مسائل زیست محیطی همواره چالش بزرگی برای صنایع شیمیایی در سرتاسر جهان بوده است. فناور‌ی‌های مختلف تصفیه فاضلاب صنعتی از جمله فرایندهای فیزیکی – شیمیایی و بیولوژیکی و همچنین تالاب‌های ساخته شده و فرایندهای اکسیداسیون معمولی جهت حذف الاینده‌های آب مواد شیمیایی استفاده می‌شوند.
کربن فعال تهیه شده از مواد کم‌هزینه، مواد فرعی کشاورزی یا پلیمرهای طبیعی اصلاح‌شده، که برای حذف رنگ‌های مستقیم از فاضلاب کارامد است. ترکیبی از فرایندهای تصفیه بی‌هوازی و هوازی در حذف الاینده‌های آلی زیست تخریب‌پذیر محلول کارامد هستند.
استفاده از غشا در مرحله نهایی تصفیه فاضلاب صنعتی رو به افزایش است. تکنیک‌های اکسیداسیون شیمیایی برای تصفیه فاضلاب، تصفیه شیمیایی کلاسیک و فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته، مورد بحث قرار گرفته است.
در صنایع شیمیایی، تنوع زیاد آلاینده‌ها، مجوزهای سخت پساب و شرایط عملیاتی شدید، نحوه عمل تصفیه فاضلاب را مشخص می‌کند. فاضلاب صنعتی شیمیایی را می‌توان با برخی از روش‌های اکسیداسیون بیولوژیکی مانند فیلترها، کنتاکتور بیولوژیکی دوار (RBC)، لجن فعال یا تالاب تصفیه کرد.
آلاینده‌های با اندازه مولکولی بزرگتر از 10000 تا 20000 را می‌توان با انعقاد و سپس ته‌نشینی یا شناورسازی تصفیه کرد. به حداقل رساندن ضایعات در فرایند تولید در صنایع شیمیایی اولین و مهم‌ترین گام برای جلوگیری از تشکیل زباله در حین تولید است.
اگر فاضلاب‌های حاوی مقادیر بالای ترکیبات آلی تصفیه نشده باقی بمانند و به آب‌های طبیعی برسند، مصرف بالای اکسیژن ناشی از تخریب ترکیبات آلی می‌تواند باعث اختلال شدید در تعادل آلی آب شود. در صنایع شیمیایی و دارویی، فاضلاب‌های فرایندی اغلب حاوی مواد مضر هستند و باید از ورود آنها به چرخه آب جلوگیری شود.
تصفیه فاضلاب اغلب هزینه بردار است:
زمانی که هزینه دفع آلاینده‌ها از آب فاضلاب صنایع شیمیایی افزایش می‌یابد یا زمانی که امکانات تولید گسترش می‌یابد، پیش تصفیه هدفمند فاضلاب‌های عملیاتی راه مؤثری برای صرفه‌جویی در هزینه‌های فاضلاب فراهم می‌کند. با توجه به تکنولوژی بسیار مؤثر و کارامد فرایندهای بیولوژیکی، تصفیه فاضلاب به طور فزاینده‌ای متکی به روش‌های تصفیه بیولوژیکی است که برخلاف روش‌های تصفیه شیمیایی و فیزیکی، به طور مداوم مواد مضر را حذف می‌کند.
تولید گازهای ویژه و مواد شیمیایی اساسی، فاضلاب‌های فرایندی با بارهای سنگین تولید می‌کند که به دلیل سمیت بالای مواد، تجزیه زیستی آنها دشوار است. در فرایند اختلاط و تعادل، فاضلاب تصفیه نشده بسیار آلوده را با آب تصفیه‌شده بیولوژیکی مخلوط می‌کنند، به گونه‌ای که سطح سمیت کمتر از آستانه آن باشد. و مقادیر حدی در برگه‌های داده ایمنی خاص سیستم تعیین می‌شوند.
مواد شیمیایی مختلفی در فرایندهای تصفیه فاضلاب شیمیایی جهت تسریع مراحل ضدعفونی و تصفیه به کار می‌روند. این فرایندهای شیمیایی و واکنش‌های شیمیایی که در آنها رخ می‌دهد را فرایندهای واحد شیمیایی می‌نامیم. این فرایندهای شیمیایی به همراه فرایندهای تصفیه بیولوژیکی و فیزیکی برای دستیابی به استانداردهای مختلف آب در کنار هم استفاده می‌شوند.
فرایندهای مختلفی برای تصفیه شیمیایی فاضلاب وجود دارد که هرکدام به حذف بخشی از ناخالصی‌ها کمک می‌کنند. مانند فرایند انعقاد شیمیایی، رسوب شیمیایی، اکسیداسیون شیمیایی، و اکسیداسیون پیشرفته، تبادل یونی و خنثی‌سازی و تثبیت شیمیایی که در ادامه به بررسی هریک می‌پردازیم.
انعقاد شیمیایی
این فرایند شیمیایی شامل بی‌ثبات کردن ذرات فاضلاب به‌طوری که آنها در طول لخته‌سازی شیمیایی جمع می‌شوند. ذرات جامد ریز پراکنده در فاضلاب بارهای الکتریکی منفی سطحی (در حالت پایدار عادی خود) را حمل می‌کنند که از تشکیل گروه‌های بزرگتر و ته‌نشین شدن آنها جلوگیری می‌کند.
انعقاد شیمیایی این ذرات را با وارد کردن منعقد کننده‌های با بار مثبت که بار منفی ذرات را کاهش می‌دهد، بی ثبات می‌کند. هنگامی‌که بار کاهش می‌یابد، ذرات آزادانه گروه‌های بزرگ‌تری را تشکیل می‌دهند. سپس یک لخته آنیونی به مخلوط وارد می‌شود.
از آنجایی که فلوکولانت در برابر مخلوط با بار مثبت واکنش نشان می‌دهد، یا گروه‌های ذرات را خنثی می‌کند یا آنها را از طریق تشکیل پل به گروه‌های بزرگتر متصل می‌کند. پس از تشکیل گروه‌های ذرات بزرگتر، می‌توان از ته‌نشینی برای حذف ذرات از مخلوط استفاده کرد.
اکسیداسیون، کاهش شیمیایی و اکسیداسیون پیشرفته
در فرایند اکسیداسیون شیمیایی، از یک ماده شیمیایی به عنوان عامل اکسید استفاده می‌شود. به این ترتيب الکترون‌ها از ماده اکسیدکننده به ترکیبات آلاینده فاضلاب می‌روند و در نتیجه در طی این فرایند مواد مخرب موجود در فاضلاب اکسید شده و به ترکیباتی با ضرر کمتر تبدیل می‌شوند.
یکی از این روش‌ها کلرزنی قلیایی است که در آن از کلر به عنوان یک عامل اکسید کننده در برابر سیانید استفاده می‌شود. البته ذکر این نکته ضروری است که استفاده از کلر به عنوان اکسیدکننده می‌تواند منجر به ایجاد ترکیبات کلردار سمی شود و ممکن است مراحل بیشتری برای حذف ترکیبات حاصله، موردنیاز باشد.
اکسیداسیون پیشرفته می‌تواند به حذف هر گونه ترکیب آلی که به عنوان محصول جانبی اکسیداسیون شیمیایی تولید می‌شود، از طریق فرایندهایی مانند جداسازی بخار، جداسازی هوا، یا جذب کربن فعال کمک کند.
از واکنش‌های کاهش / اکسایش برای تصفیه آب آشامیدنی استفاده می‌شود. هیدروکربن‌های کلردار و آفت‌کش‌ها را می‌توان با استفاده از تیمارهای ازن و پراکسید هیدروژن به طور مؤثر از فاضلاب حذف کرد. فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته همچنین برای تجزیه مواد دارویی مانند آنتی بیوتیک‌ها یا داروهای سیتواستاتیک که ممکن است در آب یافت می‌شوند، استفاده می‌شود.
جذب فرایندی است که در آن مواد بر روی سطوح یک جسم جامد به دلیل نیروی واندروالس جمع می‌شوند. این فرایند یک فرایند فیزیکی است، وقتی همان اتفاق در نتیجه یک پیوند شیمیایی رخ می‌دهد، این فرایند به عنوان جذب شیمیایی شناخته می‌شود.
در تصفیه فاضلاب، کربن فعال اغلب برای اتصال به عناصر محلول در آب استفاده می‌شود که در مراحل اولیه فرایند تصفیه مانند مکانیکی یا بیولوژیکی حذف نمی‌شوند. با این روش می‌توان آرسنیک و دیگر فلزات سنگین، باقی‌مانده‌های مواد شیمیایی از جمله رنگ‌ها را به خوبی حذف کرد.
ته نشینی
ته نشینی یک فرایند شیمیایی است که شامل افزودن مواد شیمیایی مناسب به فاضلاب است به‌طوری‌که این مواد شیمیایی مواد محلول در فاضلاب را به موادی تبدیل می‌کند که به راحتی قابل‌حل نیستند. به عبارت دیگر مواد نامطلوب، رسوب کرده و غلظت آنها در محلول کاهش پیدا می‌کند. فلزات سنگین به شکل هیدروکسیدهای فلزی و آنیون‌ها به صورت نمک‌های کلسیم، آهن یا آلومینیوم رسوب می‌کنند.
لخته سازی
لخته سازی از لخته سازها برای کمک به حذف ذرات بسیار ریز از فاضلاب استفاده می‌کند که معمولاً به عنوان آگلومره‌های بزرگتر در نتیجه دفع الکتریکی آنها از داشتن بار یکسان جمع نمی‌شوند. با افزودن مواد شیمیایی ویژه، فرمولاسیون‌های بزرگ‌تری از ذرات ایجاد می‌شود که سپس در یک فرایند رسوب‌گذاری ته‌نشین می‌شوند.
تثبیت شیمیایی
این فرایند شیمیایی تصفیه فاضلاب به روشی مشابه اکسیداسیون شیمیایی عمل می‌کند. لجن با مقدار زیادی از یک اکسیدان خاص مانند کلر تصفیه می‌شود. معرفی اکسیدان سرعت رشد بیولوژیکی درون لجن را کاهش می‌دهد و همچنین به بوی بد مخلوط کمک می‌کند. سپس آب از لجن خارج می‌شود. پراکسید هیدروژن همچنین می‌تواند به عنوان یک اکسیدان استفاده شود و ممکن است انتخاب مقرون به صرفه‌تری باشد.
خرید مواد اولیه تصفیه آب و فاضلاب از اهمیت بسیاری برخوردار است، زیرا تأمین مواد اولیه با کیفیت و مناسب می‌تواند تأثیر بزرگی بر کارایی و کاربرد صحیح تجهیزات تصفیه فاضلاب داشته باشد. دکتر کمیکال در این زمینه مشاوره‌های تخصصی ارائه می‌دهد. می‌توانید از طریق شماره 02166568403 تماس بگیرید.
اتانول که به آن الکل، اتیل الکل، الکل گیاهی، الکل میوه، الکل سفید هم می‌گویند، یک مایع بی‌رنگ است که کاربردهای وسیع و گسترده‌ای در صنایع متعدد از جمله لوازم آرایشی بهداشتی، سوخت خودرو، عطر و ادکلن دارد. اتیلن الکل جزئی از حلالهای صنعتی می‌باشد که برای تولیدات مواد آلی هم مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اتانول چیست؟
از نظر شیمی، اتانول یک الکل است که به آن اتیل الکل نیز گفته می‌شود. ethanol دارای فرمول شیمیایی C2H5OHC2H5OH است. این نوع الکل می‌تواند به‌عنوان سوخت مورداستفاده قرار گیرد؛ زیرا احتراق الکل باعث ایجاد انرژی و گرما می‌شود.
اتیل الکل یک مایع شفاف و بی‌رنگ با بوی الکلی است. اتیلن الکل در ابتدا به‌عنوان حلال هنگام تهیه لاک و عطر و به‌عنوان نگهدارنده برای نمونه‌های بیولوژیکی مورداستفاده قرار می‌گرفت. علاوه بر این، الکل گیاهی به‌عنوان ماده ضد عفونی کننده مورداستفاده قرار می‌گیرد.
تاریخچه اتانول
اتانول یک ترکیب شیمیایی شفاف و بی‌رنگ است که از قندهای موجود در محصولاتی مانند ذرت، چغندرقند و نیشکر تولید می‌شود. اتیلن الکل برای اولین‌بار در تأمین انرژی یک موتور در سال 1826 استفاده شد و در سال 1876، نیکلاس اتو، مخترع موتور احتراق داخلی چهار چرخه مدرن، از اتانول برای تأمین انرژی اولیه موتور استفاده کرد.
اتلین الکل ول همچنین به‌عنوان سوخت چراغ روشنایی در دهه 1850 مورداستفاده قرار می‌گرفت. در دهه 1850 تقریباً 90 میلیون گالن ethanol هرسال در ایالات متحده تولید می‌شد. در آن زمان از Ethanol به‌عنوان سوخت لامپ استفاده می‌شد. البته بعد از افزایش قیمت آن پس از سال 1862، مردم نفت سفید را جایگزین اتانول به‌عنوان سوخت روشنایی کردند.
ساختار اتانول فرمول شیمیایی اتانول
فرمول مولکولی C2H6O است، به این معنی که اتیلن الکل در ساختار خود دارای دو اتم کربن و یک اتم اکسیژن است.
فرمول ساختار اتانول
فرمول ساختاری C2H5OH، نشان می‌دهد زنجیره دو کربنی دارای یک گروه هیدروکسیل (-OH) در انتها است.
اتانول چه نوع ترکیبی است؟
اتانول یا EtOH؛ الکل اتیلیک، نیز نامیده می‌شود. اتلین الکل، جز ترکیبات آلی شناخته شده به‌عنوان الکل‌های نوع اول است. الکل نوع اول ترکیبی است که دارای یک گروه عاملی هیدروکسیل با ساختار کلی RCOH هستند.
این ترکیب آلی یک الکل ساده با فرمول شیمیایی که فرمول آن را می‌توان به‌صورت CH3-CH2-OH یا C2H5OH (یک گروه اتیل متصل به یک گروه هیدروکسیل) نیز نوشت.
واکنش اتانول
واکنش اتانول با سدیم
هنگامی که این الکل با سدیم واکنش می‌دهد، محصول نهایی واکنش گاز هیدروژن و اتوکسید سدیم خواهد بود.
2Na + 2CH3CH2OH → 2CH3CH2O Na + H2
آبگیری اتانول با کاتالیزور اسید
هنگامی که در حضور غلظت کافی اسیدسولفوریک در دمای 443 کلوین گرم شود، آلکن به دست می‌آید.
CH3CH2OH → CH2=CH2 + H2O
در واکنش فوق، آب با استفاده از عامل آبگیری که اسیدسولفوریک است حذف می‌شود.
فرایند تولید اتانول
عمدتاً ethanol از یکی از دو روش نفت یا زیست‌توده تولید می‌شود. اتیلن الکل حاصل از نفت در واحدهای شیمیایی بزرگ از طریق فرایند پتروشیمی به دست می‌آید. مواد اولیه از طریق تقطیر جز به جز از نفت جدا می‌شوند.
اتان (C2H6C2H6)، یکی از مواد خام جدا شده، از طریق فرایند کرک به اتن (C2H4C2H4) که به آن اتیلن نیز گفته می‌شود، تبدیل می‌شود.
اتیلن از طریق یک فرایند هیدراتاسیون به الکل سفید تبدیل می‌شود که نیاز به یک کاتالیزور (فسفریک اغلب اسید) دارد به‌طوری‌که واکنش‌دهنده اتن تحت‌فشار زیاد در محفظه واکنش است.
فشار بالا سرعت واکنش را افزایش می‌دهد، به‌طوری‌که اتانول بیشتری تولید می‌شود. این فرایند هیدراتاسیون یک واکنش شیمیایی گرمازا است و انرژی گرمایی آزاد می‌کند:
روش تولید اتانول
اتیل الکل تولید شده با استفاده از زیست‌توده به‌عنوان بیو اتانول شناخته می‌شود.
ویژگی های اتانول
در جدول زیر برخی از خصوصیات اساسی ethanol آورده شده است :
اتانول به‌عنوان سوخت قابل احتراق استفاده می‌شود. لازم به ذکر است اتیل الکل برای احتراق به اکسیژن نیاز دارد. واکنش احتراق الکل انرژی گرمایی آزاد می‌کند و نمونه‌ای از واکنش گرمازا است. همچنین تغییر آنتالپی (ΔH) در این واکنش منفی است.
