسید آدیپیک است که یکی از کاربردهای مهم آن محسوب میشود. سیکلوهگزانون همچنین به عنوان حلال برای استرها و اترهای سلولز، رنگها، رزینها، لاکها، شلاک، روغن و چربیها استفاده میشود.
ذخیرهسازی و توزیع سیکلوهگزانون
سیکلوهگزانون را میتوان در بشکهها و یا کامیونهای تانک حمل کرد. باید در مکانی خنک، خشک و دارای تهویه مناسب نگهداری شود که خطر اشتعال نداشته باشد. برای اهداف حملونقل، در گروه بستهبندی III و کلاس خطر III قرار میگیرد و محرک است و بسیار قابل اشتعال است. سیکلوهگزانون دارای وزن مخصوص 0.945 و نقطه اشتعال 46 درجه سانتیگراد است.
مورفولین، همچنین بهعنوان ۱، ۴- اگزازپین و دی اتیلن ایمین اکسید شناخته میشود، نوعی مایع روغنی قلیایی بیرنگ است. Morpholine بوی آمونیاک میدهد و قابلیت جذب رطوبت دارد و میتواند با بخار آب تبخیر شود و با آب مخلوط شود.
در استون، بنزن، اتر، پنتان، متانول، اتانول، تترا کلرید کربن، پروپیلن گلیکول و سایر حلالهای آلی محلول است. بخار مورفولین میتواند مخلوط انفجاری را با هوا تشکیل دهد و حد انفجار ۱٫۸ to تا ۱۵٫۲ (کسر حجمی) است. Morpholine یک آمین نوع دو است و درعینحال دارای خاصیت اسید معدنی و اسید آلی است، بهطوریکه میتواند نمک و آمید تولید کند.
برای خرید مواد شیمیایی از شرکت معتبر و بزرگ مواد شیمیایی دکتر کمیکال میتوانید با کارشناسان بخش فروش در ارتباط باشید و از مشاوره حرفهای ما برخوردار شوید.
مورفولین چیست؟
مورفولین شامل گروههای آمین نوع دو است و تمام خصوصیات واکنش معمول گروههای آمین نوع دو را دارد. میتواند با اسید معدنی واکنش داده و نمک تشکیل دهد و همچنین میتواند با اسید آلی واکنش داده و نمک یا آمید تشکیل دهد. میتواند واکنشهای آلکیله شدن را انجام دهد و همچنین واکنش کتون یا واکنش ویلگرود را با اکسید اتیلن انجام میدهد.
Morpholine به دلیل خاصیت شیمیایی منحصربهفرد، به یکی از مهمترین محصولات پتروشیمی با کاربردهای تجاری مهم تبدیل شده است. میتوان از آن برای تولید شتابدهندههای جوشکاری لاستیکی مانند NOBS ، DTOS و MDS استفاده کرد. این محلول همچنین برای تولید مواد ضد خوردگی، مواد شوینده، مواد شوینده، ضد درد، بیحسکنندههای موضعی، آرامبخشها، محرکهای تنفسی و عروقی، سورفاکتانتها، سفیدکنندههای نوری، مواد نگهدارنده میوه و مواد کمکی رنگرزی منسوجات استفاده میشود.
این محلول کاربردهای گستردهای در زمینه لاستیک، داروها، سموم دفع آفات، رنگها، پوششها و سایر صنایع دارد. در داروها میتوان آن را در تولید مورفولین گوانیدین، ایبوپروفن، سرفه، ناپروکسن، دی کلرو آنیلین، سدیم فنیل استات و سایر داروهای مهم استفاده کرد.
ساختار مورفولین
دو روش اصلی تولید مورفولین T روش DEA (روش دی اتانول آمین) و روش DEG (روش دی اتیلن گلیکول) است
قابلذکر است که مورفولین اکریلیک مونومر پلیمر جدید در سالهای اخیر پیشرفت سریعی داشته است. مورفولین اسید اکریلیک میتواند از واکنش بین اسید اکریلیک و morpholine تولید شود و مورفولین اسید اکریلیک نوعی مونومر محلول در آب است و پس از پلیمریزاسیون هنوز محلول در آب است؛ بنابراین میتوان از آن برای اصلاح پلیمرهای آبی استفاده کرد.
