امولسیونهای صنعتی در فرایندهای مختلف صنعت اعم از تولید و تصفیه صنعتی ایجاد میشوند. ایجاد این امولسیونها یا به صورت تفکیکناپذیر در حین فرایند تولید بدلیل اختلاط آب و روغن میباشد و یا در انتهای فرایند تولید در بخش تصفیه شیمیایی مانند پسابها و تصفیهخانه رخ میدهد.
امولسیونها را میتوان بر اساس عوامل مختلف به چند دسته تقسیم کرد.
3 نوع رایج امولسیون موجود است
امولسیون آب در روغن (W/O)
امولسیون روغن در آب (O/W)
امولسیون چندگانه
امولسیون چندگانه امولسیون پیچیده نیز نامیده میشود. به مواد نرمی اطلاق میشود که از قطرات پراکنده تشکیل شدهاند که از قطرات کوچکتری در داخل تشکیل شدهاند. امولسیونهای دوگانه رایج عبارتند از امولسیونهای روغن در آب در روغن (O/W/O) و امولسیونهای آب در روغن در آب (W/O/W).
امولسیونهای نفت – آب یا (O/W) از بسیاری از فرایندهای صنعتی مختلف، از جمله تولید نفت (فراوری بهره برداری، پالایش، ذخیرهسازی و حمل و نقل نفت، لجن نفت و غیره)، ذوب آهن و فولاد (آب نورد فولاد و روان کنندههای خنک کننده و غیره)، تولید زغال سنگ، صنایع غذایی، تولید مواد و… تولید میشوند.
امولسیونهای O/W و W/O در صنعت نفت رایج هستند و امولسیونهای O/W عموماً با بازیافت نفت همراه هستند. قبل از پالایش پایین دست، آب اغلب برای نمکزدایی به نفت خام اضافه میشود که منجر به تشکیل امولسیونهای W/O میشود.
سپس این امولسیونها به دو فاز تبدیل میشوند. حدود 30 تا 50 درصد وزنی روغن، 10 تا 12 درصد وزنی مواد جامد و 30 تا 50 درصد وزنی آب در این امولسیونها وجود دارد. ذرات جامد میتوانند پایداری امولسیون را با جذب روی لایه سطحی بهبود بخشند و جداسازی امولسیونها را بسیار دشوارتر میکنند.
در فرایند صنایع پالایش نفت و گاز، سیال تولید شده از چاههای نفت معمولاً مخلوطی از اجزای هیدروکربنی با کسرهای مختلف، آب و سایر ترکیبات آلی و معدنی است. در طی این فرایند منابع غیر متعارف، گاز طبیعی (NG) حل شده در نفت خام به شکل مایع خالص تحت فشار بالا (فشار بحرانی: 4.58 مگاپاسکال) وجود دارد. در این فرایند امولسیونهای روغن – آب تشکیل میشود.
امولسیونها به طور گسترده در فراوری مواد غذایی، داروسازی یا تولید بالینی، تولید مواد شیمایی، زمینه آرایشی، صنعت نفت و غیره در دسترس هستند.
به عنوان مثال، امولسیونهای روغن – آب در فرایندهای مختلف در طول تولید نفت، از بهره برداری از نفت تا پالایش نفت تولید میشوند.
امولسیون کننده های شیمیایی
امولسیونکنندههای شیمیایی در دسته شیمیایی سورفکتانتها یا مواد فعال سطحی قرار میگیرند، به ویژه مواد فعال سطحی محلول در آب.
امولسیونکنندههای شیمیایی که کشش رابط را کاهش میدهند و با بزرگ شدن قطرات مقابله میکنند، به محصولات یونی (بیشتر آنیونی؛ صابونها) و محصولات غیر یونی (اتوکسیلاتها) تقسیم میشوند. روغنهای محلول نیاز دارند که آب و روغن به سرعت امولسیون شوند و امولسیونهای پایداری تشکیل دهند.
امولسیونکنندهها (مانند نمکهای قلیایی) در روانکنندهها برای برش، سنگ زنی و حفاری در ماشین آلات استفاده میشوند. سورفکتانتهای خود امولسیون شونده روانکاری و امولسیون سازی را در یک محصول ترکیب میکنند.
دمولسیفایرها جداسازی آب و روغن را در روانکنندههایی که در معرض آب آلوده هستند، مانند روغنهای صنعتی در سیستمهای گردش خون (روغنهای هیدرولیک، دنده، توربین و کمپرسور) افزایش میدهند. دمولسیفایرها و امولسیونکنندههای شیمیایی از یک دسته از مواد شیمیایی (سورفکتانتها) استفاده میکنند.