سوختن اتانول
ethanol ترکیب بسیار مفیدی است. این الکل برای کشتن حشرات، آتش‌زدن چیزها خارج‌کردن اسیدهای نوکلئیک از محلول فوق‌العاده است. اما هر نوع اتیل الکل برای هر کاری مناسب نیست. برای کمک به شما، در اینجا به بررسی مقادیر اتانول‌هایی که به طور معمول در زیست‌شناسی مولکولی استفاده می‌شوند، و همچنین برخی از قوانین مهم برای استفاده صحیح از آنها اشاره شده است.
انواع مختلف اتانول اتلین الکل 95% (95.6%)
این بالاترین غلظت الکل سفید است که می‌توانید با استفاده از تقطیر به دست آورید، زیرا اتیل الکل 95.6٪ یک آزئوتروپ است، به این معنی که حالت بخار دارای نسبت ethanolبه آب یکسان با حالت مایع است.
اتلین الکل خالص (99-100%)
برخی از فرایندهای حساس به آب نیاز به ethanol خالص نیاز دارند. یک روش معمول برای تولید این نوع الکل با غلظت بالاتر از 95٪ استفاده از افزودنی‌هایی است که باعث اختلال در ترکیب آئوزروپ شده و اجازه تقطیر بیشتر را می‌دهد.
به همین دلیل، اتیل الکل خالص گاهی حاوی مقدار کمی از این مواد افزودنی (مانند بنزن) است. این الکل خالص آب را جذب می‌کند، بنابراین انتظار نداشته باشید که در صورت عدم استفاده از آن، اتانول 100٪ باقی بماند.
اتلین الکل دناتوره
اتانول دناتوره (95٪ یا خالص) حاوی مواد افزودنی (مانند متانول و ایزوپروپانول) است که آن را برای نوشیدن سمی می‌کند و بنابراین از مالیات نوشیدنی معاف است. این باعث می‌شود ارزان‌تر از اتیل الکل خالص باشد.
کاربردهای اتانول در صنعت
کاربردهای اتانول اتیلن الکل به‌عنوان ضد عفونی کننده
گذشته از تفاوت‌های اساسی در هزینه، مهم نیست که از کدام غلظت این الکل برای ضدعفونی‌کردن استفاده می‌کنید، بنابراین اکثر آزمایشگاه‌ها از اتیل الکل دناتوره استفاده می‌کنند. آنچه مهم است غلظت نهایی آن است.
اتیل الکل یک ماده ضدعفونی‌کننده مؤثر در غلظت‌های 70 تا 90 درصد است. دقیقاً مشخص نیست که چرا ethanol با غلظت بالاتر بعضی از باکتری‌ها را به همان سرعت اتیل الکل رقیق شده، از بین نمی‌برد.
بااین‌حال، در رقیق کردن ethanol، دو نکته وجود دارد. یکی این است که اتیل الکل رقیق شده دیگر یک آئزوتروپ نیست، بنابراین تبخیر باعث کاهش تدریجی غلظت این الکل خواهد شد. افرادی که اتانول 70٪ را روی میز خود نگه می‌دارند، نباید تعجب کنند از اینکه پس از مدتی که ethanol کارایی را از دست بدهد.
نکته دوم که باید مراقب باشید این است که مخلوط اتیل الکل / آب حجم افزودنی ندارد. این بدان معنی است که اگر می‌خواهید 1 لیتر 70٪ اتانول از اتانول خالص تهیه کنید، نمی‌توانید با مخلوط‌کردن 700 میلی‌لیتر اتیل الکل و 300 میلی‌لیتر آب این کار را انجام دهید.
روش صحیح این است که 700 میلی‌لیتر اتیل الکل اندازه‌گیری شود و سپس آن را به میزان 1 لیتر با آب برسانید. البته، شما همچنین نباید فراموش کنید که اتیل الکل با هر غلظتی بسیار قابل اشتعال است.
الکل سفید به‌عنوان حلال، در سنتز سایر مواد شیمیایی آلی، و به‌عنوان افزودنی بنزین خودرو برای جلوگیری از کوبیدن موتور استفاده می‌شود. ethanol عدد اکتان بالاتری نسبت به بنزین دارد و در ترکیب با بنزین ویژگی‌های آن را بهبود می‌بخشد. بنزین با اکتان پایین با اتانول 10 درصد مخلوط می‌شود تا به اکتان استاندارد 87 برسد.
اتیلن الکل به‌راحتی با آب و بسیاری از ترکیبات آلی مخلوط می‌شود و یک حلال مؤثر برای استفاده در رنگ، لاک و همچنین محصولات مراقبت شخصی و پاک‌کننده‌های خانگی است.
در صنعت لوازم آرایشی و محصولات زیبایی، به‌عنوان ماده نگهدارنده انواع لوسیون‌ها کاربرد دارد. در صنعت رنگ نیز از به‌عنوان نگهدارنده استفاده می‌شود. اتانول می‌تواند باکتری‌ها، قارچ‌ها و ویروس‌هایی را که می‌توانند برای ما مضر باشند از بین ببرد، ازاین‌رو کاربرد گسترده‌ای در فرمولاسیون مواد ضدعفونی‌کننده دارد.
تفاوت بین اتانول و متانول اتانول
فرمول شیمیایی اتانول CH3CH2OH است که از پیوند یک گروه اتیل (CH3CH2-) به یک گروه هیدروکسید (-OH) تشکیل می‌شود. EtOH مخفف دیگر است. اتانول بسیار قابل اشتعال و فرار است.
به دلیل ایجاد پیوندهای هیدروژنی در آب حل می‌شود. به طور مشابه، اتانول ممکن است با الکل‌های دیگر ترکیب شود. همچنین یک مایع بی‌رنگ با بوی ضعیف شیمیایی است. اتانول جدا از برهمکنش‌های فراوانش با دیگر حلالهای آلی، به عنوان یک اسید ضعیف عمل می‌کند. اما اسیدیته آن کمتر از اسیدیته آب است. در عوض، یک یون اتوکسید از یک یون هیدروکسید بازی‌کننده‌تر می‌شود.
متانول
متانول که معمولاً به عنوان متیل الکل شناخته می‌شود، با اتصال یک گروه متیل (CH3-) به یک گروه هیدروکسید (-OH) ایجاد می‌شود که منجر به فرمول شیمیایی CH3OH می‌شود. با این حال، گاهی اوقات به عنوان MeOH کوتاه می‌شود. همچنین به عنوان “الکل چوب” شناخته می‌شود، زیرا قبلاً به عنوان محصول جانبی تقطیر چوب ایجاد شده بود.
با این حال، متانول معمولاً با کاتالیز از مونوکسید کربن، دی اکسید کربن و هیدروژن سنتز می‌شود. متانول اساسی‌ترین الکل کشف شده در شیمی است و بسیار فرار و قابل احتراق است. به همین ترتیب بی‌رنگ است و بویی شبیه اتانول دارد. متانول ممکن است با آب و سایر الکل‌ها پیوندهای هیدروژنی ایجاد کند و به طور مؤثر با آنها مخلوط شود. در مقایسه با اتانول، متانول اسیدیته بیشتری دارد که تا حدودی بالاتر از آب است.
آب منابع مختلف از جمله دریاچه‌ها و چاه‌ها می‌تواند به میکروب‌هایی آلوده باشد که بیماری‌زا هستند. این میکروب‌ها همچنین ممکن است در مسیر آبی که از طریق لوله‌کشی کیلومترها راه را طی می‌کند تا به مصرف‌کننده برسد، را آلوده کنند. برای جلوگیری از آلودگی میکروبی آب، شرکت‌ها به یک ماده ضدعفونی‌کننده معمولاً کلر یا کلرامین – برای تصفیه آب نیاز دارند تا میکروب‌های بیماری‌زا مانند سالمونلا، کمپیلوباکتر و نوروویروس را از بین ببرند.
در این مقاله قصد داریم در مورد انواع روش‌های گند زدایی آب و مواد ضد عفونی کننده تصفیه آب صحبت کنیم.
گندزدایی آب چیست؟
گند زدایی آب به معنای حذف، غیرفعال‌کردن یا کشتن میکروارگانیسم‌های بیماری‌زایی است که در آب وجود دارند. در فرایند گندزدایی میکروارگانیسم‌ها از بین می‌روند یا غیرفعال می‌شوند و در نتیجه رشد و تولیدمثل آنها متوقف می‌شود. همچنین آلاینده‌های آلی که به‌عنوان مواد مغذی برای میکروارگانیسم‌ها عمل می‌کنند نیز طی فرایند گندزدایی از آب حذف می‌شوند.
تصفیه آب یک فرایند چند مرحله است. ترکیبی از مراحل تصفیه آب (اکسیداسیون، انعقاد، ته‌نشینی، ضدعفونی، فیلتراسیون) باعث می‌شود (نوشیدن) آب پس از تولید سالم باشد.
گندزدایی شیمیایی آب طبیعی یا تصفیه نشده معمولاً یکی از آخرین مراحل برای کاهش میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا در آب آشامیدنی است. در بسیاری از کشورها یک مرحله اضافی به‌عنوان مرحله دوم ضدعفونی در پایان فرایند تصفیه آب اعمال می‌شود تا از آب در برابر آلودگی میکروبیولوژیکی در سیستم توزیع آب و لوله‌های انتقال محافظت کنند.
معمولاً در طول این فرایند، از نوع متفاوتی از ضدعفونی‌کننده مرحله قبل استفاده می‌شود. به‌کاربردن این گندزایی ثانویه باعث می‌شود اطمینان حاصل کنند که باکتری‌ها در طول توزیع در آب تکثیر نخواهند شد. چراکه باکتری‌ها می‌توانند پس از اولین مرحله ضدعفونی در آب باقی بمانند یا اینکه در حین انتقال آب وارد آن شده و مشکلات جدی ایجاد کنند.
گستره متنوعی از مواد شیمیایی ضد عفونی کننده برای تصفیه آب وجود دارد. ضدعفونی‌کننده‌های شیمیایی، مواد شیمیایی هستند که برای ازبین‌بردن یا غیرفعال‌کردن میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا استفاده می‌شوند.
مواد ضدعفونی‌کننده تصفیه آب، نه‌تنها باید میکروارگانیسم‌ها را از بین ببرد؛ بلکه باید اثر باقیمانده داشته باشند، به این معنی که پس از ضدعفونی در آب فعال باقی بماند. یک ضدعفونی‌کننده باید از رشد میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا در لوله‌کشی پس از ضدعفونی جلوگیری کند و از آلودگی مجدد آب جلوگیری کند.
مواد ضدعفونی کننده تصفیه آب
لیست زیر رایج ترین مواد ضدعفونی کننده تصفیه آب را نشان می دهد:
کلر و کلرامین جز اصلی‌ترین مواد ضدعفونی‌کننده تصفیه آب هستند که در سیستم‌های آب عمومی استفاده می‌شوند. به فرایند تصفیه آب با استفاده از ترکیباتی که حاوی کلر هستند، کلرزنی یا کلراسیون گفته می‌شود. کلرزنی فرایندی است که در آن کلر به آب آشامیدنی اضافه می‌شود تا انگل‌ها، باکتری‌ها و ویروس‌ها را از بین ببرد.
اولین‌بار در سال 1908 و در شهر نیوجرسی آمریکا از کلر برای ضدعفونی‌کردن آب استفاده شد. استفاده از کلر در دهه‌های بعد بیشتر رایج شد و تا سال 1995 حدود 64 درصد از تمام سیستم‌های آب محلی در ایالات متحده از کلر برای ضدعفونی‌کردن آب خود استفاده می‌کردند.
به‌طورکلی اگر سطح کلر آب در سطح ایمنی نگه داشته شود نوشیدن آب برای سلامتی خطری ایجاد نمی‌کند. سطح ایمن کلر در آب آشامیدنی تا 4 میلی‌گرم در لیتر (میلی‌گرم در لیتر یا 4 قسمت در میلیون (ppm) در نظر گرفته می‌شود.
معمولاً در سیستم‌های تصفیه آب به‌صورت دوره‌ای کلر با کلرامین جابه‌جا می‌شود. علت این امر ازبین‌بردن رسوب میکروبیولوژیکی است که به‌مرور در لوله‌های انتقال آب ایجاد می‌شود. کلرامین‌ها ترکیبات شیمیایی هستند که حاوی گروه عاملی کلر و آمونیاک هستند. نوع خاصی از کلرامین که در گند زدایی آب آشامیدنی استفاده می‌شود، مونوکلرامین نامیده می‌شود. کلرامین اولین‌بار در آمریکا و در سال 1929 به‌عنوان ضدعفونی‌کننده آب آشامیدنی به کار گرفته شد.
مطالعات نشان می‌دهد که استفاده یا نوشیدن آب با مقادیر کم کلرامین اثرات مضری بر سلامتی ندارد و از شیوع بیماری‌های ناشی از آب محافظت می‌کند. سطح نرمال کلرامین برای ضدعفونی آب آشامیدنی می‌تواند از 1.0 تا 4.0 میلی‌گرم در لیتر در نظر گرفته شود.
برخی معتقدند کلرامین به‌عنوان یک ضدعفونی‌کننده ایمن و جایگزین مناسب برای کلر قابل‌استفاده است. استفاده از کلر و کلرامین برای تصفیه آب روش‌هایی هستند که هرکدام دارای مزایا و درعین‌حال معایبی هستند. وقتی از کلر برای ضد عفونی کردن آب استفاده می‌شود احتمال واکنش‌دادن سایر ترکیبات موجود در آب با کلر و تشکیل محصولات جانبی ضدعفونی وجود دارد.
همچنین مدت‌زمان باقی‌ماندن کلرامین در لوله‌های آب نسبت به کلر بیشتر است. گاهی اوقات ممکن است تا زمانی که آب به انتهای لوله‌کشی برسد، کلر لازم برای ازبین‌بردن میکروب‌ها باقی نماند. البته از طرفی کلرامین خواص شیمیایی آب را تغییر داده و می‌تواند اثر منفی بر لوله‌های حاوی سرب و مس داشته باشد.
گندزدایی آب با هیپوکلریت سدیم
سدیم هیپوکلریت یا SH یک سفیدکننده و ضدعفونی‌کننده است و می‌تواند پاتوژن‌هایی مانند باکتری‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها را از بین ببرد. هیپوکلریت سدیم در صنایع مختلفی کاربرد دارد.
کاربردهای صنعتی هیپوکلریت سدیم شامل استفاده در کارخانه‌های شیمیایی، مواد غذایی و شیشه و همچنین در صنایع دفع زباله و صنایع دارویی است. همچنین می‌توان از آن برای سفیدکردن منسوجات استفاده کرد و ممکن است برای کاهش بو در فاضلاب صنعتی استفاده شود.
علاوه بر این، می‌تواند از رشد جلبک‌ها در برج‌های خنک‌کننده جلوگیری کند. همچنین استفاده از SH به‌عنوان ضدعفونی‌کننده در استخرها استفاده می‌شود. علاوه بر این، این ماده شیمیایی در سراسر جهان در تصفیه آب صنعتی و شهری مورداستفاده قرار می‌گیرد و آب را برای آشامیدن تمیز و ایمن می‌کند.
درست مانند کلر، هنگامی که هیپوکلریت سدیم در آب آزاد می‌شود، اسید هیپوکلرو تولید می‌کند. این اسید با پاتوژن‌های موجود در آب مانند باکتری‌ها، ویروس‌ها و تک‌یاخته‌ها واکنش نشان می‌دهد و آنها را غیرفعال می‌کند و از تکثیرشان جلوگیری می‌کند. مکانیسم این فرایند، واکنش اکسیداسیون است.
گندزدایی را می‌توان با استفاده از مواد ضدعفونی‌کننده شیمیایی و یا روش‌های فیزیکی انجام داد. کلرزنی، ازن، اشعه ماورای‌بنفش و کلرامین‌ها از رایج‌ترین روش‌های گندزدایی آب هستند. بااین‌حال استفاده از پرمنگنات پتاسیم، گندزدایی فتوکاتالیستی، نانوفیلتراسیون و دی‌اکسید کلر نیز روش‌های دیگری برای تصفیه و گندزدایی آب هستند.