علاوه بر این، مورفولین اکریلیک به طور گستردهای بهعنوان رقیقکننده واکنشی برای رزینهای قابلدرمان با اشعه ماورا بنفش استفاده میشود. Morpholine با تعمیق تحقیقات کاربردی، بسیاری از کاربردهای خاص جدید ایجاد شده و با توسعه سریع، به مونومر پلیمری تبدیل میشود.
Morpholine مایع روغنی آبرنگ و بیرنگ است و بوی آمونیاک میدهد. این ماده در آب و متانول، اتانول، بنزن، استون، اتر، اتیلن گلیکول و سایر حلالهای رایج محلول است.
مایعی بیرنگ با آمونیاک ضعیف یا بوی ماهی مانند است. آستانه بو ۰٫۰۱ ppm است.
واکنش شیمیایی آن به عملکرد آمین نوع دو مولکول نسبت داده میشود. میعانات آلی، آلکیلهها و آریله شدنها با تشکیل محصولات مورفولین N-جایگزین از تنوع گسترده بهراحتی رخ میدهد. اترها از نظر شیمیایی نسبتاً بیاثر هستند، ازاینرو اکسیژن نتیجه نسبتاً کمی دارد مگر بهعنوان عضوی از حلقه هتروسیکلیک.
مایعی بیرنگ، متحرک، روغنی، جاذب رطوبت، قابل اشتعال و بوی ضعیف مانند آمونیاک. به طور تجربی تعیین و تشخیص غلظت آستانه بو به ترتیب ۴۰ میکروگرم در مترمکعب (ppbv 11) و 25 میکروگرم در مترمکعب (70 ppbv) بود در دمای> 35 درجه سانتیگراد بخارهای انفجاری ایجاد میکند.
کاملاً با آب مخلوط میشود، در محلولهای معمول محلول است و میتواند بهعنوان حلال مورداستفاده قرار گیرد. حلالیت کمی در محلولهای آبی قلیایی دارد. همچنین یک باز قوی است، مخلوط 0.01٪ (وزنی / وزنی) pH 9.4 و مخلوط 10٪ (وزنی / وزنی) pH 11.2 ایجاد میکند.
کاربرد مورفولین
کاربردهای مورفولین
در داروسازی، از آن بهعنوان مواد اولیه شتابدهنده لاستیک و ماده سفیدکننده فلورسنت استفاده میشود.
واسطه قارچکش دی ممتورف و فلومورفولین و حشرهکش ارگانوفسفات فسالفوس است.
بهطور عمده برای تولید شتابدهنده جوشکاری لاستیک، بلکه همچنین برای سورفاکتانت، مواد کمکی نساجی، داروها، سنتز آفتکشها استفاده میشود.
همچنین بهعنوان یک کاتالیزور برای پلیمریزاسیون بوتادین، بازدارنده خوردگی، سفیدکننده نوری، کالاها رنگ، رزین، موم، چسب اولیه، کازئین و سایر حلالها است. در حال حاضر، کل تولید آن در جهان ۳-۴ میلیون تن در هر تن است.
نمکهای مورفولین نیز به طور گستردهای مورداستفاده قرار میگیرند. نمکهای مورفولین مانند مورفولین هیدروکلراید (۱۰۰۲۴-۸۹-۲) سنتز آلی واسطهها هستند. نمک اسید چرب آن میتواند بهعنوان عامل پوشاننده پوشش پوستی میوهها یا سبزیها استفاده شود و میتواند تنفس پایه را مهار کرده و از تبخیر آب و آتروفی اپیدرم جلوگیری کند.
اصلیترین مواد اولیه شتابدهنده NOBS است. برای معرفهای آنالیزی و رزینها، موم، شلاک و سایر حلالها، استفاده میشود. همچنین در ساخت شیشه نیز استفاده میشود. کاغذ. مواد شوینده. صابون رنگ فیبر مصنوعی. دباغی کردن صنایع پزشکی و سرامیک. معرفهای آنالیزی، مانند تعیین نیتروژن، عامل کم کننده آب از مورفولین استفاده میکنند.
از این محلول برای آنالیز واکنشدهندهها و رزینها، موم، کازئین، شلاک و انواع حلال استفاده میشود.