کوپلیمرهای O/PO با واکنش اتیلن اکسید و پروپیلن اکسید در ترکیب با یک الکل تولید میشوند. این محصولات به عنوان امولسیونکنندههای شیمیایی غیر یونی با کف کم کاربردهای مختلفی دارند. طیف گستردهای از کوپلیمرهای بلوک EO/PO در صنعت استفاده میشود.
آلکیل فنل اتوکسیلات یک امولسیون کننده شیمیایی ست که از واکنش اتیلن اکسید با آلکیل فنل بدست میآید. آنها شویندههای محلول در روغن / آب، امولسیون کننده / هم امولسیفایر، عوامل مرطوب کننده / تمیز کننده و پراکنده، واسطه برای سولفاته کردن هستند و در صنایع مختلف مانند نساجی، مواد شوینده، مواد شیمیایی کشاورزی، پلیمریزاسیون امولسیونی و رنگ کاربرد دارند.
بهترین امولسیون کننده های شیمیایی این دسته عبارتند از:
نونیل فنل اتوکسیلات (4 تا 50 مول)
اکتیل فنل اتوکسیلات (10 تا 20 مول)
فنل اتوکسیلات استایرن شده (15، 20 مول)
فنل اتوکسیلات کارد (5 تا 30 مول)
امولسیونکنندههای شیمیایی الکل چرب اتوکسیلات از واکنش اکسید اتیلن با الکل چرب تولید میشوند. این امولسیونکنندهها، شویندههای محلول در روغن / آب عالی، به عنوان امولسیونکننده و هم کمک امولسیونکننده، عوامل مرطوب کننده / تمیزکننده و پراکنده کننده و در صنایع مختلف مانند نساجی، شوینده، کشاورزی، مراقبت از افراد, پلیمریزاسیون امولسیونی و رنگ کاربرد دارند.
انواع امولسیون کننده های شیمیایی الکل چرب در زیر ذکر شده است:
تری دسیل الکل اتوکسیلات (3 تا 30 مول)
اتوکسیلات های لوریل الکل (1 تا 40 مول)
اتوکسیلات های Ceto Stearyl الکل (5 تا 80 مول)
Oleyl Cetyl Alcohol اتوکسیلات (2 تا 60 مول)
الیل الکل اتوکسیلات (5 تا 60 مول)
دسیل الکل اتوکسیلات (3 تا 10 مول)
بهنیل الکل اتوکسیلات (5 تا 40 مول)
استریل الکل اتوکسیلات (2 تا 15 مول)
2-اتیل هگزانول اتوکسیلات (2 تا 6 مول)
گلیسیرین اتوکسیلات (3 تا 23 مول)
امولسیونکننده شیمیایی تری گلیسیرید اتوکسیلات از واکنش اکسید اتیلن با تری گلیسیرید مشتق شده طبیعی یعنی روغن کرچک تولید میشود. این امولسیون کننده بنام روغن کرچک اتوکسیله یا PEG 40 Castor oil در بازار شناخته میشود که عامل تسطیح رنگ، کاربرد نساجی آنتی استاتیک، به عنوان دباغی در کاربرد چرم ،حل کننده در کاربردهای دارویی و مراقبت شخصی استفاده میشود.
اتوکسیلات روغن کرچک (5 تا 100 مول)
اتوکسیلات های هیدروژنه روغن کرچک (10 تا 100 مول)
گلایکول اتر اتوکسیلات از دیگر امولسیونکنندههای شیمیایی هستند که کاربردهای وسیعی را به عنوان حلال رزین در پوششهای سطحی و جوهرها پیدا میکنند. این امولسیونکنندهها به عنوان مواد تشکیلدهنده در روغن ترمز هیدرولیک؛ حلالهای رنگ در کاربردهای نساجی و چرم؛ به عنوان حلالهای جفت کننده در انواع فرایندهای شیمیایی و به عنوان واسطه در تولید نرمکنندههایی با ویژگیهای حلالیت بهبود یافته استفاده میشوند.
به دلیل وجود یک الکل و یک گروه اتر در این محصولات، حلالهای عالی بینظیر با محصولات دیگر تولید میکنند. آنها عملاً کاربردهای بی حد و حصری به عنوان حلال پیدا میکنند. آنها به طور کامل در استون، بنزن، تتراکلرید کربن، اتیل اتر و متانول محلول هستند.