برای گندزدایی شیمیایی آب می توان از ضدعفونی‌کننده‌های زیر استفاده کرد:
کلر (Cl2)
دی‌اکسید کلر (ClO2)
هیپوکلریت (OCl-)
ازن (O3)
هالوژن‌ها: برم (Br2)، ید (I)
کلرید برم (BrCl)
فلزات: مس (Cu2+)، نقره (Ag+)
کالیومپرمنگنات (KMnO4)
فنول
الکل‌ها
صابون‌ها و مواد شوینده
نمک‌های آمونیوم کوارتایر
آب‌اکسیژنه
برای گندزدایی فیزیکی آب می توان از ضدعفونی‌کننده‌های زیر استفاده کرد:
اشعه ماورای‌بنفش (UV)
تشعشعات الکترونیکی
اشعه گاما
صوت
حرارت
هرکدام از روش‌های مختلف ضدعفونی‌کردن آب دارای مزایا و معایبی هستند. در مقایسه روش های مختلف گند زدایی آب باید گفت که کلرزنی می‌تواند منجر به تشکیل محصولات جانبی یا مواد شیمیایی سمی شود که برای آبزیان خطرناک هستند.
زمانی که فاضلاب کلردار به آب‌های سطحی دریافت‌کننده تخلیه می‌شود، ممکن است سلامت موجودات آبزی و محیط‌زیست به خطر بیفتد. اما اگر پساب تصفیه شده به‌جای تخلیه در آب‌های سطحی، به طور مفید مورداستفاده مجدد قرار گیرد، خطری برای محیط‌زیست وجود ندارد. در این صورت کلرزنی بهترین روش برای ضدعفونی‌کردن فاضلاب بازیافتی است. بااین‌حال، محدودیت 1 میلی‌گرم در لیتر کلر در محل استفاده از آب بازیافتی وجود دارد.
انواع گندزداهای فیزیکی
گندزدایی فرایند نهایی حیاتی در مدیریت آب و فاضلاب برای در حفظ سلامت انسان‌ها است.
روش‌های فیزیکی برای ضدعفونی آب شامل تابش اشعه ماوراء بنفش، گرما، قرار گرفتن در معرض نور خورشید، روش التراسونیک یا فشار و اشعه هیدرودینامیک است.
این فرایندها با دناتوره کردن پروتئین‌ها (گرما، نور خورشید) پاتوژن‌ها را غیرفعال می‌کنند، باعث ایجاد استرس مکانیکی به پاتوژن می‌شوند که منجر به آسیب ساختاری (صوت، هیدرودینامیک، کاویتاسیون)، یا از طریق اسید نوکلئیک و آسیب پروتئین به پاتوژن (UV، نور خورشید، تابش) می‌شود.
گند زدایی آب با ازن
در مورد گندزدایی آب با ازن نیز باید گفت که محصولات جانبی سمی از اکسیداسیون ازن تشکیل می‌شوند. گاز ازن به دلیل ماهیت خورنده‌اش ممکن است به محیط‌زیست آسیب برساند. اشعه ماورای‌بنفش در مقایسه با سایر روش‌های ضدعفونی خطر کمتری دارد، اما ممکن است خطری دررابطه‌با فعال‌سازی مجدد و جهش جمعیت میکروبی داشته باشد.
ساده ترین روش گند زدایی آب
اما اگر به دنبال ساده‌ترین روش گندزدایی آب هستید باید بگوییم که جوشاندن آب یک روش بسیار ساده برای ضدعفونی آب است. گرم‌کردن آب تا دمای بالا، 100 درجه سانتیگراد، بسیاری از میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا، به‌ویژه ویروس‌ها و باکتری‌های عامل بیماری‌های منتقله از طریق آب را از بین می‌برد. برای اینکه جوشاندن بیشترین تأثیر را داشته باشد، آب باید حداقل 20 دقیقه بجوشد.
نتیجه گیری
آب تصفیه نشده می‌تواند حاوی پاتوژن‌هایی باشد که برای سلامت انسان بسیار خطرناک هستند. همچنین به جز تصفیه آب آشامیدنی در بسیاری از فرایندهای صنعتی نیز گندزدایی آب اجتناب‌ناپذیر است. روش‌های مختلفی از جمله روش‌های فیزیکی و روش‌های شیمیایی برای تصفیه و ضدعفونی آب وجود دارد. یکی از رایج ترین روش های گندزدایی آب استفاده از مواد شیمیایی ضدعفونی‌کننده حاوی کلر است.
طیف گسترده‌ای از میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا مانند ویروس‌ها، باکتری‌ها و قارچ‌ها می‌توانند آب استخرهای شنا را آلوده کنند. این آلودگی‌ها از طریق شناگران و سایر منابع بالقوه آلودگی عبارت‌اند از لوله‌کشی معیوب و برای استخرهای روباز، فضولات پرندگان، گردوغبار و حشرات وارد آب استخر می‌شوند.
ضدعفونی و فیلتراسیون به طور مؤثر این آلاینده‌ها را غیرفعال می‌کند و سلامت شناگران را تضمین می‌کند. برای ضد عفونی کردن آب استخر و کنترل مؤثر میکروارگانیسم‌های عامل بیماری در استخر شنا، شناخت منابع احتمالی آلودگی، انواع ارگانیسم‌های بیماری‌زا و مکانیسم‌های ضدعفونی مهم است.
علاوه بر این، آشنایی با مواد شیمیایی ضد عفونی کننده مورداستفاده و دانستن اینکه چگونه می‌تواند بر محیط شنا تأثیر منفی بگذارد که به نوبه خود می‌تواند بر راحتی و سلامت شناگران تأثیر بگذارد، ضروری است.
ساده ترین روش تصفیه آب استخر
قرص‌های کلر محبوب ترین راه برای کلرزنی استخر هستند. استفاده از آنها آسان‌تر است، ماندگاری بیشتری دارند و روی لاین های استخر ملایم‌تر از گزینه‌های مایع هستند که بهتر است به عنوان دوز شوک استفاده شوند. برخلاف کلر پودری، قرص‌ها به آرامی حل می‌شوند که توزیع یکنواخت را تضمین می‌کند.
کلر زنی آب استخر
باقیمانده کلر رایج‌ترین راه برای محافظت در برابر آلودگی‌های آب استخر است. برای این منظور از انواع مختلف مواد شیمیایی حاوی کلر می‌توان استفاده کرد. از بین این مواد شیمیایی ضدعفونی‌کننده، گاز کلر، محلول هیپوکلریت سدیم و هیپوکلریت کلسیم بیشترین استفاده را دارند، اما گاهی اوقات دی‌اکسید کلر نیز انتخاب می‌شود، درحالی‌که برخی از استخرها به‌جای آن از ترکیبی از نمک‌های کلر و برمید استفاده می‌کنند.
گاز کلر و هیپوکلریت‌ها در آب حل می‌شوند و ترکیب هیپوکلرو اسید (HOCl) تولید می‌کنند. HOCl با آنیون خود یعنی هیپوکلریت در تعادل است. از طریق آزمایش DPD (دی اتیل -p-فنیلن دی آمین) باقیمانده کلر آزاد هم به شکل HOCl و هم به شکل یون هیپوکلریت اندازه‌گیری می‌شود.
pH آب استخر
HOCl نسبت به یون هیپوکلریت، یک ضدعفونی‌کننده بسیار مؤثرتر برای استخرها است. اثر باکتری‌کشی باقیمانده کلر آزاد ممکن است تقریباً به طور کامل بر حسب غلظت اسید هیپوکلرو در نظر گرفته شود. البته تأثیر کنترل pH در گندزدایی مؤثر با کلر باقیمانده را نباید فراموش کرد.
pH استخر باید در سطح کافی پایین نگه داشته شود تا اطمینان حاصل شود که بیشتر کلر آزاد به شکل HOCl است. البته PH نباید به‌اندازه‌ای پایین باشد که باعث ناراحتی شناگران یا افزایش احتمال خوردگی شود. یک سیستم خودکار به طور ایده‌آل باید سطح pH را در محدوده توصیه شده ۷٫۲ تا ۷٫۴ کنترل کند تا PH ثابت در استخر را همیشه حفظ کند.
کلر با تعدادی از آلاینده‌های رایج استخرهای شنا واکنش می‌دهد و طیفی از محصولات جانبی ضدعفونی (DBP) تولید می‌کند. اینها شامل مونو کلرامین، دی کلرامین، تری کلرید نیتروژن و تری‌هالومتان‌ها (THM) تری کلرومتان، تری برومومت آن، دی بروموکلرومتان و دی کلروبرومتان هستند.
برخی از این ترکیبات، مانند تری‌هالومتان‌ها و تری کلرید نیتروژن، خطرات بالقوه‌ای برای سلامتی به همراه دارند، همچنین کلرامین‌ها ممکن است با ایجاد سوزش چشم بر راحتی شناگران تأثیر منفی بگذارند.
فیلتراسیون و سایر روش های ضد عفونی کردن آب استخر
فیلتراسیون کافی و صحیح برای سیستم ضدعفونی استخر بسیار مهم است. بدون حذف مداوم مواد معلق از استخر، حفظ ضدعفونی در سطح مناسب، صرف‌نظر از فرایند مورداستفاده، غیرممکن خواهد بود.
فیلترها باید متناسب با ظرفیت و بار استخر اندازه‌گیری شوند، همچنین در کنار فیلتراسیون باید از مواد کمک منعقد کننده مناسب مطابق با دستورالعمل تأمین‌کنندگان استفاده شود.
فیلتراسیون مناسب همراه با فرایند انعقاد می‌تواند بیشتر آلودگی‌ها را از آب استخر حذف کند و در نتیجه سطوح موجودات زنده کمتر، تقاضای کلر کمتر و DBPs کمتری را به دنبال داشته باشد. روش‌های دیگر برای حفظ سطوح پایین آلودگی و DBP شامل استفاده از ازن، UV و کربن فعال است.
استفاده از ازن همراه با کلرزنی برای بهبود محیط برای شناگران استفاده می‌شود. استفاده از ازن با فیلتر کربن فعال عملکرد را بهبود می‌بخشد و از ورود ازن به محوطه استخر جلوگیری می‌کند.
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.
تصفیه پیشرفته فاضلاب یکی از موضوعات مهمی است که مرحله میانی در تصفیه فاضلاب است. در این مقاله انواع روش های پیشرفته تصفیه فاضلاب را به‌طور کامل و تخصصی بررسی خواهیم کرد.
اکسیداسیون پیشرفته در تصفیه فاضلاب
گاهی اوقات، در تصفیه آب و فاضلاب سودآور است که مواد تشکیل‌دهنده شیمیایی نامطلوب را به مواد کم‌خطر تبدیل کنید. به‌عنوان‌مثال، مولکول سمی فنل را می‌توان با یک ماده اکسیدکننده قوی به دی‌اکسیدکربن (CO2) و آب اکسید کرد. بااین‌حال، بسته به ماده اکسیدکننده و شرایط اکسیدکننده، ترکیباتی با سمیت بسیار کمتر به‌عنوان محصولات اکسیداسیون میانی تشکیل می‌شوند. اکسیداسیون بیشتر این ترکیبات اغلب از منظر اقتصادی توجیه نمی‌شود.
اکسیداسیون به‌عنوان یک مرحله تصفیه، تا حد زیادی به تصفیه آب آشامیدنی، تصفیه‌های تخصصی صنعتی آب و فاضلاب و تصفیه فاضلاب درجه سه محدود می‌شود. دلایل استفاده از اکسیداسیون شیمیایی در درجه اول اقتصادی است.
در انتخاب عوامل اکسیدکننده مناسب برای تصفیه آب یا فاضلاب باید جنبه‌های مختلفی در نظر گرفته شود:
تأثیر تصفیه
هزینه‌ها
سهولت در کار
سازگاری با مراحل تصفیه قبلی یا بعدی
ماهیت عملیات اکسیداسیون
استفاده از آب تصفیه شده (عدم وجود مواد اکسیدکننده در آب نهایی)
فقط چند عامل اکسیدکننده قادر به تأمین بیشتر این نیازها هستند:
واکنش ترکیبات آلی انتخاب شده با توجه به اکسیداسیون به شرح زیر است:
واکنش‌پذیری بالا
فنل‌ها، آلدئیدها، آمین‌های آروماتیک و برخی از ترکیبات آلی گوگرد، به‌عنوان‌مثال، تیو الکل‌ها و تیواترها
واکنش‌پذیری متوسط
الکل‌ها ، مواد آروماتیک آلکیله، مواد آروماتیک نیتروژن‌دار شده، گروه‌های آلکیل اشباع نشده، کربوهیدرات‌ها، کتون‌های آلیفاتیک، اسیدها، استرها و آمین‌ها
واکنش‌پذیری کم
هیدروکربن‌های هالوژنه، ترکیبات آلیفاتیک اشباع و بنزن
اکسیژن (O2) علاوه بر اهمیت آن در اکسیداسیون بیولوژیکی، به‌عنوان یک اکسیدان شیمیایی در تصفیه آب و فاضلاب نقش مهمی دارد. اکسیژن به‌عنوان یک اکسیدان از نظر اقتصادی بیشترین جذابیت را دارد؛ زیرا می‌تواند به‌راحتی به‌صورت هوا (هوادهی) استفاده شود.
اهداف اصلی هوادهی در کاربردهای تصفیه فاضلاب عمومی عبارت‌اند از:
اکسیداسیون سولفیدها
کاهش نیاز اکسیژن فاضلاب نفوذی به یک سیستم بیولوژیکی ثانویه
اکسیداسیون شیمیایی و متعاقب آن حذف آهن و منگنز دو ظرفیتی
تخریب طعم و بو که به ترکیبات آلی منتقل می‌شود
ازن
ازن (O3) قوی‌ترین اکسیدان از نظر کاربردی و بسیار متداول است. از اوزون در برخی از تصفیه‌خانه‌های اروپا و ایالات متحده برای تصفیه و ضدعفونی آب آشامیدنی استفاده می‌شود. ازن همچنین به دلیل کاربردهای تصفیه فاضلاب، علاقه قابل‌توجهی در ایالات متحده به خود جلب کرده است. برخی از خصوصیات ازن باعث جذابیت آن در تصفیه فاضلاب می‌شود.
ازن یک اکسیدان قوی است که با اکثر ترکیبات آلی و میکروارگانیسم‌های موجود در آب‌های طبیعی و فاضلاب به‌سرعت واکنش نشان می‌دهد.
باعث ایجاد طعم یا بو به آب نمی‌شود و یا مواد جامد محلول کل (TDS) را افزایش نمی‌دهد.
از طریق اکسیژن موجود در هوا توسط انرژی الکتریکی تولید می‌شود
معایب موجود عمدتاً به هزینه‌ها و کارایی تجهیزات تولید ازن، امکان‌سنجی روش‌های تزریق گاز و مشکلات موجود در نگهداری باقیمانده ازن به دلیل سرعت واکنش سریع مربوط می‌شود. ازن از اکسیژن تولید می‌شود و مولدهای موجود در حال حاضر حدود 7.5 کیلووات‌ساعت برق برای هر پوند (16.5 کیلووات‌ساعت / کیلوگرم) ازن تولید شده هنگام استفاده از هوا به‌عنوان خوراک مصرف می‌کنند.
کاربرد ازن
به‌طورکلی، ازن جهت موارد زیر مفید است:
حذف رنگ
ازبین‌بردن طعم و بو
ضدعفونی
حذف آهن و منگنز
اکسیداسیون فنل
اکسیداسیون سیانور
عمدتاً به دلایل اقتصادی، استفاده از ازن در درجه اول فقط به عملیات تصفیه محدود شده است که شامل غلظت نسبتاً کمی از مواد اکسید شده یا تصفیه محلول‌هایی است که مشکلات غیرقابل‌حل دیگری را نشان می‌دهد. در تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی، ازن عمدتاً به‌عنوان یک روش تصفیه فاضلاب درجه سوم برای ازبین‌بردن مواد زائد آلی مقاوم به کار می‌رود، فقط پس از حذف مواد آلی توسط فرایندهای کم‌هزینه‌تر.
آب اکسیژنه
آب‌اکسیژنه (H2O2) یا هیدروژن پراکسید، یک ماده اکسیدکننده قوی است که اکثر ترکیبات آلی و معدنی را اکسید می‌کند. این ماده معمولاً در کاربردهایی که به کلر نیاز دارند، استفاده می‌شود، اما به دلیل نیاز به استفاده یا جلوگیری از تشکیل کلرآمین ها یا مواد آلی کلردار، ممکن است پراکسید ماده شیمیایی موردنظر باشد.