مورفولین پس از واکنش با اسید معدنی میتواند نمک تولید کند و همچنین میتواند پس از واکنش با اسید آلی نمک یا آمید تولید کند. همچنین میتواند آلکیله شود.
ترکیبات Morpholine که بهعنوان بازدارندههای خوردگی، حشرهکشها، ضد عفونی کننده، واسطه برای مواد شیمیایی فراوری لاستیک استفاده میشود. بازدارندههای خوردگی واکس و جلا براقکنندههای نوری.
مواد افزودنی به آب دیگ بخار، واکسها و جلاها، حفظ کاغذ دیواریها، مواد آلی واسطهای (کاتالیزور، آنتیاکسیدانها، داروها، باکتریکشها و غیره).
مورفولین محلول در آب، اسیدها را در واکنشهای گرمازایی خنثی میکند و نمکها را به همراه آب تشکیل میدهد. همچنین ممکن است با ایزوسیاناتها، مواد آلی هالوژنه، پراکسیدها، فنلها (اسیدی)، اپوکسیدها، انیدریدها و هالیدهای اسید ناسازگار باشد. هیدروژن گازی قابل اشتعال ممکن است در ترکیب با عوامل احیاکننده قوی مانند هیدریدها تولید شود.
ویژگی خطرناک مواد منفجره: این محلول وقتی با بخار و هوا مخلوط شود باعث انفجار میشود
ویژگی خطرناک اشتعالپذیری: قابل اشتعال؛ احتراق باعث تولید گاز سمی کلرید میشود
خصوصیات حملونقل و ذخیرهسازی: آن را در دمای پایین، محیط خشک و تهویه نگهداری کنید. جلوگیری از آتشسوزی، اصطکاک … و جداشدن از اکسیدان
خاموشکننده: اسپری آب، پودر شیمیایی خشک، کف یا دیاکسیدکربن
در صورت محافظت از رطوبت جو و دیاکسیدکربن، مورفولین میتواند برای مدت نامحدود در ظروف آهن یا استیل ذخیره شود. بااینحال، در حضور مس، روی و آلیاژهای آنها ناپایدار است و این فلزات نباید در ظروف ذخیرهسازی آنها استفاده شوند
مورفولین در صنعت
مصارف صنعتی مورفولین
کل مصرف صنعتی مورفولین ۱۱۰۰۰ تن در سال است. بیشترین کاربرد برای آن (33٪) در صنایع لاستیک بهعنوان واسطهای در تولید شتابدهندههای تاخیر عمل برای پلیمریزاسیون لاستیک، بهعنوان تثبیتکنندهها در برابر اثرات پیری حرارت، و بهعنوان بازدارندههای شکوفه در جوشاندن لاستیک بوتیل است.
بخش دوم بزرگ (25٪) تولید این محلول بهعنوان یک بازدارنده برای مبارزه با خوردگی اسید کربنیک در خطوط برگشت میعانات سیستمهای دیگ بخار استفاده میشود. Morpholine واسطهای در تولید مواد براقکننده نوری است که توسط صنعت صابون و شوینده استفاده میشود.
همچنین با اسیدهای چرب بهراحتی واکنش نشان میدهد و صابونهایی را ایجاد میکند که در فرمولاسیون مومها و جلاهای پولیش و در پوششهای صنایع غذایی استفاده میشود. N- متیل مورفولین و TV-اتیل مورفولین بهعنوان کاتالیزور در ساخت فومهای پلیاورتان استفاده میشود.
از مشتقات آن در مصارف دارویی، بهعنوان باکتریکش، قارچکش و علفکش و بهعنوان عوامل جداکننده روغن استفاده میشود. سایر مشتقات در صنعت نساجی و چاپ بهعنوان مواد افزودنی، مواد سفیدکننده، تثبیتکنندهها، پاککنندههای جوهر و نرمکنندههای کاغذ استفاده میشوند.
Morpholine با اسیدهای غیرآلی و گازهای اسیدی مانند CO2 ، H2S یا HCN واکنش داده و نمکهای مورفولین ایجاد میکند. این خاصیت در افزودن آن بهعنوان ضدخوردگی در سیستمهای دیگ بخار کاربرد دارد. Morpholine میتواند با عوامل اکسیدکننده واکنش داده، تحت کلراسیون مستقیم قرار گیرد و با هالیدهای فلزی کمپلکس تشکیل دهد.