محلولهای سیلیکون امولشن در واقع روغنهای سیلیکونی هستند که در یک سیستم آبی پراکنده شدهاند. این امولسیونها به دلیل سهولت کاربرد و آمادهسازی ساده، به ویژه برای ترمیم سطحی مناسب هستند.
در فرایند امولسیونسازی به طور مؤثر ویسکوزیته بالای روغنهای سیلیکونی، کاهش مییابد. هدف اصلی در فرمولاسیون سیلیکون امولشن، بهبود و سادهسازی ارائه، پردازش و کارایی محصول است.
اجزای موجود در امولسیونها، از جمله حامل (معمولاً آب)، سیلیکون و امولسیفایرها، با یکدیگر یا سطوحی که روی آنها اعمال میشود، واکنش نشان نمیدهند. این امر باعث می شود امولسیونها برای کاربردهای پردازش سطح بسیار مناسب باشند، زیرا در مقایسه با خاصیت روغنی که دارند، ویسکوزیته کمتری از خود نشان میدهند.
کار با سیلیکون امولشن بسایر ساده است و کار کردن با آنها از نظر زیستمحیطی نسبت به سیستمهای مبتنی بر حلال ارجحیت دارند و خطرات بهداشتی اضافی در محل کار ایجاد نمیکنند. در صنعت لاستیک و پلاستیک از سیلیکون امولشن به عنوان مواد آزاد کننده و روان کننده استفاده میشود.
سیلیکون امولشن در محصولات تمیز کننده خودرو و خانگی باعث افزایش محافظت، مقاومت، براقیت و قابلیت پخش شدن در پولیش خودرو و پاککنندههای خانگی میشود.
سیلیکون امولشنها را میتوان در سطح مشترک بین اکثر لاستیکها و پلیمرها و زمانی که فلزات در تماس با لاستیک یا پلاستیک هستند استفاده کرد. علاوه بر این، سیلیکونها با موفقیت به عنوان روان کننده داخلی در مواد پلیمری استفاده میشوند.
مواد ترموپلاستیک را میتوان به صورت مکانیکی با سیلیکون امولشن با وزن مولکولی بالا ترکیب کرد تا پلی آمیختهای تولید کند که اصطکاک کم و سیال سیلیکونی با 3 تا 10 درصد پلی آمیخته را نشان دهد. ارزیابی اثر مقادیر مختلف افزودنی سلیکون امولشن با درجههای ویسکوزیته متفاوت بر ضریب اصطکاک پلیاستایرن و نایلون نشان میدهد که مؤثرترین سیالها سیالهایی با ویسکوزیته بالا هستند.
افزایش غلظت سیلیکون منجر به کاهش ضریب اصطکاک میشود. به طور مشابه، افزودن سیلیکون امولشن و PTFE به نایلون، پلی استایرن و پلی کربنات باعث کاهش سایش در مقایسه با افزودن PTFE به تنهایی میشود.
سیلیکون امولشن یا روغنهای سیلیکون، برای چندین دهه به عنوان روانکنندههای عالی برای پلیمرها و لاستیکها استفاده میشوند، زیرا طبیعتاً دارای ضریب اصطکاک بسیار پایینی هستند.
ویسکوزیته روغن سیلیکون و سلیکون امولشن در مقایسه با روغنهای نفتی بسیار کمتر به دما وابسته است. علاوه بر این، سیلیکون امولشنها در برابر اکسیداسیون حرارتی و حملات شیمیایی پایدارتر هستند و میتوانند محافظت ضد خوردگی برای سطوح فلزی ایجاد کنند.
سیلیکون امولشنهای شرکت دکتر کمیکال با برندهای واکر و ال کم بسیار پایدار، قابل رقیق شدن در آب و عمدتاً غیر یونی هستند. آنها به طور ویژه برای استفاده در طیف گستردهای از کاربردها طراحی شدهاند.
ویژگی های سیلیکون امولشن های موجود
ویژگیهای رهایش عالی
در دمای قالب، کربنی و صمغ نمیشود
روی قالبها جمع نمیشود
قطعات قالبگیری شده را تغییر رنگ نمیدهد
مقاومت در برابر سایش سطحی و آبگریزی بالا
براق کننده خوب
پایداری خوب در انجماد و ذوب
سیلیکون امولشنها محصولاتی هستند که در مواقعی استفاده میشوند که کیفیت بالایی در مورد سطح پخت و یا خواص لغزش خوب مورد نیاز باشد. رایجترین کاربرد که سیلیکون امولشن دارد ویژگی رهاسایش یا Release است.