کاربرد هیدروژن پراکسید
کاربردهای آب اکسیژنه H2O2 عبارتند از:
کنترل بو: آب‌اکسیژنه سولفید هیدروژن، مرکاپتان‌ها، آمین‌ها و آلدئیدها را اکسید می‌کند. آب‌اکسیژنه ممکن است مستقیماً به مواد زائد آبی حاوی این ترکیبات، اعمال شود. اگر بوها ناشی از فعالیت بیولوژیکی باشد، ممکن است آب‌اکسیژنه به‌عنوان منبع اکسیژن برای ازبین‌بردن شرایط بی اکسیژن که باعث ایجاد بو از طریق فعالیت باکتریایی بی‌هوازی می‌شود، اضافه شود.
حذف BOD / COD: آب‌اکسیژنه آلاینده‌های آلی و غیرآلی را اکسید می‌کند که به تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی (BOD) و تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD) کمک می‌کند.
اکسیداسیون غیرآلی: آب‌اکسیژنه، سیانیدها، اکسیدهای نیتروژن (NOx)، اکسیدهای گوگرد (SOx)، نیتریت‌ها، هیدرازین، کربونیل سولفید و سایر ترکیبات گوگرد کاهش‌یافته (کنترل بو و خوردگی) را اکسید می‌کند.
اکسیداسیون آلی – آب‌اکسیژنه اکسیداسیون فرمالدئید، دی سولفید کربن، کربوهیدرات‌ها، ترکیبات نیتروژن و سایر مواد آلی محلول در آب را انجام می‌دهد. از آب‌اکسیژنه به همراه نور ماورای بنفش می‌توان برای ازبین‌بردن فنل‌ها، سموم دفع آفات، و سایر مواد آلی استفاده نمود.
اکسیداسیون فلزات: آب‌اکسیژنه یون‌های فلزی مانند آهن، منگنز، آرسنیک و سلنیوم را اکسید می‌کند.
ضدعفونی و کنترل بیولوژیکی: آب‌اکسیژنه می‌تواند برای کنترل رشد بیولوژیکی در منابع آب و سیستم‌های خنک‌کننده مورداستفاده قرار گیرد و می‌تواند برای ضدعفونی آب‌های فرایند و بیولوژیکی استفاده شود.
پرمنگنات پتاسیم (KMnO4) به دلایل مختلفی در تصفیه آب سودمند است:
پرمنگنات پتاسیم یک ماده اکسیدکننده قوی است و به‌راحتی با ناخالصی‌هایی مانند آهن، منگنز، سولفید، سیانید، فنل و سایر ترکیبات تولیدکننده بو و بو واکنش نشان می‌دهد.
پرمنگنات پتاسیم بسته به غلظت اعمال شده باعث ازبین‌رفتن و جلوگیری از رشد طیف وسیعی از جلبک‌ها و میکروارگانیسم‌ها می‌شود.
تغذیه و نظارت بر پرمنگنات سدیم آسان است و بنابراین به‌راحتی با عملیات متداول تصفیه آب سازگار است
پرمنگنات پتاسیم با کاهش، دی‌اکسید منگنز آبدار ایجاد می‌کند که خواص جاذب از خود نشان می‌دهد که اغلب آن را برای لخته‌شدن و رسوب آب‌های کدورت کم مفید می‌کند.
پرمنگنات پتاسیم مانند ازن، طعم و بو را به آب تصفیه شده نمی‌دهد.
یک عیب عملیاتی برای تصفیه پرمنگنات، ضرورت جداسازی دی‌اکسید منگنز آبدار نامحلول است. بااین‌حال، این معمولاً مشکلی در کاربردهای مربوط به عملیات انعقاد، رسوب‌گذاری یا فیلتراسیون ایجاد نمی‌کند.
کاربرد پرمنگنات
کاربردهای اساسی پرمنگنات در تصفیه آب عبارتند از:
فرایند تصفیه آب (به‌عنوان‌مثال، کنترل جلبک و حذف مواد آلی، منگنز و آهن)
امکان اقتصادی و کارایی این فرایندها را می‌توان با ترکیب چندین مرحله درمان به طور مکرر بهبود بخشید. به‌عنوان‌مثال، اغلب در حذف آهن و منگنز مناسب است که در صورت وجود، از هوادهی استفاده شود و از پرمنگنات برای تکمیل اکسیداسیون قسمت باقیمانده از گونه‌های فلزی دو ظرفیتی استفاده شود. به همین ترتیب، تیمار پرمنگنات اغلب با جذب کربن و کلرزنی تکمیل می‌شود و بالعکس.
اکسیداسیون آهن (Fe + 2) ، منگنز (Mn + 2) ، سولفید (S – 2) و سیانید (CN–) از بسیاری از واکنش‌های تحت پرمنگنات با لایه‌های غیرآلی، موردتوجه عمده تصفیه آب و فاضلاب است. اکسیداسیون آهن آهنی با پرمنگنات بسیار سریع و کاملاً مستقل از pH است. واکنش سیانید با
پرمنگنات به‌شدت توسط یون مس کاتالیز می‌شود و در حضور هیدروکسید کلسیم به‌سرعت پیش می‌رود. به‌طورکلی، حمله پرمنگنات به ترکیبات آلی عمدتاً به گروه‌های عاملی و پیوندهای متعدد محدود می‌شود. برخی از مواد آروماتیک تحت اکسیداسیون بیشتری از جمله شکستن حلقه بنزن می‌شوند.
ویژگی کلی دیگر این است که سرعت واکنش با بسیاری از ترکیبات آلی در شرایط قلیایی سریع‌تر است. خوشبختانه، اکسیداسیون اکثر مواد آلی آروماتیک (مانند آلدئیدها، آمین‌ها، فنل‌ها، ترکیبات گوگرد و ترکیبات اشباع نشده) معمولاً بوی این محصولات را به حداقل می‌رساند. بااین‌حال، گاهی اوقات این وضعیت برعکس می‌شود. اکسیداسیون مکرر با پرمنگنات، به‌جای تخریب کامل مولکول آلی، فقط شامل اکسیداسیون انتخابی گروه‌های عاملی خاص است.
پرمنگنات در تصفیه آب
کلر
کلر (Cl2) سابقه طولانی در کاربرد موفقیت‌آمیز به‌عنوان ضد عفونی کننده در عمل تصفیه آب و فاضلاب دارد. بین کلر و محصولات مشتق شده از آن به‌عنوان اکسیدان و ضدعفونی‌کننده تفاوت‌های زیادی وجود دارد. بااین‌حال، استفاده اولیه از کلر در تصفیه آب و فاضلاب برای ضدعفونی است. درحالی‌که اثر ضدباکتریایی کلر با کاهش pH افزایش می‌یابد ، اما اثر اکسیدکننده آن نسبت به گونه‌هایی مانند آهن (Fe + 2) ، منگنز (Mn + 2) ، سولفید (S – 2) ، نیتریت (NO2–) و سیانید (CN– ) معمولاً با افزایش PH افزایش می‌یابد.
از کلر معمولاً برای اکسیداسیون شیمیایی سیانید در فاضلاب‌های صنعتی و برای حذف اکسیداتیو آهن و منگنز از منابع آب استفاده می‌شود. بیشترین فرایند اکسیداسیون شامل کلر، درمان سیانور توسط کلرزنی قلیایی است. از بین بسیاری از روش‌های پیشنهادی برای تصفیه سیانور، اکسیداسیون با هیپوکلریت بیشترین پذیرش را داشته است.
سیانور در تعدادی از فاضلاب‌های مختلف صنعتی وجود دارد، اما باتوجه‌به پسماندهای ناشی از عملیات آبکاری، نگرانی خاصی دارد. به دلیل خواص سمی سیانید، همه فاضلاب‌های حاوی این ترکیبات باید به‌دقت تصفیه شوند. در برخی موارد، اکسیداسیون به سیانات بسیار سمی (CNO–) رضایت‌بخش است. در برخی دیگر، تخریب کامل سیانید به دی‌اکسیدکربن و نیتروژن موردنیاز است.
سیانیدها در فاضلاب‌های صنعتی معمولاً به‌صورت سیانیدهای آزاد (CN–) یا در مجتمع‌های فلزات سنگین رخ می‌دهند. به‌استثنای مجتمع‌های سیانیدی آهن و تا حدی نیکل، سیانور توسط اکسیداسیون قلیایی (pH بالاتر از 10) با هیپوکلریت از نظر کمی و سریع به سیانات تبدیل می‌شود.
فرو سیانید [Fe (CN) 6] –4 به مجموعه فری سیانید مربوطه [Fe (CN) 6] –3 اکسید می‌شود که در برابر حمله بیشتر هیپوکلریت مقاومت می‌کند. مجتمع‌های نیکل برای سرعت‌بخشیدن به واکنش کند، به هیپوکلریت با اکتیویتیه بالا (بیش از 20٪) نیاز دارند.
مواد زائد فنل نیز با موفقیت با کلر اکسیدشده‌اند. دی‌اکسید کلر، ازن و پرمنگنات پتاسیم گزینه‌های جایگزینی هستند، اما به نظر می‌رسد کلر معرف انتخابی است؛ زیرا عمده آن برای هر واحد اکسیدکننده معادل آن کمتر است. آمونیاک می‌تواند مصرف کلر را افزایش دهد؛ زیرا کلر قبل از واکنش با فنول ترجیحاً با آمونیاک واکنش می‌دهد.
الکل ضد عفونی کننده مانند ایزوپروپیل الکل و اتانول سال‌هاست که به‌عنوان ضد عفونی کننده سطوح در نظام بهداشتی مورداستفاده قرار می‌گیرد. مطالعات اخیر نشان داده‌اند که اتانول سنتز پروتئین را با اثرات مستقیم بر روی ریبوزوم‌ها و پلیمریزاسیون RNA مهار می‌کند و محلول‌های 60٪ -70٪ از نظر آزمایشگاهی اثربخشی در برابر نورو ویروس موش، ویروس ابولا و انواع کرونا ویروس دارند.
پدهای الکلی و حوله‌های حاوی ایزوپروپیل یا اتانول و آب به دلیل سریع تبخیر آنها و زمان تماس کوتاه، برای ضدعفونی‌کردن وسایل کوچک استفاده شده‌اند. محلول‌های استریل حاوی الکل بیشتر برای ضدعفونی داروخانه‌ها و مناطق کنترل شده استفاده می‌شوند. ضدعفونی‌کننده‌های متعدد حاوی اتانول و یا ایزوپروپیل الکل همراه با سایر ترکیبات مانند آمونیوم کواترنر یا ترکیبات فنلی به طور گسترده‌ای برای ضدعفونی سطوح محیطی در مراکز درمانی استفاده می‌شود.
آگاهی روزافزون در مورد نقش سطوح آلوده محیطی در انتقال عوامل بیماری‌زا در مراقبت‌های بهداشتی، نیاز به روش‌های مؤثر برای تمیزکردن و ضدعفونی سطوح را برجسته کرده است. نام‌گذاری مورداستفاده برای توصیف انواع الکل می‌تواند تا حدودی گیج‌کننده باشد.
سه نوع الکلی که بیشتر در مراقبت‌های بهداشتی مورداستفاده قرار می‌گیرد عبارت‌اند از (1) اتیل الکل یا اتانول، (2) الکل ایزوپروپیل، ایزوپروپانول، 2-پروپانول یا پروپان-2-ol؛ و (3) n-پروپانول، 1-پروپانول، یا پروپان-1-ol. غلظت محلول‌های الکل را می‌توان به‌صورت درصد حجمی (٪ میلی‌لیتر در میلی‌لیتر)، یا درصد وزنی (٪ g / g یا وزنی / وزنی) بیان کرد. به‌عنوان‌مثال، اتیل الکل 70٪ (حجمی/ حجمی) در 20 درجه سانتیگراد 62.6٪ (وزنی / وزنی) را نشان می‌دهد. در دستورالعمل‌های مراقبت‌های بهداشتی، غلظت الکل اکثراً به‌صورت درصد حجمی بیان می‌شود.
تاریخچه استفاده از الکل به عنوان ضدعفونی کننده
در مطالعات نشان داده شد که محلول 40٪ و 50٪ الکل به طور قابل‌توجهی کمتر از محلول الکل 70٪ یا بیشتر در کاهش تعداد جمعیت میکروب‌ها مؤثر است. بر اساس مطالعات آزمایشگاهی که چندین پاتوژن را در معرض اتیل الکل قرار داده است (20٪ -100٪ حجمی – حجمی) مشخص شد که محلول الکل با غلظت 50٪ یا بیشتر با زمان تماس کوتاه هم مؤثر است.
این احتمال وجود دارد که دستورالعمل‌های فعلی توصیه به استفاده از الکل 60٪ -90٪ به‌عنوان ضدعفونی‌کننده بر اساس این مطالعات اولیه باشد. در یکی از این مطالعات بیان می‌شود که الکل با غلظت 70٪ یک از گزینه‌های مناسب برای ضدعفونی‌کردن متوسط سطح در موارد غیر بحرانی است و به‌خصوص برای ابزاری که می‌توانند 10 دقیقه در آن غوطه‌ور شوند، مناسب است.
اتانول، ایزوپروپیل الکل و نرمال پروپانول همگی به طور نامحدود محلول در آب هستند. اتانول بوی خفیفی دارد، درحالی‌که ایزوپروپیل الکل دارای بوی شیمیایی قوی‌تری است. میزان تبخیر الکل‌ها مسئله چالش برانگیزی است؛ زیرا تبخیر سریع محلول‌های الکل از روی سطوح، مدت زمانی را که می‌توانند اثر ضدعفونی‌کننده خود را اعمال کنند (مدت‌زمان تماس) محدود می‌کند. میزان تبخیر برای اتانول و ایزوپروپیل الکل مشابه است. میزان تبخیر (و زمان تماس با آن) مواد ضدعفونی‌کننده مبتنی بر الکل نیز تحت‌تأثیر فرمولاسیون محصول قرار دارد. به‌عنوان‌مثال، با افزودن سورفاکتانت‌ها می‌توان زمان تماس را طولانی کرد.
تمام الکل‌های مورداستفاده در مراقبت‌های بهداشتی اشتعال‌زا هستند. قابلیت اشتعال الکل با نقطه اشتعال آن بیان می‌شود، یعنی حداقل دمایی که در آن یک ماده قابل اشتعال در تماس با شعله محترق می‌شود. غلظت‌های بالاتر الکل نقطه اشتعال پایین‌تری (نامطلوب) نسبت به غلظت الکل پایین‌تر دارند. به‌عنوان‌مثال، نقاط اشتعال اتانول 70٪ و ایزوپروپیل الکل 70٪ به ترتیب 20.5 درجه سانتیگراد و 21.0 درجه سانتیگراد است، درحالی‌که نقطه اشتعال اتانول 30٪ ، 29 درجه سانتیگراد است.
نحوه عملکرد الکل
عمده‌ترین عملکرد الکل‌ها در برابر میکروارگانیسم‌ها به‌احتمال زیاد به دلیل دناتوره‌شدن پروتئین‌ها است. باتوجه‌به اینکه دناتوراسیون پروتئین‌ها به آب نیاز دارد این نحوه عملکرد از این واقعیت هم پشتیبانی می‌کند که الکل خالص نسبت به محلول‌های حاوی مخلوطی از الکل و آب خاصیت ضدباکتری کمتری دارد. مطالعات اخیر نشان می‌دهد که اتانول باعث مهار و اختلال در RNA و سنتز پروتئین از طریق اثر مستقیم روی ریبوزوم‌ها و RNA می‌شود.
خواص ضدمیکروبی الکل
اتانول، ایزوپروپیل الکل و نرمال پروپانول همگی دارای خواص ضدباکتریایی سریع در برابر باکتری‌های رویشی از جمله مایکو باکتری‌ها دارند. فعالیت اتیل الکل در برابر اسپورها می‌تواند در کنار ترکیبات قلیایی، اسیدهای معدنی، هیدروژن پراکسید و برخی سورفاکتانت‌ها تقویت شود. همچنین الکل دارای خاصیت قارچ‌کش و ویروس‌کش است، به‌خصوص برای ویروس‌های لیپوفیلیک مانند ویروس تب‌خال، ویروس هپاتیت B و C و همچنین در برابر برخی از ویروس‌های آب‌گریز مانند آدنوویروس، رینو ویروس، انتروو ویروس و روتاویروس مؤثر است؛ اما فعالیت ضعیفی در برابر ویروس هپاتیت A دارد.