مورفولین با اسیدهای کربوکسیلیک، انیدریدها، کلریدها و استرها واکنش داده و مورفولید تشکیل میدهد. بخارات آن از نقره و سایر فلزات در برابر خوردگی محافظت میکنند و توسط بخارات اسیدی مانند SO2 و H2S لکهدار میشوند. همچنین با استفاده از سطح پایین Morpholine میتوان از خوردگی ظروف و شیرآلات فلزی جلوگیری کرد.
این محلول بهعنوان نوعی بازدارنده خوردگی فلز، عمدتاً برای ضدخوردگی آهن، مس، روی، سرب و سایر فلزات استفاده میشود. بخش قابلتوجهی از آن بهعنوان نوعی ماده ضدزنگ برای فلز استفاده میشود تا از خوردگی فلز جلوگیری کند، morpholine بهعنوان یک بازدارنده خوردگی گاز مایع فلز، از مزایای سمیت کمبرخوردار است، بنابراین پیشزمینهای برای ضدخوردگی موفقیتآمیز است.
شتاب دهنده جوشکاری لاستیک
قبل از دهه ۱۹۹۰، در اروپا، ایالات متحده، ژاپن و سایر مناطق توسعهیافته، مصرف شتابدهنده جوشکاری لاستیک بیش از 50٪ از کل تقاضای مورفولین را تشکیل میداد. در حال حاضر، بیش از ۳۰ درصد مصرف شتابدهنده لاستیک ولکانیزاسیون برای NOBS استفاده میشود.
رزین اکریلیک از پلیمریزاسیون، اسید آکریلیک، متاکریلیک و مشتقات آنها به دست میآید. انواع رزین آکریلیک عبارتند از (رزین ترموپلاستیک، لاتکس، رزین اکریلیک پایه آب و …).
فروشگاه مواد شیمیاییدکتر کمیکال تامین کننده انواع مواد اولیه رنگ و رزین است. شما میتوانید با توجه به صنعت مدنظرتان مواد موردنیاز خود را تهیه و خریداری کنید. تنها کافی است برای مشاوره با کارشناسان بخش فروش ما در ارتباط باشید.
رزین اکریلیک چیست؟
رزینهای اکریلیک مبتنی برمونومرهایآکریلاتومتاکریلاتهستند و مقاومت خوبی در برابر آبوهوا ، هیدرولیز داشته و دارای براقیت و قابلیت حفظ رنگ در کاربردهای بیرونی میباشند. به دلیل تطبیقپذیری و کارایی آنها، پوششهای اکریلیک بیش از 25 درصد کل مصرف پوشش را در جهان تشکیل داده و فروش جهانی آن به 25 میلیارد دلار میرسد.
سه گروه اصلی پوششهای مایع بر پایه رزین آکریلیک شاملترموپلاستیک،ترموستو ضدآب هستند.بسیاری از رزینهای اکریلیک ممکن است شامل مونومرهای دیگر وینیل ماننداستایرنیا وینیل استات به منظور کاهش هزینه باشند. مونومرهای اکریلیکنسبت بهمونومرهایمتاکریلاتآنالوگدارای TG کمتر هستند. علاوهبراین، آکریلیکها را میتوان با انواع مونومرها گزینش کرد تا برخی خواص آن از جمله چسبندگی به فلز، یا واکنش با آمینوپلاستیاایزوسیانات بهبود پیدا کند.
پلیمرهای اکریلیک ترموپلاستیک
رزین اکریلیک ترموپلاست (TPA)
پلیمرهای اکریلیک ترموپلاستیک(TPA) به طور کلی از خواص بسیار خوبی از جمله دوام بیرونی برخوردار هستند.چنین رزینهایی از دهه 50 تا 70 میلادی به عنوان روکش بدنهبه طور گستردهای مورد استفاده قرار گرفتند؛ اما استفاده از آنها به دلیل وزن مولکولی بالا به طرز چشمگیری کاهش یافته است ، چراکه کاربرد این رزینها به صورت اسپری نیازمند مقادیر بالایی حلال آلی است.براین اساس این رنگها در حدود 20٪ وزنی مواد جامد اعمال میشوند.زنجیره اصلیپلیمریرزین ترموپلاستیک معمولاً شامل تعداد زیادی گروههای متیلمتاکریلاتاست و همین مساله، استحکام و دوام بسیار عالی به این نوع از رزین بخشیده است.