از آنجاییکه سیلیکون امولشنها به شکل رقیق استفاده می شوند و میزان رقیق شدن به پیچیدگی قالب و سختی رهاسازی بستگی دارد. امولسیون رقیق شده روی سطح قالب اسپری، برس یا پاک می شود. از افراط و تفریط باید اجتناب شود.
در صورت استفاده، باید به اندازه کافی خشک شود تا تمام رطوبت از سطح تبخیر شود. استفاده از سیلیکون امولشن آسان و بی خطر است.
سیلیکون امولشن معمولاً با کمک ظرف های اسپری با فاصله تقریباً 3 یا 4 رهاسازی لاستیک قالبگیری شده، برس یا اسپری میشود. سیلیکون امولشنها دارای ویسکوزیته روغن و غلظت روغن متفاوت هستند و همچنین معمولا با آب رقیق شده و مقرون به صرفه میشوند.
خاصیت نچسب سیلیکون امولشن، آنها را به عنوان افزودنیهای ضد گیر و روان کننده مناسب میکند. سیلیکون اموالشن میتوان به عنوان عوامل رهاسازی قالب برای پلاستیکها و پلیمرها مانند زیره یا لاستیکهای کفش لاستیکی و پلی اورتان استفاده کرد.
آنها به طور مستقیم روی قالبها اسپری میشوند تا رسوبات کربن یا لاستیکی موجود در قسمتهای داخلی قالب از بین بروند.
خواص سیلیکون امولشن باعث افزایش براقیت خاصیت انتهایی میشود که از قالب آزاد میشود. با استفاده از سیلیکون امولشن عمر قالب مختل نمیشود و به حفظ ضخامت دیواره در قسمت داخلی قالب کمک میکند.
سیلیکون امولشن همچنین به عنوان روانکننده برای کاهش اصطکاک و به حداقل رساندن تولید گرما بین مواد در تماس طولانی و شدید استفاده میشود. آنها معمولا در تسمه نقاله به عنوان روانکننده و مواد ضد چسبندگی استفاده میشوند و از باقی ماندن حداقل سیلیکون بر روی تسمه اطمینان حاصل میکنند.
از دیگر کاربردهای سیلیکون امولشن در صنعت لاستیک می توان به موارد زیر اشاره نمود:
عامل رهاسازی برای تولید تسمههای لاستیکی
روان کننده برای شیلنگهای لاستیکی
روان کننده برای جلوگیری از سایش و افزایش مقاومت در برابر سایش در برابر لاستیک لاتکس
عامل انتشار در صنعت چاپ
پوششهای چرمی، وینیل و فوم را پوشش میدهد و آب گریزی را بهبود میبخشد
براق کننده تایر و مایع جزئیات خودکار
استفاده از سیلیکون امولشن در فرمولاسیونهای مربوط به مواد پلاستیکی انعطافپذیر پیشنهاد میگردد. تولیدکنندگان این دسته از لاستیکها جهت جلوگیری از غیر همگن شدن فرمولاسیون و در نتیجه آن ایجاد شکنندگی میتوانند از سیلکون امولشن استفاده کنند که باعث نرم کنندگی و انعطاف در محصول نهایی میشود.
همچنین با توجه به محدودیتهای واردات و بازار سیلیکون امولشن، استفاده از بعضی از غلظتدهندهها جهت تنظیم ویسکوزیته مواد اولیه پیشنهاد میشود. با بهینهسازی مقدار سیلیکون امولشن نسبت به مواد دیگر موجود در لاستیک میتوان روانکنندگی و انعطافپذیری را در محصول نهایی بالا برد.
تفاوت اصلی بین ایزوپروپیل الکل و اتانول در نحوه تولید آن هاست، اتانول از نیشکر، گندم یا بیشتر منابع گیاهی ساخته شده است که آن را دوستدار محیطزیست میکند، در حالیکه ایزوپروپیل الکل در فرایند شیمیایی تولید میشود. اتانول به 2 روش تولید صنعتی از طریق هیدراتاسیون اتیلن و تولید بیولوژیکی از طریق تخمیر تولید میشود.
در بعضی از کارهای روزمره میتوان از یکی از آنها استفاده کرد، ایزوپروپیل الکل به عنوان الکلی جهت تمیز کردن سطوح یا رابینگ الکل نیز شناخته میشود. ایزوپروپیل الکل و اتانول هر دو برای ضد عفونی کردن و تمیز کردن بسیار خوب هستند و هیچ اثری از خود باقی نمیگذارند.