در مطالعه‌ای نشان داده شد که اتانول 70٪ انواع ابولا را بعد از 1 دقیقه تماس غیرفعال می‌کند. فقط نوع Makona به زمان تماس 2.5 دقیقه‌ای نیاز داشت. این مطالعه همچنین نشان داد که اتانول 70٪ در مقابل کرونا ویروس با مدت‌زمان تماس 1 دقیقه و ایزوپروپیل الکل 70٪ با مدت تماس 30 ثانیه‌ای در برابر ویروس SARS-CoV مؤثر است. به‌طورکلی ، اتیل الکل نسبت به ایزوپروپیل الکل فعالیت بیشتری در برابر ویروس‌های آبدوست دارد.
مزایا و معایب الکل ضد عفونی کننده
از جمله مزایای استفاده از الکل به‌عنوان ضدعفونی‌کننده می‌توان به این اشاره کرده الکل به‌راحتی قابل‌استفاده است، روی سطح باقی نمی‌ماند و دارای بوی قابل‌قبول، عملکرد سریع و طیف گسترده‌ای از فعالیت ضدمیکروبی است. محدودیت‌های استفاده از الکل نیز شامل عملکرد کند در برابر ویروس‌های غیر توسعه‌یافته، عدم فعالیت اسپوریک، کاهش فعالیت در حضور مواد آلی، خاصیت پاک‌کنندگی محدود، اشتعال‌پذیری، رتبه‌بندی سمیت EPA در رده I ، II یا III با یک استثنا و تأثیرات منفی بر برخی انواع تجهیزات پزشکی است.
فرمولاسیون محلول ضدعفونی‌کننده حاوی الکل
فرمولاسیون‌های ضدعفونی‌کننده حاوی الکل شامل محصولاتی است که فقط حاوی محلول‌های آبی ایزوپروپیل یا اتانول (معمولاً 60٪ -90٪) هستند که نیازی به ثبت EPA ندارند و فرمولاسیون‌هایی که توسط EPA ثبت شده‌اند. سازمان حفاظت محیط‌زیست فهرستی از 14 فرمولاسیون اولیه ضدعفونی‌کننده را که حاوی اتانول یا ایزوپروپیل الکل‌ها عنوان تنها عامل فعال، به‌علاوه مقادیر کمی از مواد دیگر که به‌عنوان دناتورانت (مانند متانول) عمل می‌کنند، منتشر کرده است.
کاربرد الکل
کاربرد الکل در موارد بالینی
فرمولاسیون ضدعفونی‌کننده‌های حاوی الکل کاربرد وسیعی در نظام بهداشت و درمان دارند. موارد غیرقانونی کوچک. پدهای الکلی حاوی ایزوپروپیل الکل (اغلب 70٪) یا اتانول اغلب برای استفاده به‌عنوان ضدعفونی‌کننده‌های پوستی یا مراقبت از زخم در بازار، تحت نظارت سازمان غذا و داروی (FDA) قرار عرضه می‌شوند ، و نیازی به ثبت در EPA ندارند.
توصیه می‌شود که هاب‌های کاتتر، اتصالات بدون سوزن و درگاه‌های تزریقی با استفاده از محلول کلرهگزیدین الکلی، 70٪ الکل، یا ید ضدعفونی شوند تا خطر ابتلا به عفونت‌های خونی کاهش یابد. ایزوپروپیل الکل 70٪ استریل و فرمولاسیون حاوی اتانول در داروخانه‌ها برای ضدعفونی‌کردن سطوح کار و همچنین سطوح کوچک‌تر مورداستفاده قرار می‌گیرند.
در مورد دستگاه آندوسکوپی گوارش، استفاده از اتیل الکل 70٪ -90٪ یا ایزوپروپیل الکل پس از ضدعفونی سطح بالا توصیه می‌شود. 4 ضدعفونی سایر انواع تجهیزات پزشکی مانند نکات تب‌سنج، سرهای مبدل قابل‌استفاده مجدد یا ابزار جراحی فقط با استفاده از ایزوپروپیل الکل یا اتیل الکل توصیه نمی‌شود.
تنها 3 فرمولاسیون حاوی ایزوپروپیل الکل به‌عنوان تنها ماده فعال به همراه سایر مواد تشکیل‌دهنده برای ضدعفونی سطوح محیطی ثبت شده است که یکی از آنها به‌عنوان یک محصول 1 مرحله‌ای ذکر شده است. 2 فرمولاسیون دیگر حاوی اتیل الکل به‌عنوان تنها ماده فعال به همراه سایر مواد تشکیل‌دهنده، هر دو به‌عنوان ضدعفونی‌کننده‌های یک‌مرحله‌ای برای استفاده در سطوح محیطی ثبت شده‌اند.
از بین این 2 فرمولاسیون، 1 محصول جدیدی است که برای استفاده در بیمارستان‌ها و سایر مراکز بهداشتی و درمانی ثبت شده است که بی‌نظیر است؛ زیرا تنها 29.4٪ الکل اتیل دارد، دارای مدت تماس 30 ثانیه‌ای در برابر انواع عوامل بیماری‌زا است. اگرچه این فرمولاسیون تنها حاوی 29.4٪ الکل اتیل است، طبق آزمایشات انجام شده نسبت به اتیل الکل 70٪ مؤثرتر بود.
از 56 فرمولاسیون ثبت شده در EPA حاوی اتیل و یا ایزوپروپیل الکل به همراه سایر عوامل فعال مانند آمونیوم کواترنر یا ترکیبات فنلی، 49 فرمول برای استفاده در بیمارستان‌ها و سایر مراکز درمانی در نظر گرفته شده است. این فرمولاسیون‌های به‌صورت دستمال مرطوب و اسپری در دسترس است. برچسب‌های محصول برای اکثر فرمولاسیون‌ها بیانگر این است که سطوح باید قبل از استفاده از مواد ضدعفونی‌کننده از قبل پاک شوند، درحالی‌که چند محصول به‌عنوان ضدعفونی‌کننده‌های یک‌مرحله‌ای ذکر شده‌اند.
فرمولاسیون‌های حاوی اتیل الکل غالباً زمان تماس 10 دقیقه‌ای دارند (دامنه، 1 تا 10 دقیقه)، درحالی‌که آنهایی که حاوی الکل ایزوپروپیل هستند اغلب دارای زمان تماس 1 تا 3 دقیقه (دامنه، 1-10 دقیقه) هستند. فرمولاسیون‌هایی که هم حاوی اتانول و هم ایزوپروپیل الکل هستند مدت تماس 1 تا 3 دقیقه دارند.
موارد ایمنی استفاده از الکل
همه ضدعفونی‌کننده‌های ثبت شده در EPA حاوی اتانول یا ایزوپروپیل الکل (یا هر دو)، با یک استثنا، دارای رتبه سمیت EPA از دسته I ، II یا III هستند. هم الکل ایزوپروپیل و هم اتانول می‌توانند باعث تحریک پوست و چشم شوند. هنگامی استفاده از محلول (به‌جای پدهای آماده یا حوله) ایزوپروپیل الکل استفاده از دستکش‌های محافظ و محافظت از چشم و صورت توصیه می‌شود. ایزوپروپیل الکل در صورت مصرف سمی است. به دلیل اشتعال‌پذیری بالای الکل، باید در خنک و تهویه مناسب نگهداری شود.
نونیل فنل ها خانواده‌ای از ترکیبات آلی نزدیک به هم هستند که از فنل حاوی 9 کربن دم تشکیل شده‌اند. نونیل فنل‌ها می‌توانند در ساختارهای متعددی وجود داشته باشند که همه آنها ممکن است آلکیل فنل در نظر گرفته شوند. (منبع)
نونیل فنل اتوکسیله چیست؟
نونیل فنل‌های اتوکسیله سورفاکتانت‌های غیر یونی هستند که از اتیلن اکسید و ترکیب اضافی نونیل فنل تشکیل شده‌اند. از نظر فیزیکی، نونیل فنل اتوکسیله مایعی شفاف، بی‌رنگ تا جامدات سفید بسته به سطح اتوکسیلاسیون متفاوت است. نونیل فنل‌های اتوکسیله تا 6 مول قابل پخش (دیسپرس شدن) در آب هستند.
نونیل فنول اتوکسیله از 7 مول به بالا معمولاً در آب حل می‌شوند و همچنین در بیشتر حلالهای قطبی محلول هستند. به‌طورکلی، با افزایش زنجیره اکسید اتیلن متصل به بخش آب‌گریز نونیل فنل، مقدار HLB (حلالیت در آب)، نقطه ریزش، نقطه ابری، چگالی، گرانروی و نقطه اشتعال اتوکسیلات افزایش می‌یابد.
این ماده به طور گسترده‌ای به‌عنوان تثبیت‌کننده امولسیون استفاده می‌شود. یک امولسیفایرو دیسپرست با HLB (تعادل هیدروفیلی – لیپوفیلی) بالا و قابل استفاده در پاک‌کننده‌های صنعتی، مواد شیمیایی کشاورزی و پردازش پارچه و چرم است.
نونیل فنل اتوکسیله دسته‌ای از مواد شیمیایی عملکردی است که فعالیت سطحی را افزایش می‌دهد و کشش سطحی آب را کاهش می‌دهد، اجازه می‌دهد تا پخش راحت‌تر، خیس شدن و مخلوط بهتر مایعات انجام شود.
سورفاکتانت‌ها بر اساس ویژگی‌های یونی موجود در آب به یکی از چهار دسته طبقه‌بندی می‌شوند: آنیونی (بار منفی)، غیر یونی (بدون بار)، کاتیونی (بار مثبت) و آمفوتریک (هر دو بار مثبت و منفی). نونیل فنل اتوکسیله به‌عنوان آلکوکسی فنل اتوکسیله (APE) شناخته می‌شوند.
نونیل فنل باتوجه‌به مقرون‌به‌صرفه بودن و عملکرد بالا در چندین کاربرد، سورفاکتانت‌های اصلی محسوب می‌شوند. استفاده اولیه از نونیل فنل به‌عنوان ماده اولیه در سنتز این ماده است. نونیل فنل با واکنش نونیل فنل با اکسید اتیلن (EO) در شرایط اساسی تولید می‌شوند، با نسبت مولی NP به EO که درجه اتوکسیلاسیون را تعیین می‌کند.
نونیل فنل‌های اتوکسیله از طریق واکنش نونیل فنل (NP) و اتیلن اکسید با هیدروکسید پتاسیم (KOH) به‌عنوان کاتالیزور تولید می‌شوند. علاوه‌بر سایر پارامترهای واکنش، نسبت اتیلن اکسید به نونیل فنل به‌طورکلی تعداد واحدهای اتوکسی (EO) (به‌عنوان‌مثال، طول زنجیره پلیمری) و بنابراین وزن مولکولی مولکول‌های موجود در مخلوط این ماده تولید شده را تعیین می‌کند. برای ساده‌سازی کار با محصول، ممکن است در حین فرمولاسیون آب اضافه شود.
نونیل فنل
سورفاکتانت‌های نونیل فنل اتوکسیله که به‌صورت تجاری در دسترس هستند بسته به وزن مولکولی ترکیبات نونیل فنل اتوکسیله و دمای استفاده، می‌توانند جامد یا مایع باشند. فرمولاسیون‌های جامد معمولاً به رنگ سفید تا زرد یا نارنجی روشن هستند و مایعات نیز شفاف تا کمی ابری هستند.
مخلوط‌های نونیل فنل که عمدتاً از ترکیب‌های با وزن مولکولی پایین‌تر تشکیل می‌شوند (به‌عنوان‌مثال، زنجیره‌های EO کوتاه‌تر) تمایل به مایعات دارند ، درحالی‌که مخلوط‌های فنی نونیل فنل اتوکسیله با وزن مولکولی بالاتر به‌طورکلی جامد هستند. گروه دوم معمولاً در طی فرمولاسیون محصول با آب رقیق می‌شوند، بنابراین محلول آبی نونیل فنل تهیه می‌شود.
نونیل فنل اتوکسیله عوامل مؤثری هستند که وقتی در محلول‌های آبی هستند به یون‌ها تفکیک نمی‌شوند. اتوکسیله معمولاً به‌عنوان شوینده استفاده می‌شوند؛ زیرا نمونه‌های یونی آنها در آب سخت محلول نیستند. نونیل فنل‌های اتوکسیله علاوه بر مواد شوینده خوب، از قابلیت حلالیت عالی، پایداری شیمیایی و خاصیت کف کمی برخوردار هستند.
این ماده حتی در صورت استفاده طولانی‌مدت روی پوست نیز ملایم هستند. گروه آبدوست نونیل فنل و الكیل فنل اتوکسیله از یک آلکن اتر که یک پلی اتر محلول در آب است و طول آن از ده تا صد واحد است، تشکیل شده است. این ماده از طریق اکسید پروپیلن، اتیلن اکسید و بوتیلن اکسید پلیمریزه می‌شوند و به یک مولکول تبدیل می‌شوند. نونیل فنل اتوکسیله همچنین می‌تواند به‌عنوان یک ماده مرطوب‌کننده، امولسیون‌کننده‌ها و مواد شوینده استفاده شود؛ اما این به نسبت اکسیدها و اتم‌های کربن بستگی دارد.
ساختار نونیل فنل اتوکسیله
کاربرد نونیل فنل اتوکسیله
نونیل فنل‌های اتوکسیله در فرایندهای صنعتی مفید هستند و از جمله کاربردهای مختلف نونیل فنل می‌توان به استفاده از آنها به‌عنوان مواد شوینده، پاک‌کننده‌های صنعتی، عفونی‌کننده‌ها، تثبیت‌کننده‌ها، مواد ضد عفونی کننده، مواد پخش‌کننده و امولسیون‌کننده‌های مواد شیمیایی زراعی اشاره کرد. سایر کاربردهای صنعتی شامل کارهای فلزی، جوهر زدایی کاغذ، حفاری محصول، فراوری منسوجات، سنتز آنیونی سورفاکتانت‌ها، کنترل گردوغبار، چسب، مواد آرایشی و دارویی، روغن روان و پلاستیک است.
نونیل فنل همچنین می‌توانند در سولفاتهای اتر و کربوکسیلات‌های اتر، محصولات آرایشی و بهداشتی و همچنین سایر کاربردهای صنعتی و کشاورزی استفاده شوند.
نونیل فنل اتوکسیله واکنش‌پذیر است و وقتی به پایه‌های الکل اضافه شود، سورفاکتانت اتوکسیله را تشکیل می‌دهد که غیر یونی است و هیچ بار الکتریکی ندارد. این بدان معنی است که نونیل فنل در آب سخت، در دمای پایین خوب کار می‌کنند، در اسیدها و قلیا پایدار هستند و با انواع دیگر سورفاکتانت‌ها سازگار هستند.
نونیل فنل در متانول و زایلن قابل‌حل است و در شرایط عادی کاملاً پایدار است. این مترادف با پلی اکسی اتیلن نونی فنیل اتر، نونی فنیل پلی‌اتیلن گلیکول اتر، پلی‌اتیلن مونواتر گلیکول و اتوکسیالات نونی فنل است. این خواص موجود در این نونیل فنل است که آن را به محصولی باارزش برای کاربردها به‌عنوان سورفاکتانت صنعتی تبدیل می‌کند.
پیشنهاد دکتر کمیکال برای مطالعه بیشتر: سدیم لوریل سولفات
کاربردهای نونیل فنل اتوکسیله
نونیل فنل در کشاورزی
نونیل فنل در کشاورزی به‌عنوان مواد کمکی استفاده می‌شوند و به طور هم‌زمان با سموم دفع آفات و مواد شیمیایی تولید می‌شوند. یک مثال اصلی استفاده از نونیل فنل اتوکسیله به‌عنوان امولسیفایر در غوطه ورک های پایه ید است که روی سینه‌های حیوانات تولیدکننده شیر به‌عنوان درمان‌های پزشکی ضدمیکروبی در تولیدات دامی متداول و ارگانیک اعمال می‌شود.
سورفاکتانت‌های نونیل فنل همچنین به‌عنوان مواد کمکی در علف‌کش‌ها و سایر محصولات آفت‌کش دیگری که برای محصولات اعمال می‌شوند، استفاده می‌شود. سورفاکتانت‌ها را می‌توان به‌عنوان مواد کمکی تعریف کرد که “املاح، پراکندگی، پخش‌شدن، خیس کردن یا سایر خصوصیات اصلاح سطح مایعات را تسهیل و تثبیت می‌کند” یا به طور گسترده‌تر به‌عنوان “هر ماده غیر سموم دفع آفات به یک محصول آفت‌کش یا مخلوط اسپری آفت‌کش برای افزایش عملکرد آفت‌کش اضافه می‌شود.”