رزینهای آکریلیک ترموست (TSA) به گونهای طراحی شدهاند که هنگام قرارگرفتن در معرض گرما یا رطوبت با خود واکنش نشان میدهند، یا با ایجاد پیوندهای متقابل با سایر گروهها فیلم تشکیل میدهند.رزینهایترموستبه عنوان یک گروه از وزن مولکولی کمتری دارند. این نوع رزین با ایجاد پیوندهای متقابل فیلم هایی با مقاومت عالی در برابر حلالهای آلی، رطوبت و نور اشعه ماوراء بنفش تشکیل میدهند و وقتی در معرض دمای نسبتاً بالا قرار دارند، مانند رزین ترموپلاستیک، نرم نمیشوند.
امکان ایجاد عملکرد گزینشی در اکریلیک رزین وجود دارد. این مساله از طریق طیف گستردهای از گروههای عاملی، امکان تنظیم عملکرد زنجیره اصلی رزین را فراهم میکند به نحوی که رزین موردنظر چسبندگی بهتر، بهبود پیوند با رنگدانهها و یا امکان اتصال به خود یا سایر گروههای عاملی را دارا میباشد.
در جدول زیر تعدادی از مونومرهای اکریلیک که میتوان با استفاده از آنها خواص ویژهای به رزین آکریلیک بخشید، بررسی شدهاند:
مونومرهای اکریلیک
مونومر آکریلیک
گروه عاملی
واکنش پذیری و یا کارکرد
2-هیدورکسی اتیل آکریلات
هیدروکسیل درجه1
آمینوپلاست ها و ایزوسیانات
2-هیدورکسی اتیل متاکریلات
هیدروکسیل درجه1
آمینوپلاست ها و ایزوسیانات
2-هیدورکسی پروپیل متاکریلات
هیدروکسیل درجه2
آمینوپلاست ها و ایزوسیانات
متیل 2-سیانو آکریلات
سیانو
چسبندگی
آکریلیک اسید
کربوکسیل
چسبندگی، واکنش پذیری
متاکریلیک اسید
کربوکسیل
چسبندگی، واکنش پذیری
گلایسیدیل متاکریلات
اکسیران
آمینو یا کربوکسیل
3-متاکریلوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان
تری متوکسی سیلان
چسبندگی
دی متیل آمینو اتیل متاکریلات
آمین درجه 3
چسبندگی، رنگ سازی
2-ایزوسیاناتواتیل متاکریلات
ایزوسیانات
هیدروکسیل یا آمینو
از پلیمرهای آکریلیک برای ساختنرزینهای ضد آب و امولسیون رزین نیز استفاده میشود. رزینهایاکریلیک ضد آب بهطور معمول دارای عدد اسید 40 تا 60 هستند.برای شروع فرایند ساخت رنگ ، از آمین مناسب برای خنثی کردن اسید اکریلیک زنجیره اصلی رزین و ایجاد نمک اسید استفاده میشود.آمین در سطح کمتری نسبت به مقدارنظری خنثیسازی استفاده میشود. مرحله بعدی در فرآیند تولید رنگ اضافه کردن آب است.
پلیمریزاسیون امولسیون اکریلیک
پلیمریزاسیون امولسیون اکریلیک در آب با مونومرها، یک آغازگر محلول در آب و سورفاکتانتها انجام میشود.بسیاری از همان مونومرهایی که در پلیمریزاسیون امولسیون استفاده میشوند در پلیمریزاسیون محلول نیز مورد استفاده قرار میگیرند، اما خاصیت لاتکس میتواند تا حد زیادی تحت تاثیر فاکتورهای مختلف باشد که از آن جمله میتوان به: شرایط پلیمریزاسیون ، ساختار و حلالیت مونومر، غلظت مونومر، نوع سورفکتانت و سطح آن، درجه حرارت، نوع و غلظت آغازگر اشاره کرد. این موارد متغیرهایی هستند که میتواننداندازه ذرات امولسیون، ساختار و وزن مولکولی پلیمر نهاییراتحت تاثیر قراردهند.