ایزوپروپیل الکل میتواند اثراتی روی پلاستیک داشته باشد، بنابراین؛ همیشه قبل از استفاده آن را تست کنید، مثلا مقدار بسیار کمی از آن را با دستمال روی وسیلهای که میخواهید تمیز شود تست کنید. اتانول را میتوان در بخاریهای شومینه اتانولی که ایزوپروپیل قابلیت استفاده ندارد، استفاده کرد.
هر دوی آنها را میتوان به عنوان یک پاککننده چند منظوره استفاده کرد، آنها برای تمیز کردن آینهها بدون لکه عالی هستند، حتی به از بین بردن باکتریها روی نیمکتها، سطوح فولادی ضد زنگ و حتی گیاهان کمک میکنند! ایزوپروپیل الکل و اتانول هر دو در تولید شیشه پاککن استفاده میشوند.
هر دو اتانول و ایزوپروپیل الکل حلالهای آلی بیرنگ و قابل اشتعال هستند. اگرچه ترکیب شیمیایی آنها کمی متفاوت است، اما خواص مشابهی با یکدیگر از خود نشان میدهند. مواد دناتورهکننده اضافه شده به اتانول در محصولات ضدعفونیکننده و پاککنندههای صنعتی، آن را برای مصرف سمی میسازد.
تفاوت ساختاری اتانول و ایزوپروپیل الکل
تفاوت ساختاری بین اتانول و ایزوپروپانول این است که اتانول دارای ساختار مولکولی خطی است در حالیکه ایزوپروپانول دارای ساختار مولکولی منشعب است. هر دو اتانول و ایزوپروپانول حاوی گروههای –OH (هیدروکسیل) به عنوان گروه عاملی خود هستند.
اتانول را اتیل الکل نیز مینامند. نام دیگر ایزوپروپیل الکل، ایزوپروپانول و یا 2-پروپانول است. ایزوپروپیل الکل دارای یک گروه ایزوپروپیل (یک گروه آلکیل منشعب) است که به یک گروه هیدروکسیل (-OH) پیوند دارد. این الکل به عنوان الکل ثانویه طبقهبندی میشود؛ زیرا دو اتم کربن دیگر به اتم کربن متصل به گروه –OH متصل است.
اتانول
الکل اتیلیک که با نام اتانول نیز شناخته میشود، شناختهشدهترین الکل است. ساختار شیمیایی اتانول C2H5OH است. اتیل الکل به طور طبیعی توسط مخمرها هنگام تخمیر قند تولید میشود که از نظر پزشکی به عنوان یکضد عفونی کننده استفاده میشود. اتیل الکل افزودنی متداول به سوخت موتور است. بیش از 98 درصد سوختها در ایالات متحده حاوی اتانول است.
ایزوپروپیل الکل به عنوان “الکل رابینگ” شناخته میشود. ساختار مولکولی آن حاوی یک کربن بیشتر و دو مولکول هیدروژن بیشتر از اتانول است. فرمول آن به صورت C3H7OH نوشته شده است. ایزوپروپیل الکل مانند اتانول، معمولاً به عنوان یک ضد عفونی کننده و ضد باکتری استفاده میشود. ایزوپروپیل الکل همچنین در بسیاری از مواد آرایشی و بهداشتی مانند لوسیونها و شویندههای صورت یافت میشود.
تفاوت اتانول و ایزوپروپیل الکل در ضدعفونی کننده های دست
CDC توصیه میکند که ضدعفونیکنندهای را انتخاب کنید که حداقل 60 درصد الکل اتیل یا ایزوپروپانول داشته باشد و از محصولاتی که حاوی کمتر از 60 درصد هستند اجتناب کنید.
هر دو نوع الکل میتوانند باکتریها، ویروسها و سایر میکروبهایی را که میتوانند شما را بیمار کنند، از بین ببرند. اتیل الکل در از بین بردن طیف وسیعی از ویروسها مؤثر است، اما این شامل هپاتیت A یا ویروس فلج اطفال منبع معتبر نمیشود.
ایزوپروپیل الکل در برابر دستهای از ویروسها به نام ویروسهای بدون پوشش مؤثر نیست، اما در کشتن ویروسهای پوششدار مؤثر است. در مورد ویروس COVID-19 که یک ویروس پوششی است. هر دو نوع الکل در از بین بردن آن مؤثر هستند، اما اتیل الکل ممکن است مؤثرتر باشد. تحقیقات نشان میدهد که اتانول و ایزوپروپیل الکل هر دو ضد ویروس هپاتیت B (HBV) و ویروس هرپس هستند.