به‌عنوان مواد افزودنی، سورفکتانت‌های نونیل فنل به طور گسترده‌ای برای افزایش جذب و اثربخشی مواد فعال در سموم دفع آفات هستند. مواد مؤثره و مدرن آفت‌کش‌ها برای حل‌شدن در آب فرموله شده‌اند. سطوح مومی بسیاری از حشرات، قارچ‌ها و گیاهان، نفوذ محلول‌های اسپری موجود در آب را به ارگانیسم‌های هدف دشوار می‌کند. از مواد کمکی نونیل فنل برای غلبه بر این سد استفاده شده است، در نتیجه اجازه نفوذ بیشتر مواد آفت‌کش فعال در هدف آن را می‌دهد.
نونیل فنل در نساجی
روند تولید پارچه و لباس می‌تواند طولانی و پیچیده باشد. بسیاری از فرایندها و مواد شیمیایی مختلف وجود دارد که ممکن است در چندین مکان مختلف در سراسر جهان انجام شود.
به طور سنتی از نونیل فنل اتوکسیله برای پردازش پارچه برای اهداف زیر استفاده می‌شود:
شستشو و تمیزکردن پنبه خام
روغن‌کاری فیبر
امولسیون‌کننده
عامل پراکندگی
عامل فعال سطحی
در جدول زیر موارد استفاده از نونیل فنل ذکر شده است:
آب ژاول یک ضدعفونی‌کننده قوی و مؤثر است. نکته جالب در مورد اب ژاول، خاصیت تطبیق‌پذیری آن است. این ماده همراه با اثربخشی گسترده در برابر عوامل بیماری‌زا، می‌تواند در موارد بسیاری نیز مورداستفاده قرار گیرد. می‌توانید از این ماده در سطحی مانند پیشخوان و توالت یا روی اجسام جامد مانند ظروف و اسباب‌بازی‌های کودکان استفاده کنید.
همچنین می‌تواند به شما کمک کند تا وسایل خانگی خود را مانند ماشین ظرف‌شویی تمیز کنید. یکی دیگر از موارد معمول آن استفاده در سفیدکننده لباس‌های سفید است. در ادامه مقاله به کاربرد آب ژاول می‌پردازیم.
آب ژاول چیست؟
ماده فعال آب ژاول، هیپوکلریت سدیم است که می‌تواند پروتئین موجود در میکروارگانیسم‌ها را از بین ببرد؛ بنابراین این ماده در ازبین‌بردن باکتری‌ها، قارچ‌ها و ویروس‌ها مؤثر است. آب ژاول خانگی به‌سرعت عمل می‌کند و با هزینه کم به طور گسترده در دسترس است؛ بنابراین این ماده رقیق شده برای ضدعفونی وسایل توصیه می‌شود.
ازآنجاکه این نوع ضد عفونی کننده باعث تحریک غشاهای مخاطی، پوستی و مجاری هوایی می‌شود، تحت گرما یا نور تجزیه می‌شود و به‌راحتی با سایر مواد شیمیایی واکنش نشان می‌دهد، در استفاده از آن نیز باید احتیاط کرد.
استفاده نادرست از Sodium hypochlorite ممکن است اثر آن را در ضدعفونی کاهش دهد و همچنین منجر به حوادثی شود که می‌تواند برای سلامتی مضر باشد. استفاده بیش از حد از آن یا استفاده از محلول سفیدکننده که بیش از حد غلیظ است، منجر به تولید مواد سمی می‌شود که باعث آلودگی محیط و تعادل اکولوژیکی می‌شوند.
محلول آب ژاول که برای گندزدایی استفاده می‌شود باید برای مدت‌زمان کافی روی سطح، مرطوب بمانند تا مؤثر واقع شوند. زمان ماندگاری ژاول اغلب به‌عنوان زمان تماس یا زمان ساکن نامیده می‌شود و بسته به رقت و نوع میکروارگانیسم که می‌خواهید از بین ببرید، متفاوت است. پس از زمان تماس کافی با ژاول، سطح باید با آب تمیز شسته شود تا باقیمانده آن از بین برود. این امر به‌حداقل‌رساندن آسیب سطح کمک می‌کند و به‌ویژه هنگام استفاده از آب ژاول برای ضدعفونی‌کردن اسباب‌بازی‌ها یا سطوح تماس با غذا بسیار مهم است.
درباره “گندزدایی آب” به ساده‌ترین روش‌ها بیشتر بدانید.
درحالی‌که این ضد عفونی کننده می‌تواند یک ضدعفونی‌کننده مؤثر باشد، اما پاک‌کننده ضعیفی است و در حضور خاک آلی به‌سرعت فعالیت خود را از دست می‌دهد. ازآنجاکه مخلوط ژاول و آب فقط قابلیت ضدعفونی‌کننده را فراهم می‌کند، فرایند دومرحله‌ای موردنیاز است که قبل از ضدعفونی، تمیزکردن انجام شود. همچنین اب ژاول ماده واکنشگری است و در صورت مخلوط شدن با سایر مواد شیمیایی تمیزکننده مانند آمونیاک می‌تواند ترکیبات سمی ایجاد کند یا اثر خود را از دست بدهد.
بنابراین، مخلوط کردن آن با یک پاک‌کننده در تلاش برای تولید ضدعفونی‌کننده یک‌مرحله‌ای پاک‌کننده توصیه نمی‌شود. روشی بهتر است که بگذارید قبل از استفاده از محلول آب ژاول، هر پاک‌کننده‌ای که استفاده می‌کنید کاملاً خشک شود. این به شما کمک می‌کند تا احتمال قرارگرفتن در معرض محصولات واکنش سمی بالقوه یا رقت اضافی احتمالی که غلظت آب ژاول شما را کاهش می‌دهد، به حداقل برسد.
آب ژاول یا سفیدکننده نام ماده شیمیایی است که در صنعت برای ازبین‌بردن رنگ از پارچه یا الیاف یا تمیزکردن یا ازبین‌بردن لکه‌ها در فرایندی به نام بلیچینگ استفاده می‌شود. اغلب اوقات، به طور خاص، به محلول رقیق هیپوکلریت سدیم که “آب ژاول مایع” نیز نامیده می‌شود، اشاره دارد.
کاربردهای آب ژاول
کاربرد آب ژاول
اب ژاول (Sodium hypochlorite) با درصدهای مختلف دارای طیف گسترده‌ای از خواص ضدباکتری هستند که این ویژگی باعث می‌شود ژاول برای ضدعفونی‌کردن مفید باشد. از این ماده در بهداشت استخرهای شنا برای کنترل باکتری‌ها، ویروس‌ها و جلبک‌ها و در بسیاری از مکان‌هایی که شرایط استریل لازم است، استفاده می‌شود.
این محلول همچنین در بسیاری از فرایندهای صنعتی، به‌ویژه در سفید شدن خمیر چوب، استفاده می‌شوند. همچنین در کاربردهای جزئی دیگری مانند ازبین‌بردن کپک، ازبین‌بردن علف‌های هرز و افزایش طول عمر گل‌های شاخه بریده استفاده می‌شوند.
Sodium hypochlorite در واکنش با بسیاری از ترکیبات آلی رنگی مانند رنگ‌دانه‌های طبیعی و تبدیل آنها به ترکیبات بی‌رنگ عمل می‌کند. درحالی‌که محلول‌های آب ژاول عوامل اکسیدکننده هستند (مواد شیمیایی که می‌توانند الکترون‌ها را از سایر مولکول‌ها حذف کنند) ، برخی عوامل احیاکننده هستند که الکترون‌ها را اهدا می‌کنند.
کلر، یک اکسیدکننده قوی، عامل فعال بسیاری از سفیدکننده‌های خانگی است. ازآنجاکه کلر خالص یک گاز خورنده سمی است، این محصولات معمولاً حاوی هیپوکلریت هستند که در صورت لزوم کلر آزاد می‌کند. “پودر سفیدکننده” معمولاً به معنی فرمولاسیون حاوی هیپوکلریت کلسیم است.
عوامل سفیدکننده اکسیدکننده که فاقد کلر هستند معمولاً بر پایه پراکسیدهایی مانند پراکسید هیدروژن، پرکربنات سدیم و پربورات سدیم است. این سفیدکننده‌ها “سفیدکننده غیر کلر”، “سفیدکننده اکسیژن” یا “سفیدکننده بدون رنگ” نامیده می‌شوند.
سفیدکننده‌های کاهنده از کاربردهای خاصی برخوردار هستند، مانند دی‌اکسید گوگرد که برای سفیدکردن پشم استفاده می‌شود، یا به‌عنوان گاز یا از محلول‌های سدیم دی تیونیت؛ و سدیم بوروهیدرید ایجاد شده است.
کاربرد آب ژاول در تصفیه آب و فاضلاب
در سیستم‌های آب آشامیدنی، استخرها و غیره، از آب ژاول به طور گسترده‌ای برای کلرزنی استفاده می‌شود. آب ژاول جایگزینی برای گاز کلر است که در بسیاری از زمینه‌ها به‌سختی کنترل می‌شود. همچنین، حوادث ناشی از گاز کلر از حوادث ناشی از آب ژاول جدی‌تر است. کلرزنی معمولاً مقادیر اندکی از محصولات جانبی مضر را تولید می‌کند. آب ژاول از این نظر شباهت زیادی به گاز کلر دارد.
از محلول‌های آب ژاول برای تصفیه فاضلاب رقیق سیانور مانند ضایعات آبکاری استفاده شده است. در عملیات تصفیه دسته‌ای، از آب ژاول برای تصفیه ضایعات سیانور غلیظ مانند محلول‌های آبکاری سیانور نقره استفاده شده است. سیانید سمی به سیانات (CNO-) اکسید می‌شود که سمی نیست، به‌صورت زیر ایده‌آل می‌شود:
سیانید
آب ژاول معمولاً به‌عنوان بایوساید در کاربردهای صنعتی برای کنترل تشکیل لجن و باکتری در سیستم‌های آبی مورداستفاده در نیروگاه‌ها، کارخانه‌های تولید کاغذ و پالپ و غیره در محلول‌هایی با اکتیویته ۱۴-۱۵ % استفاده می‌شود.
خصوصیت های آب ژاول
ویژگی های اب ژاول
آب ژاول به‌طورکلی علاوه بر رنگ‌دانه‌های رنگی موردنظر، با بسیاری از مواد آلی دیگر نیز واکنش نشان می‌دهد، بنابراین می‌تواند مواد طبیعی مانند الیاف، پارچه و چرم را تضعیف کرده یا به آنها آسیب برساند، و به رنگ‌هایی که عمداً مانند نیل جین استفاده می‌شود، آسیب می‌رساند. به همین دلیل، مصرف محصولات، تنفس بخارها یا تماس با پوست یا چشم می‌تواند به سلامتی آسیب برساند.
اثربخشی ژاول به دلیل واکنش‌های شیمیایی مهارکننده یاسمی آنتی بیوتیک‌ها به دلیل واکنش شیمیایی عمومی آنها در برابر ترکیبات آلی است. آب ژاول به طور غیرقابل برگشت بسیاری از پروتئین‌های باکتری را از بین می‌برد.
آب ژاول در غلظت کم نیز با تداخل در پروتئین‌ها و شوک حرارتی بر دیواره‌های آنها، به باکتری‌ها حمله می‌کند. طبق گزارش سازمان بهداشت جهانی در سال 2013، با استفاده از ژاول، به طور قابل توجهی کارایی میکروب‌کش لباسشویی حتی در دمای پایین (30-40 درجه سانتیگراد) افزایش می‌یابد، که از بین بردن ویروس‌ها، باکتری‌ها. و قارچ‌ها از انواع لباس‌ها در محیط خانه، امکان‌پذیر است.
Sodium hypochlorite در بسیاری از محصولات “سفیدکننده” خانگی و همچنین در محصولات تخصصی بیمارستان‌ها، بهداشت عمومی، کلرزنی آب و فرایندهای صنعتی یافت می‌شود.
درجه سفیدکنندگی اب ژاول اغلب به‌صورت درصد کلر فعال بیان می‌شود. یک گرم آب ژاول 100٪ کلر فعال همان قدرت سفیدکنندگی یک گرم کلر اصلی را دارد.
رایج ترین سفید کننده های پایه کلر عبارت اند از:
هیپوکلریت سدیم (NaClO)، معمولاً به‌عنوان محلول در آب، معمولاً “آب ژاول” یا فقط “سفیدکننده” نامیده می‌شود. ژاول در بسیاری از منازل برای سفیدکردن لباس‌های شسته شده، ضدعفونی سطوح سخت آشپزخانه و حمام، تصفیه آب برای آشامیدن و نگهداری استخرها از عوامل عفونی استفاده می‌شود.
پودر سفیدکننده (که قبلاً به آن “آهک کلردار” می‌گفتند)، معمولاً مخلوطی از هیپوکلریت کلسیم (Ca (ClO) 2)، هیدروکسید کلسیم (آهک، کلسیم (OH) 2)Ca و کلرید کلسیم (CaCl2) در مقادیر متغیر است. به‌صورت پودر سفید یا قرص فروخته می‌شود، در بسیاری از موارد مشابه هیپوکلریت سدیم استفاده می‌شود، اما پایدارتر است و حاوی کلر بیشتری است.
گاز کلر (Cl2). به‌عنوان ضدعفونی‌کننده در تصفیه آب بخصوص برای ساختن آب آشامیدنی و استخرهای بزرگ شنای عمومی مورداستفاده قرار می‌گیرد. برای سفیدکردن خمیر چوب به طور گسترده‌ای مورداستفاده قرار گرفت، اما به دلیل نگرانی‌های زیست‌محیطی این کاربرد به میزان قابل‌توجهی کاهش‌یافته است.
دی‌اکسید کلر (ClO2). این گاز ناپایدار به‌صورت محلول تولید می‌شود یا به‌عنوان محلول‌های آبی رقیق ذخیره می‌شود. این برنامه کاربردهای گسترده‌ای را برای سفیدکردن خمیر چوب، چربی‌ها و روغن‌ها، سلولز، آرد، منسوجات، موم، پوست و صنایع مختلف پیدا می‌کند. نمونه‌های دیگر سفیدکننده‌های پایه کلر که بیشتر به‌عنوان ضدعفونی‌کننده استفاده می‌شوند، مونوکلرآمین و سدیم دی کلروایزوسیانورات هستند.
از ضدعفونی‌کننده اب ژاول می‌توان در وسایل و تجهیزات باغبانی استفاده نمود. وسایل باغبانی را در محلول یک قسمت آن تا چهار قسمت آب خیس کنید تا ضدعفونی شود. این محلول خطر شیوع بیماری‌های گیاهی را کاهش می‌دهد. قبل از استفاده مجدد از گلدان‌ها، از همان محلول آب ژاول روی گلدان‌های گیاهی برای ازبین‌بردن بیماری‌های گیاه استفاده کنید.
پله‌های سنگی، پیاده‌روهای سنگ‌تراشی، پیاده‌روهای بتونی و مسیرهای آجری در هنگام رشد خزه و جلبک‌ها شکل ناخوشایندی گرفته و آسیب می‌بینند. پاسیو و پیاده‌روهای خود را با محلول 1 قسمت ژاول سفید کننده با 1 گالن آب ضدعفونی کنید. محلول آب ژاول را اسپری کرده و اجازه دهید مقداری روی جلبک‌ها بماند و سپس آنها را از بین ببرید.
مهم است که ضدعفونی کننده ژاول، به‌دوراز بچه‌ها و حیوانات، با خیال راحت نگهداری شود. مهم است که بدانید محصولات ژاول مختلف ممکن است غلظت‌های مختلفی از هیپوکلریت داشته باشند و این غلظت باگذشت زمان با نگهداری، به‌ویژه در دمای بالا، تخریب می‌شود اگر محلول اب ژاول و آب درست می‌کنید (مثلاً در بطری اسپری)، به‌خاطر داشته باشید که به دلیل زمان، نور و دما به‌مرورزمان خراب می‌شود، بنابراین باید به طور منظم و ایده‌آل هرچند روز یکبار تعویض شود. دکتر کمیکال توصیه می‌کند در هر زمان مقدار کمتری محلول ژاول تهیه کنید تا هدر نرود.