رزینهای اکریلیک شامل طیف گستردهای از پلیمرها و کوپلیمرها، که میتوان بهراحتی توسط پلیمریزاسیون اکریلیک و یا متاکریلیکتولید میشوند.شکل زیر ساختار پلیمر و مونومر را نشان میدهد که در آناتمهای کربن به رنگ آبی، اکسیژن به رنگ قرمز و هیدروژن به رنگ خاکستری است.
مونومرهای اکریلیک
با تغییر ساختار شیمیایی R 1 و R 2 ، ممکن است امکان ایجاد تعداد زیادی از پلیمرهای اکریلیک با خواص مختلف وجود دارد. هنگامی که کوپلیمرها نیز در نظر گرفته شوند، تعداد رزینهای احتمالی بسیار زیاد میشود. لیستی از پرکاربردترین رزینهای اکریلیک شامل موارد زیر است: پلی متیل متاکریلات(PMMA). پلی متیل آکریلات (PMA)؛ پلی اتیل متاکریلات (PEMA)؛ اتیل متاکریلات – کو– متیل اکریلات ( P ( EMA-MA)).
پلی متیل متاکریلات که به آن پلکسی گلاس نیز گفته میشود یکی از اولین رزینهای اکریلیک تجاری شده بود. این رزین از شفافیت عالی، قابل مقایسه با شیشه برخوردار بوده و نسبت به شیشه بسیار سبکتر و با شکنندگی کمتر است. بهراحتی رنگ میشود؛ بنابراین برای لامپهای اتومبیل استفاده میشود. ضریب انکسار بالای آن باعث میشود تا برای کاربردهای نوری مانند علائم جادهای و بازتاب نور مناسب باشد. صفحه مانیتور ، تلفن و … نمونههایی از تعداد زیادی اشیاء ساخته شده از رزینهای اکریلیک هستند. رنگهای اکریلیک هم به عنوان لاک و هم در نقاشی استفاده میشوند. چسبهای اکریلیک نیز چسبهای بسیار قوی هستند.
سولفات آهنشرکت دکتر کمیکال در کیسههای 25 کیلویی و 40 کیلویی در کیسههای معمولی و کیسههای پلاستیکی لمینت براساس درخواست مشتری بسته بندی میشود.
سولفات آهن
سولفات آهن که به نام سولفات آهن 7 آبه نیز شناخته میشود، یک منبع آهن نسبتاً محلول در آب و اسید برای مصارف سازگار با سولفاتها است. ترکیبات سولفات نمک یا استرهای اسید سولفوریک هستند که با جایگزینی یک یا هر دو هیدروژن با یک فلز تشکیل میشوند.
بیشتر ترکیبات سولفات فلزی بر خلاف فلوریدها و اکسیدها که تمایل به نامحلول بودن دارند، برای مصارفی مانند تصفیه آب به راحتی در آب محلول هستند. اشکال آلی فلزی در محلولهای آلی و گاهی در محلولهای آبی و آلی محلول هستند. سولفات آهن عموماً در اکثر حجمها براحتی در دسترس است. ممکن است اشکال خلوص بالا، زیر میکرون و نانوپودر در نظر گرفته شود.
سولفات آهن 7 آبه
سولفات آهن آبدار با اسامی مختلفی مانند ویتریول سبز ، سولفات آهن 7 آبه گرید صنعتی، سولفات آهن 7 هیدراته برای تصفیه آب، گرید صنعتی در بازار شناخته میشود.
ترکیب شیمیایی سولفات آهن
سولفات آهن یک ماده شیمیایی سبز آبی است که در بسیاری از کاربردها از جمله پزشکی، تولید جوهر و رنگ و همچنین کشاورزی استفاده میشود. میتوان آن را در حالتهای مختلف هیدراتاسیون یافت و چندین نوع از این اشکال در طبیعت وجود دارند.
اینها رایجترین اشکال معدنی هستند:
FeSO4·7H2O (ملانتریت، آبی-سبز)
FeSO4·4H2O (روزنیت، سفید، ممکن است محصول کمآبی ملانتریت باشد)
اشکال معدنی سولفات آهن زیر نسبتاً نادر هستند:
سیدروتیل (FeSO4·5H2O)
فروهگزا هیدریت (FeSO4·6H2O)
زومولنوکیت FeSO4·H2O
ویژگی های سولفات آهن 7 آبه
ویژگی های فیزیکی سولفات آهن 7 آبه
فرمول شیمیایی: FeSO4·7H2O
شماره HS: 28332910
شماره CAS: 7782-63-0
شماره EINECS: 231-753-5
استانداردها: HG/T2935-2006
شکل ظاهری: کریستال سبز مایل به خاکستری
مشخصات سولفات آهن 7 آبه
Description
Standard
Test Result
Purity
97% min
98% min
Fe
19.7% min
19.75% min
Pb
20ppm max
7.1ppm max
As
2ppm max
1.4ppm max
Cd
5ppm max
4.7ppm max
Size
Powder
امروزه سولفات آهن در کجا استفاده می شود؟
سولفات آهن در داروسازی
کمبود آهن یکی از شایعترین کمبود تغذیهای در کشور است. به عنوان مثال، ورزشکاران، زنان جوان، گیاه خواران و افراد مسن بیشتر از سایر افراد در معرض کمبود آهن هستند. همراه با سایر ترکیبات آهن، سولفات آهن غذاها را غنی می کند و سطوح پایین آهن در خون مانند موارد ناشی از کم خونی یا بارداری را درمان میکند. آهن به خون کمک میکند تا اکسیژن را از طریق بدن انسان حمل کند.
سولفات آهن در ساخت جوهرها استفاده میشد که مهمترین آن جوهر گال (gall ink)آهن بود که در قرون وسطی تا پایان قرن هجدهم مورد استفاده قرار میگرفت. آزمایشات شیمیایی انجام شده بر روی حروف لاچیش (حدود 588 تا 586 قبل از میلاد) وجود احتمالی آهن را نشان داد. علاوه بر این، گمان می رود که در ساخت جوهر روی آن حروف از گال بلوط و مس استفاده شده باشد. سولفات آهن نیز در رنگرزی پشم به عنوان یک ماده خشککننده کاربرد دارد. علاوه بر این سولفات آهن از قرن هفدهم در خیاطی استفاده میشد.
دو روش مختلف برای کاربرد مستقیم رنگ نیلی در قرن هجدهم در انگلستان توسعه یافت و تا قرن نوزدهم مورد استفاده قرار گرفت. به عنوان مثال، یکی از اینها که به نام آبی چینی شناخته میشود، حاوی سولفات آهن است. پس از چاپ یک شکل نامحلول از نیل بر روی پارچه، نیل در یک توالی حمام از سولفات آهن (با اکسیداسیون مجدد به نیل در هوا بین غوطه وری ها) به لوکو – نیل تبدیل شد. فرآیند آبی چینی میتواند طرحهای تیز ایجاد کند، اما نمیتواند رنگهای تیره روشهای دیگر را ایجاد کند.
سولفات آهن هنوز هم امروزه به عنوان رنگ در غذاها و رنگهای پارچه استفاده میشود. سولفات آهن مخلوط شده با:
انار سبز زیتونی تیره ایجاد میکند
Madder (یک گیاه اوراسیا) برای ایجاد بنفش مایل به خاکستری عمیق
تانن برای ایجاد بنفش خاکستری
شاه بلوط به رنگ خاکستری متوسط
کاچ (مواد رنگی و برنزه کننده) برای ایجاد قهوهای شکلاتی غنی
سولفات آهن در کشاورزی
سولفات آهن در کشاورزی
سولفات آهن مانند سولفات آلومینیوم، به عنوان یک اصلاح کننده خاک برای کاهش PH خاک قلیایی بالا استفاده میشود تا گیاهان بتوانند راحتتر به مواد مغذی خاک دسترسی پیدا کنند.
در باغبانی از سولفات آهن برای درمان زرد شدن برگهای گیاه ناشی از کمبود آهن استفاده میشود. اگرچه به اندازه EDTA آهن سریع عمل نمیکند، اما اثرات آن طولانیتر است. باغبانان و کشاورزان سولفات آهن را با کمپوست مخلوط کرده و آن را در خاک حفر میکنند تا ذخیرهای ایجاد کنند که میتواند سالها دوام بیاورد. همچنین ممکن است از سولفات آهن به عنوان نرمکننده چمن و خزهکش استفاده کنند.