روش استفاده از آب ژاول
مراحل استفاده از آب ژاول
برای تمیزکردن سطوح کثیف از آب و صابون استفاده کنید. آب ژاول یک ماده ضدعفونی‌کننده است و فقط در مواردی که برای ازبین‌بردن باکتری‌ها، قارچ‌ها یا ویروس‌ها لازم باشد باید از ژاول استفاده شود.
همیشه دستورالعمل‌های سازنده را برای استفاده ایمن از اب ژاول یا هر محصول تمیزکننده دنبال کنید. دستورالعمل‌ها روی برچسب و یا در برگه اطلاعات ایمنی (SDS) وجود دارد.
همیشه ظروف را به‌روشنی برچسب بزنید. اگر برچسبی نیست یا نمی‌توانید برچسب را بخوانید، از آن استفاده نکنید.
بدانید چه موقع و چگونه محصول را به‌درستی رقیق کنید به‌عنوان‌مثال، همیشه کنسانتره / اسید را در آب بریزید نه برعکس.
هرگز این ماده را با سایر محصولات به‌ویژه سایر پاک‌کننده‌های حاوی آمونیاک مخلوط نکنید. مخلوط آب ژاول با دیگر ترکیبات شیمیایی می‌تواند گازهای سمی تولید کند که بسیار تحریک‌کننده یا خورنده چشم و ریه هستند.
در هنگام استفاده از ژاول اطمینان حاصل کنید که ناحیه‌ای که در آن کار می‌کنید تهویه خوبی داشته باشد. بخارات حاصل از اب ژاول برای چشم و سیستم تنفسی تحریک‌کننده است. از پنکه‌ها یا پنجره‌ها و درهای باز استفاده کنید.
هنگام استفاده از آن از عینک یا محافظ صورت استفاده کنید تا از چشمان و صورت در برابر پاشیدگی محافظت کند.
دستکش مانند دستکش لاستیکی خانگی یا نئوپرن (انواع دیگر که توسط سازنده توصیه شده است) استفاده کنید. توجه داشته باشید که همه دستکش‌ها تحت هر شرایطی از شما محافظت نمی‌کنند؛ بنابراین دستورالعمل‌ها یا SDS را برای توصیه سازنده بادقت بخوانید.
لباسی بپوشید که در صورت ریختن پوست شما را بپوشاند، از جمله پیراهن آستین بلند، شلوار، جوراب و کفش با انگشت بسته. پیش‌بندها یا کت و شلوارهای محافظ شیمیایی محافظت بیشتری می‌کنند.
در صورت استفاده از آن در محل کار، اطمینان حاصل کنید که کارگران از نحوه استفاده و نگهداری آب ژاول و واکنش در شرایط اضطراری مطلع هستند.
ژاول را در یک مکان امن و خنک و خشک نگهداری کنید. از تابش مستقیم نور خورشید و گرما خودداری کنید. درپوش را پس از هر بار استفاده محکم ببندید. اگر در خانه استفاده می‌کنید، از دسترس کودکان دورنگه داشته شود.
هنگام استفاده از محصول از خوردن، نوشیدن یا سیگارکشیدن خودداری کنید. پس از استفاده از محصول، دستان خود را با آب و صابون بشویید.
ژاول را با سایر محصولات مانند پاک‌کننده‌های کاسه توالت، مواد پاک‌کننده زنگ‌زدگی، اسیدها (از جمله سرکه) و محصولات حاوی آمونیاک استفاده نکنید.
برای داشتن بیشترین اثربخشی، محلول آب ژاول را روزانه تازه ترجیحاً قبل از استفاده تهیه کنید.
وسایل / تجهیزات الکتریکی یا باتری را در محلول ژاول غوطه‌ور نکنید. پاک‌کردن قسمت بیرونی این اشیا را با یک‌پارچه یکبار مصرف آغشته به محلول کرده و اجازه دهید خشک بماند.
ابزار و تجهیزات استفاده از اب ژاول
قبل از تمیزکردن، تمام وسایل و تجهیزات لازم را آماده کنید. ابزار تمیزکردن، پاک‌کننده‌ها / ضدعفونی‌کننده‌ها، ابزار اندازه‌گیری و وسایل محافظتی برای تمیزکردن با ژاول موردنیاز است.
ابزار تمیزکردن:
برس، حوله، قوطی اسپری و سطل.
پاک‌کننده‌ها / ضدعفونی‌کننده‌ها:
آب ژاول و آب.
محافظ:
برای استفاده از آب ژاول استفاده از ماسک، دستکش لاستیکی، پیش‌بند پلاستیکی و عینک توصیه می‌شود.
دستورالعمل استفاده از آب ژاول
ملاحظات استفاده از اب ژاول
محلول‌های آب ژاول می‌توانند برای چشم، پوست و دستگاه تنفسی خورنده یا تحریک‌کننده باشند. همیشه قبل از استفاده، MSDS را از تأمین‌کننده آب ژاول خود تقاضا کرده و اقدامات حفاظتی مناسب را انجام دهید. در صورت داشتن هرگونه سؤال یا نگرانی در مورد سلامتی، با متخصص یا ناظر ایمنی تأسیسات خود مشورت کنید.
مخلوط کردن ژاول با آب سرد به‌جای آب گرم، ممکن است استنشاق مواد موجود در هوا را به حداقل برساند درحالی‌که به حفظ اثربخشی کمک می‌کند. ژاول همچنین ممکن است به سطوح و تغییر رنگ مواد آسیب برساند، بنابراین بهتر است ابتدا اب ژاول را در یک مکان نامحسوس استفاده کنید، یا اگر مطمئن نیستید که باید ژاول باشد با سازنده سطحی که می‌خواهید ضدعفونی کنید (مانند تجهیزات پزشکی) مشورت کنید.
از این ضد عفونی کننده روی فلزات، پشم، نایلون، ابریشم، پارچه رنگ شده و سطوح رنگ شده خودداری کنید.
از دست زدن به چشم خودداری کنید. در صورت ورود آن به چشم، بلافاصله چشم خود را حداقل ۱۵ دقیقه با آب بشویید و با پزشک مشورت کنید.
ژاول را نباید با هم یا با مواد شوینده خانگی دیگر مخلوط کرد؛ زیرا این باعث کاهش اثر آب ژاول در ضدعفونی و ایجاد واکنش‌های شیمیایی می‌شود. به‌عنوان‌مثال، هنگامی که این محلول با مواد شوینده اسیدی مانند مواد پاک‌کننده توالت استفاده می‌شود، گاز سمی تولید می‌شود. این می‌تواند منجر به حوادث و جراحات شود. در صورت لزوم، ابتدا از مواد شوینده استفاده کنید و قبل از استفاده از آن برای ضدعفونی، کاملاً با آب بشویید.
ازآنجاکه ماده ژاول رقیق نشده در اثر قرارگرفتن در معرض نور خورشید گاز سمی آزاد می‌کند، باید در مکانی خنک و سایه، دور از دسترس کودکان نگهداری شود.
اب ژاول باگذشت زمان تجزیه می‌شود. برای اطمینان از اثربخشی آن، توصیه می‌شود آب‌ژاولی را که اخیراً تولید شده خریداری کنید و از ذخیره بیش از حد آن جلوگیری کنید.
برای ضدعفونی مؤثر، باید از سفیدکننده رقیق شده در طی ۲۴ ساعت پس از آماده‌سازی استفاده شود؛ زیرا باگذشت زمان تجزیه افزایش می‌یابد.
اگر شرکتی هستید که نیازمند فراوری شیمیایی محصول صنعتی هستید، شرکت مواد شیمیایی دکتر کمیکال با تخصص در زمینه مواد شیمیایی صنعتی برای ارائه مشاوره تخصصی در این زمینه در کنار شماست. همچنین می‌توانید برای فروش مواد شیمیایی و خرید آب ژاول با کارشناسان متخصص ما در تماس باشید.
اکثر مردم آب اکسیژنه را به‌عنوان ترکیبی که باعث سفیدکردن مو می‌شود، می‌شناسند. همچنین می‌توان از آن برای ضدعفونی آب استفاده کرد. اب اکسیژنه یا هیدروژن پراکسید مایعی شفاف و بی‌رنگ است که کمی ویسکوزتر از آب است.
برای خرید مواد شیمیاییو همچنین خرید آب اکسیژنهدر صنایع متعدد می‌توانید با شماره 021665685403 با کارشناسان بخش فروش دکتر کمیکال در ارتباط باشید و از مشاوره تخصصی بهترین بهره را ببرید.
آب اکسیژنه چیست؟
H2O2 به‌عنوان یک اکسیدکننده و سفیدکننده در کاربردهای مختلف بسیار مورداستفاده قرار می‌گیرد. با نقطه‌جوش ۱۱۴ درجه سانتیگراد هیدروژن پراکسید در دمای منفی ۵۲- درجه سانتیگراد منجمد می‌شود. اب اکسیژنه یک ماده شیمیایی غیر قابل اشتعال و کاملاً محلول با فشار بخار ۱۸ میلی‌متر جیوه در ۳۰ درجه و چگالی ۱٫۲۱ g/cm3 است.
اب اکسیژنه چه زمانی کشف شد؟
لوئیس ژاک تنارد در سال ۱۸۱۸ هیدروژن پراکسید را کشف کرد. هیدروژن پراکسید از اتم‌های اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده است. این اتم‌ها را می‌توان در همه جای زمین یافت. هیدروژن پراکسید شامل ترکیبی از دو اتم هیدروژن و دو اتم اکسیژن است.
در محیط‌زیست، آب‌اکسیژنه در غلظت‌های بسیار کم یافت می‌شود. اب اکسیژنه گازی با واکنش‌های شیمیایی معکوس در جو پیرامون زمین تولید می‌شود. این ماده همچنین در مقادیر کمی در آب یافت می‌شود.
خصوصیات آب اکسیژنه یا هیدروژن پراکسید
پراکسید یک ترکیب شیمیایی است که حاوی یون پراکسید است.
یون پراکسید از یک پیوند واحد بین دو اتم اکسیژن تشکیل شده است (O-O)-2 که یک اکسیدکننده قوی است.
پراکسید هیدروژن دارای فرمول شیمیایی H2O2 و فرمول ساختاری زیر است:
H-O-O-H
مولکول هیدروژن پراکسید، در مقایسه با مولکول پایدارتر آب، دارای یک اتم اکسیژن اضافی است. پیوند بین دو اتم اکسیژن، به‌اصطلاح پیوند پراکسید، شکسته می‌شود در حالیکه دو رادیکال H-O تشکیل می‌شود. این رادیکال‌ها به‌سرعت با سایر مواد واکنش نشان می‌دهند، درحالی‌که رادیکال‌های جدید تشکیل می‌شوند و یک واکنش زنجیره‌ای صورت می‌گیرد.
محلول‌های پراکسید هیدروژن مانند آب به نظر می‌رسند و به طور نامحدود در آب حل می‌شوند. در غلظت‌های زیاد این محلول‌ها بوی تحریک‌کننده و اسیدی می‌بخشد. هیدروژن پراکسید قابل اشتعال است. در دماهای پایین جامد می‌شود. مقدار هیدروژن پراکسید موجود در محلول در درصد وزن بیان می‌شود. برای تصفیه آب از غلظت ۳۵ یا ۵۰٪ هیدروژن پراکسید استفاده می‌شود.
ویژگی های فیزیکی و شیمیایی هیدروژن پراکسید یا آب اکسیژنه
ویژگی های آب اکسیژنه چیست
ویژگی های آب اکسیژنه
انتخاب پذیری آب اکسیژنه
هیدروژن پراکسید برای کاربردهای مختلف مورداستفاده قرار می‌گیرد، زیرا بسیار انتخابی است. با تغییر شرایط واکنش (دما، pH، دوز، زمان واکنش و افزودن کاتالیزور) هیدروژن پراکسید به آلودگی‌های مختلف حمله می‌کند.
خوردگی هیدروژن پراکسید
خوردگی آب فراوری شده به دلیل هیدروژن پراکسید به میزان اکسیژن محلول تولید شده بستگی دارد. اکسیژن باعث خوردگی فلزات حاوی آهن می‌شود. مقدار آهن و pH تأثیر بیشتری در میزان خوردگی، نسبت به غلظت هیدروژن پراکسید دارد.
تخریب آب اکسیژنه
آب اکسیژنه می‌تواند طی حمل‌ونقل تجزیه شود. اکسیژن و گرما آزاد می‌شوند. اب اکسیژنه به‌خودی‌خود قابل اشتعال است، اما اکسیژن می‌تواند باعث تقویت اشتعال سایر مواد شود. در محلول‌های رقیق، گرما توسط آب جذب می‌شود. در محلول‌های غلیظ، دمای محلول افزایش می‌یابد و باعث تسریع در تخریب هیدروژن پراکسید می‌شود.
میزان تخریب برای هر ۱۰ درجه سانتیگراد افزایش دما با ۲، ۲ ضرب می‌شود. قلیائیت و وجود آلودگی نیز باعث ازبین‌رفتن هیدروژن پراکسید می‌شود. برای تولید آب اکسیژنه از کاتالیزورهای ویژه استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که این ماده توسط آلاینده‌های موجود در آب از بین نمی‌رود.
آب اکسیژنه چگونه تولید می‌شود؟
از سال ۱۸۸۰، اب اکسیژنه یک محصول تجاری است. برای اولین‌بار در انگلستان با سوزاندن نمک باریم (Ba) که پراکسید باریم تولید می‌کرد. پس از آن پراکسید باریم در آب حل و آب‌اکسیژنه تولید شد. از قرن نوزدهم تولید آب اکسیژنه تا حد زیادی افزایش‌یافته است. امروزه سالانه حدود نیم میلیارد کیلوگرم تولید می‌شود.
اب اکسیژنه چگونه حمل و ذخیره می شود؟
لاین ماده باید در ظروف پلی‌اتیلن، فولاد ضدزنگ یا آلومینیوم منتقل شود. هنگامی که با مواد قابل اشتعال مانند چوب، کاغذ، روغن یا پنبه (سلولز) در تماس باشد، ممکن است احتراق خودبه‌خود ایجاد شود. هنگامی که هیدروژن پراکسید با مواد آلی مانند الکل‌ها، استون و سایر کتون‌ها، آلدهیدها و گلیسرول‌ها مخلوط شود، ممکن است انفجارهای سنگینی رخ دهد.
وقتی پراکسید هیدروژن با موادی مانند آهن، مس، کروم، سرب، نقره، منگنز، سدیم، پتاسیم، منیزیم، نیکل، طلا، پلاتین، متالوئیدها، اکسیدهای فلزی یا نمک‌های فلزی در تماس باشد، ممکن است منجر به انفجارهای قدرتمند شود. به همین دلیل است که پراکسید هیدروژن معمولاً به شکل رقیق شده منتقل می‌شود.
کاربردهای آب اکسیژنه
کاربرد آب اکسیژنه
هیدروژن پراکسید یا آب‌اکسیژنه یک ماده شیمیایی سازگار با محیط‌زیست است که دارای خاصیت سفیدکنندگی و اکسیدکنندگی قوی است. با داشتن آب و اکسیژن به‌عنوان محصولات بیولوژیکی، آب اکسیژنه به‌عنوان یکی از ایمن‌ترین مواد شیمیایی شناخته می‌شود و به طور گسترده در کاربردهای مختلف در صنایع مورداستفاده قرار می‌گیرد.
قدیمی‌ترین کاربرد آب اکسیژنه سفیدکردن کلاه‌های نی بود که در آغاز قرن بیستم مد بودند. از سال ۱۹۲۰ تا ۱۹۵۰، اب اکسیژنه از طریق الکترولیز تولید شد. این روش، آب‌اکسیژنه خالص تولید می‌کند. امروزه از فرایندهای خود اکسیداسیون برای تولید این ماده استفاده می‌شود. در طی این فرایندها، هیدروژن ماده اولیه است.
تطبیق پذیری هیدروژن پراکسید
اب‌اکسیژنه همه‌کاره است، می‌تواند برای بسیاری از کاربردها مورداستفاده قرار گیرد. می‌توان از آن در کلیه مواد استفاده کرد. هوا، آب، فاضلاب و خاک. گاهی اوقات همراه با عوامل دیگر، برای تقویت و تسریع فرایندها مورداستفاده قرار می‌گیرد. این ماده بیشتر برای ازبین‌بردن آلاینده‌ها از پساب و از هوا استفاده می‌شود.