سولفات آهن به دلیل راندمان بالا، اثربخشی در شفاف سازی و کاربرد آن به عنوان یک عامل آبگیری لجن، منعقد کننده انتخابی برای بسیاری از کاربردهای تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی است. سولفات آهن درمان انعقادی فرآیند حذف مواد جامد و رنگ معلق از آب است. مواردی که باید در هنگام تصفیه آب در نظر گرفت عبارتند از TSS، FOG، BOD و COD.
کاربردهای دیگر سولفات آهن
سولفات آهن کاربردهای زیادی دارد که شاید به آن فکر نکرده باشید، به عنوان مثال:
توسعهدهنده عکاسی برای تصاویر فرآیند کلودیون
به آب خنک کنندهای که از طریق لولههای برنجی کندانسورهای توربین جریان مییابد برای تشکیل یک پوشش محافظ مقاوم در برابر خوردگی اضافه میشود
در پالایش طلا برای رسوب دادن طلای فلزی از محلولهای کلرید اوریک (طلای حل شده در محلول با آکوا رژیا، مخلوطی از اسید نیتریک و اسید کلریدریک)
معرف در شناسایی قارچ
به عنوان جزء کاتالیزور آهن در معرف فنتون، کاتالیزوری که برای اکسید کردن آلایندهها یا فاضلاب استفاده میشود
عامل کفکننده برای آبجو
گاهی اوقات در کنسرو زیتون سیاه به عنوان رنگ مصنوعی گنجانده میشود
برای رنگآمیزی بتن و برخی از سنگهای آهکی و ماسه سنگها به رنگ زنگ مایل به زرد استفاده میشود
کارگران نجاری از محلولهای سولفات آهن برای رنگآمیزی چوب افرا به رنگ نقرهای استفاده میکنند
از لحاظ تاریخی، سولفات آهن در کاربردهایی مانند سیاهکردن چرم، بهعنوان تثبیت کننده رنگ در صنعت نساجی و بهعنوان ماده سازنده جوهر استفاده میشد
سولفات آهن میتواند به عنوان جایگزینی برای سولفات آلومینیوم در تصفیه آب استفاده گردد. گرید صنعتی سولفات آهن 7 آبه باعث میشود ناخالصیها به صورت تودهای به هم چسبیده شوند که به آن لختهسازی میگویند. سولفات آهن 7 آبه برای حذف فسفاتها در تصفیه فاضلاب استفاده میشود
سولفات آهن 7 آبه گرید صنعتی همچنین میتواند برای ساخت نمکهای آهن، جوهر، اکسید آهن قرمز و آبی نیلی استفاده شود. سولفات آهن همچنین می تواند به عنوان رنگکننده، عامل برنزه کننده، نگهدارنده چوب و ضدعفونیکننده استفاده شود. سولفات آهن گرید صنعتی در کشاورزی باعث بهبود کیفیت خاک میشود
سولفات آهن آبدار یا کریستالی یک افزودنی معدنی در خوراک دام است. سولفات آهن به عنوان یک ماده مقوی خون برای دام، میتواند رشد بدن حیوانات را تحریک کند. همچنین میتوان از سولفات آهن برای ساخت رنگدانه هایی مانند اکسید آهن قرمز و غیره استفاده کرد. مواد گرانول کود سولفات آهن میتواند به طور موثر خاک، حرکت خزه و گلسنگ را بهبود میبخشد. همچنین سولفات آهن بهعنوان آفتکش برای جلوگیری از تغییرات پاتولوژیک گندم و درخت میوه استفاده میشود. در عین حال، سولفات آهن تسریعکننده سبزی گیاه و برای جذب گیاه مهم است.
نکات مهم درباره سولفات آهن
سولفات آهن باید در جای خشک و خنک نگهداری شود.
از تماس با آفتاب، آب و رطوبت با سولفات آهن خودداری گردد.
از تماس با اسید قوی، اکسیدان یا مواد سمی خودداری کنید.
قرار گرفتن سولفات آهن در معرض رطوبت باعث میشود که به راحتی به سولفات سدیم اکسید شود.