استفاده از آب اکسیژنه، رشد باکتری را موردبحث قرار می‌دهد (به‌عنوان‌مثال رسوب زیستی در سیستم‌های آبی) و با افزایش اکسیژن می‌تواند رشد باکتری‌ها (به‌عنوان‌مثال اصلاح زیستی خاک‌های آلوده و آب‌های زیرزمینی) را تقویت کند. همچنین می‌توان از آن برای تصفیه آلودگی‌هایی استفاده کرد که به‌راحتی اکسیدی شوند (به‌عنوان‌مثال آهن و سولفیدها) و آلودگی‌هایی که اکسیداسیون آنها دشوار است (به‌عنوان‌مثال مواد جامد محلول، بنزین و سموم دفع آفات).
سرانجام می‌توان از آن برای سفیدکردن کاغذ، نساجی، دندان و مو یا تولید مواد غذایی، مواد معدنی، مواد پتروشیمی یا پودر لباسشویی استفاده کرد. به شکل خالص، اب اکسیژنه به‌عنوان یک منبع تأمین‌کننده اکسیژن جهت راندن زیردریایی‌های روسی استفاده می‌شود.
کاربردهای صنعتی آب اکسیژنه
تولیدات شیمیایی
هیدروژن پراکسید نقش مهمی در شیمی آلی دارد و در ساخت هیدرازین هیدرات و هیدروکسیل آمین، پراکسیدهای آلی، پر استیک اسید و مشتقات گوگرد استفاده می‌شود.
سفید کردن قند
هیدروژن پراکسید به‌عنوان ماده سفیدکننده در صنعت قند استفاده می‌شود. این ماده به‌عنوان ماده‌ای در ارائه قند درخشان باکیفیت عالی نگهدارنده عمل می‌کند. قند تولید شده با دی‌اکسید گوگرد و خاکستر سولفات کمتر مزایای اقتصادی دارد. همچنین برای سفیدکردن محلول غلیظ قندی یا شیره قند نیز استفاده می‌شود.
سفید کردن پارچه
آب‌اکسیژنه یک ماده سفیدکننده جهانی است و به دلیل خاصیت سازگار با محیط‌زیست و مصرف زمان کمتری برای سفیدکردن، در نساجی بسیار مورداستفاده قرار می‌گیرد. هیدروژن پراکسید هزینه مناسبی در سفیدکردن دارد و تقریباً برای همه الیاف مناسب است و در هر دما و در شرایط مختلف قابل‌استفاده است.
کاربرد آب اکسیژنه در صنایع غذایی
صنایع غذایی
اب اکسیژنه برای بهبود رنگ مواد غذایی و استریل کردن ظروف بسته‌بندی ضدعفونی‌کننده استفاده می‌شود. هیدروژن پراکسید همچنین ماندگاری محصول را افزایش می‌دهد و به‌عنوان ماده ضدمیکروبی در شیر و ماده سفیدکننده در آرد گندم، روغن خوراکی و سفیده تخم‌مرغ استفاده می‌شود.
آب اکسیژنه با خاصیت ضدعفونی‌کننده، به طور گسترده در صنایع دارویی مورداستفاده قرار می‌گیرد. پراکسید هیدروژن در محلول لنزهای تماسی، به‌عنوان ضدعفونی‌کننده برای جلوگیری از عفونت و به‌عنوان ضدعفونی‌کننده وسایل دندانپزشکی و جراحی مورداستفاده قرار می‌گیرد. آب‌اکسیژنه همچنین برای سفیدکننده مو، لوسیون‌های سفیدکننده دندان، خمیردندان، دهان‌شویه، محصولات مراقبت از مو و غیره استفاده می‌شود.
کاغذ و خمیرکاغذ
آب‌اکسیژنه برای سفیدکردن کاغذ بازیافت شده و درخشان‌تر شدن پالپ در صنعت کاغذ و خمیر کاغذ یا پالپ استفاده می‌شود. استفاده از هیدروژن پراکسید روشی مقرون‌به‌صرفه است و به کیفیت محصول نهایی کمک می‌کند.
تصفیه فاضلاب
هیدروژن پراکسید برای ازبین‌بردن آلودگی‌های صنعتی ناشی از پساب استفاده می‌شود، همچنین از خوردگی و آلودگی بو ناشی از سایر مواد شیمیایی جلوگیری می‌کند. اب اکسیژنه منبع اکسیژن را برای درمان بیولوژیکی هوازی فراهم می‌کند و یک عامل ضدباکتری کشنده عالی برای ضدعفونی آب است که همراه بقیه مواد استفاده می‌شود.
هیدروژن پراکسید به عنوان یک اکسیدان در صنعت معدن برای فرآیند تولید عناصر گران قیمت استفاده می شود. H آب اکسیژنه کنترل کلی فرایند را بهبود می بخشد و در مراحل مختلف فرآیند متالوژی استفاده می شود.
هیدروژن پراکسید
آب‌اکسیژنه به عنوان اکسید کننده
هیدروژن پراکسید یک اکسیدکننده قوی است. از کلر (Cl2) ، دی‌اکسید کلر (ClO2) و پرمنگنات پتاسیم (KMnO4) قدرت بیشتری دارد. از طریق کاتالیز، پراکسید هیدروژن را می‌توان به هیدروکسی رادیکال (OH) تبدیل کرد. پتانسیل اکسیداسیون پراکسید هیدروژن درست زیر ازن است.
دوز مناسب هیدروژن پراکسید
اکثر کاربردهای آب اکسیژنه مربوط به تزریق آن به آب‌های روان است. دیگر مواد شیمیایی و تجهیزات لازم نیست. این برنامه برای کنترل رشد بیولوژیکی، اضافه‌کردن اکسیژن، ازبین‌بردن مانده‌های کلر و اکسیداسیون سولفیدها، سولفیت‌ها، فلزات و سایر مواد به‌راحتی اکسید شده استفاده می‌شود. مناسب بودن مقدار آب‌اکسیژنه برای این کاربردها تحت‌تأثیر pH ، دما و زمان واکنش است.
پراکسید هیدروژن کاتالیزوری
آلودگی‌هایی که به‌راحتی اکسیده نمی‌شوند، نیاز به فعال‌شدن پراکسید هیدروژن توسط کاتالیزورها (آهن، منگنز یا سایر متالوئیدها) دارند. از این کاتالیزورها همچنین می‌توان برای تقویت واکنش پراکسید هیدروژن استفاده کرد که در غیر این صورت ساعت‌ها یا روزها طول می‌کشد.
فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته
فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته یک پیشرفت جدید در زمینه ضدعفونی آب اکسیژنه است. این فرایندها رادیکال‌های اکسیژن واکنش‌پذیر تولید می‌کنند، بدون اینکه تداخل کاتالیزورهای فلزی وجود داشته باشد. نمونه‌ها عبارت‌اند از ترکیب اب اکسیژنه با ازن (پراکسون) یا اشعه ماورا بنفش. نتیجه این روش‌ها اکسیداسیون مواد قابل تخریب، بدون تولید باقیمانده یا لجن است. این روش‌ها در سراسر جهان برای تصفیه آب‌های زیرزمینی، برای آب آشامیدنی و تصفیه آب فراوری شده و برای ضدعفونی و حذف مواد آلی از فاضلاب‌های صنعتی استفاده می‌شود.
اثرات آب اکسیژنه بر سلامتی چگونه است؟
قرارگرفتن در معرض آب اکسیژنه از طریق استنشاق مرطوب یا غبار، از طریق جذب مواد غذایی و از طریق تماس با پوست یا چشم صورت می‌گیرد. آب‌اکسیژنه می‌تواند چشم‌ها، پوست و غشاهای مخاطی را تحریک کند. قرارگرفتن در معرض چشم در غلظت ۵٪ یا بیشتر می‌تواند منجر به آسیب دائمی چشم شود.
آزمایشات با حیوانات آزمایشگاهی آژانس بین‌المللی تحقیقات سرطان آمریکا (IARC) نشان می‌دهد که پراکسید هیدروژن برای حیوانات می‌تواند سرطان‌زا باشد. آزمایشات آزمایشگاهی باکتریایی نشان می‌دهد که پراکسید هیدروژن جهش‌زا است. این ماده DNA را تغییر می‌دهد و آسیب می‌زند.
هنگامی که انسان پراکسید هیدروژن را استنشاق می‌کند، باعث تحریک ریه می‌شود. قرارگرفتن در معرض پوست باعث تاول‌های دردناک، سوختگی و سفید شدن پوست می‌شود. ارگان‌هایی که بیش از حد در معرض پراکسید هیدروژن قرار دارند، ریه‌ها، روده‌ها، تیموس، کبد و کلیه‌ها هستند. اثرات قرارگرفتن در معرض مزمن بر روی انسان ناشناخته است.
آب اکسیژنه برای ضدعفونی
آب اکسیژنه برای ضدعفونی
از کاربردهای دیگر، آب اکسیژنهبه عنوان ضد عفونی کننده استفاده می‌شود. برای درمان التهاب لثه‌ها و ضدعفونی‌کننده (نوشیدن) آب استفاده می‌شود. همچنین برای مقابله با رشد بیش از حد میکروبی در سیستم‌های آب و برج های خنک کننده استفاده می‌شود.
در ایالات متحده، هیدروژن پراکسید بیش‌ازپیش مورداستفاده قرار می‌گیرد تا منابع آب مورداستفاده قرار گیرد. از این ماده برای جلوگیری از شکل‌گیری رنگ‌ها، بوهای نامطبوع، خوردگی و رسوب‌گذاری توسط تخریب آلودگی (آهن، منگنز، سولفات‌ها) و تخریب میکروارگانیسم‌ها استفاده می‌شود. اب اکسیژنه خیلی سریع واکنش نشان می‌دهد. بدون تشکیل محصولات جانبی، این ماده به هیدروژن و آب تبدیل می‌شود. این میزان اکسیژن موجود در آب را افزایش می‌دهد.
مکانیسم ضدعفونی هیدروژن پراکسید مبتنی بر آزادکردن رادیکال‌های اکسیژن آزاد است:
ضدعفونی کننده پراکسید هیدروژن
آلودگی‌ها توسط رادیکال‌های آزاد اکسیژن تجزیه می‌شوند و فقط آب باقی می‌ماند. رادیکال‌های آزاد توانایی اکسیداسیون و ضدعفونی‌کننده هم دارند. آب‌اکسیژنه پروتئین‌ها را از طریق اکسیداسیون از بین می‌برد.
پراکسیدها از جمله پراکسید هیدروژن، پربورات، پراکسی فسفات و پرسولفات، ضدعفونی‌کننده‌ها و اکسیدکننده‌های خوبی هستند. به‌طورکلی، این می‌تواند به‌اندازه کافی میکروارگانیسم‌ها را از بین ببرد. بااین‌حال، این پراکسیدها بسیار ناپایدار هستند.
پربورات‌ها بسیار سمی هستند. پر استیک اسید (PAA) یک اسید قوی است. می‌تواند به شکل خالص خود بسیار خورنده باشد. از پر سولفاتهای تثبیت شده می‌توان جهت جایگزینی کلر برای تصفیه فاضلاب استفاده کرد.
آیا هیدروژن پراکسید برای ضدعفونی آب آشامیدنی استفاده می شود؟
در دهه ۱۹۵۰، هیدروژن پراکسید برای اولین‌بار برای ضدعفونی آب آشامیدنی در اروپای شرقی مورداستفاده قرار گرفت. این به دلیل داشتن ویژگی‌های اکسیداتیو و بایوسایدی بسیار شناخته شده آن است. هیدروژن پراکسید غالباً برای ضدعفونی آب آشامیدنی استفاده نشده است، اما به نظر می‌رسد محبوبیت آن افزایش می‌یابد. غالباً در ترکیب با ازن، نقره یا اشعه ماورا بنفش استفاده می‌شود.
آیا پراکسید هیدروژن کلر را از بین می‌برد؟
پراکسید هیدروژن را می‌توان برای کلرزدایی و به‌عبارت‌دیگر برای ازبین‌بردن کلر باقیمانده استفاده کرد. کلر باقیمانده وقتی توسط هوا یا میعانات سیستم‌های فرایند اکسید می‌شوند، به اسیدهای خورنده تبدیل می‌شوند.
هنگامی که کلر با پراکسید هیدروژن واکنش نشان می‌دهد، پراکسید هیدروژن در آب و اکسیژن فرومی‌رود. گاز کلر هیدرولیز می‌شود و به اسید هیپوکلروز (HOCl) تبدیل می‌شود که متعاقباً یون‌ها را به یون‌های هیپوکلریت (OCl) تبدیل می‌کنند. پس از آن پراکسید هیدروژن با هیپوکلریت واکنش نشان می‌دهد.
واکنش بین پراکسید هیدروژن و هیپوکلریت خیلی سریع صورت می‌گیرد. سایر مواد آلی و معدنی نمی‌توانند با هیپوکلریت واکنش نشان دهند.
هیدروژن پراکسید CL2
آیا پراکسید هیدروژن برای ضدعفونی کردن استخر شنا استفاده می شود؟
کاربرد پراکسیدها برای ضدعفونی و تصفیه آب محدود است. اخیراً اشکال پایدارتری ایجاد شده است که می‌تواند برای کاربرد در استخرها مورداستفاده قرار گیرد.
ضدعفونی پراکسید هیدروژن به دوز بالایی احتیاج دارد. نقطه‌ضعف اصلی توانایی ضدعفونی‌کننده و اکسیدکننده کم پراکسید هیدروژن در غلظت‌های فعال (ده‌ها میلی‌گرم در لیتر) است که برای ضدعفونی‌کردن استخر لازم است. مشکل دیگر تجزیه سریع پراکسید هیدروژن در آب و وجود رادیکال‌های اکسیژن است. با افزودن تثبیت‌کننده، تجزیه پراکسید هیدروژن به تأخیر می‌افتد و توانایی ضدعفونی‌شدن را نیز می‌توان حفظ کرد.
در مقایسه با کلر، برم، ازن و سایر ضدعفونی‌کننده‌ها، پراکسید هیدروژن یک ضدعفونی‌کننده بسیار قدرتمند نیست. ضدعفونی‌کننده استخرها توسط پراکسید هیدروژن مجاز نیست، مگر اینکه در ترکیب با سایر ضدعفونی‌کننده ها (UV، ازن، نمک‌های نقره یا نمک کوارتر آمونیوم) استفاده شود. پراکسید هیدروژن توانایی ضدعفونی‌کننده سایر ضدعفونی‌کننده‌ها را بهبود می‌بخشد.
آیا می توان از هیدروژن پراکسید برای ضدعفونی آب برج خنک کننده استفاده کرد؟
آب اکسیژنه می‌تواند هنگام خنک‌کردن با سایر مواد ضدعفونی‌کننده، برای ضدعفونی آب برج خنک‌کننده مورداستفاده قرار گیرد. پر استیک اسید (CH3COOH, PAA) همچنین می‌تواند برای ضدعفونی آب برج خنک‌کننده مورداستفاده قرار گیرد.
فواید و مضرات اب اکسیژنه
مزایا و مضرات استفاده از هیدروژن پراکسید چیست؟
مزایای اب اکسیژنه
برخلاف سایر مواد شیمیایی، اب اکسیژنه، باقیمانده یا گاز تولید نمی‌کند. ایمنی به غلظت کاربردی بستگی دارد، زیرا هیدروژن پراکسید کاملاً محلول در آب است.
به‌طورکلی کارایی هیدروژن پراکسید به عوامل مختلفی از جمل pH ، کاتالیزور، دما، غلظت پراکسید و زمان واکنش بستگی دارد.
معایب آب اکسیژنه
برخلاف سایر مواد شیمیایی، آب اکسیژنه، باقیمانده یا گاز تولید نمی‌کند. ایمنی به غلظت کاربردی بستگی دارد، زیرا هیدروژن پراکسید کاملاً محلول در آب است.
به‌طورکلی کارایی آب اکسیژنه به عوامل مختلفی از جمل pH ، کاتالیزور، دما، غلظت پراکسید و زمان واکنش بستگی دارد.
واکنش پراکسید هیدروژن
این یک واکنش کاهشی است. مولکول‌های هیدروژن تا حدی به‌عنوان کاهنده و بخشی نیز به‌عنوان اکسیدکننده عمل می‌کنند.