در مورد آسیب رساندن به پوست ایزوپروپیل الکل و n-پروپانول آسیب قابل توجهی به وضعیت و عملکرد پوست وارد میکنند، اما اتانول مخاطرهای برای پوست ندارد. اتانول بهترین الکل برای استفاده روی پوست است، به خصوص اگر به طور مکرر از آن استفاده کنید.
ضدعفونیکنندههای دست حاوی ایزوپروپیل یا اتانول در صورت استفاده صحیح برای کودکان یا نوزادان خطرناک نیستند. اما نوشیدن حتی مقادیر کم میتواند منجر به مسمومیت با الکل شود، بنابراین؛ منبع معتبر FDAT توصیه میکند که آنها را در موارد دارویی یا مقوله درمان فقط با نظارت بزرگسالان به کودکان زیر 6 سال بدهید.
اتانول
ایزوپروپیل الکل
اتانول یک الکل با فرمول شیمیایی C2H5OH است.
ایزوپروپانول یک الکل با فرمول شیمیایی C3H8O است.
دسته بندی
اتانول یک الکل اولیه است
ایزوپروپانول یک الکل ثانویه است.
جرم مولکولی
جرم مولی اتانول 46 گرم بر مول است.
جرم مولی ایزوپروپانول 60 گرم بر مول است.
ساختار مولکولی
اتانول ساختاری خطی دارد
ایزوپروپانول دارای ساختار شاخه ای است.
خواص حلال
اتانول یک حلال خوب برای ترکیبات قطبی است.
ایزوپروپانول حلال خوبی برای ترکیبات غیرقطبی است.
تفاوت کاربردی ایزوپروپیل الکل و اتانول
استفاده از ایزوپروپیل الکل در خوشبوکنندههای محیط بیشتر است. به دلیل وزن مولکولی بیشتر ایزوپروپیل الکل نسبت به اتانول، این حلال در فرمولاسیونهای خشوبوکننده فضاهای بسته بیشتر کاربرد دارد. همچنین پخش بوی کمتری نسبت به اتاول دارد.
در صورتیکه اتانول بدلیل پخش بالاتر و سبک بودن نسبت به ایزوپروپیل الکل بیشتر در فرمولاسیونهای ادکلنها و عطرهای مختلف استفاده میشود. در مورد پاککنندههای صنعتی و خانگی بدلیل چرب بودن ایزوپروپیل الکل و قدرت پاککنندگی بالای آن، این الکل برای پاک کردن رنگها و جوهرها استفاده میشود.
به همین دلیل در بسیاری از فرمولاسیونهای پاککننده ایزوپروپیل الکل وجود دارد البته در مخلوط با اتانول و مواد شوینده که بتواند همافزایی بالایی در از بین بردن آلودگی و لکهها داشته باشد.
دکتر کمیکال تامین کننده انواع مواد شیمیایی صنعتی است. شما میتوانید جهت تامین و فروش مواد شیمیایی صنعتی با کارشناسان واحد فروش در ارتباط باشید.
روانکنندههای صنعتی یا روغنهای صنعتی برای کاهش سایش و اصطکاک بر روی قطعات متحرک ماشین مانند چرخدندهها یا بلبرینگها استفاده میشوند. روانکنندهها به عنوان یک فیلم یا لایه میانی بین دو سطح دارای اصطکاک عمل میکنند و حرکت نرم و کارامد را ممکن میسازند.
روغنهای روانکاری مایعاتی با گرانروی پایین هستند که از زنجیرههای بلند پلیمرها و برخی افزودنیها جهت بهبود کارایی روغن و نگهداری از روغن تشکیل شدهاند. آنتیاکسیدانها رایجترین افزودنیها هستند که از اکسید شدن روغن و در نتیجه از خوردگی روغنها جلوگیری میکنند.
گریسها از ترکیب روغنهای معدنی و ترکیب شوندههای دیگری مانند صابونهای پایه لیتیوم ایجاد میشوند. گریسهایی مانند دی سولفید مولیبدن، گرافیت و سایرین ممکن است به برخی غلیظدهندههای ویژه نیاز داشته باشند.
گریس این قابلیت را دارد که با روانکنندههای موجود در روغن مخلوط شود و ضخامت آن را افزایش دهد و روانکننده را قادر میسازد تا ذرات را از سطح جمع کند. گریس میتواند به عنوان یک مانع بین سطح و آلایندههایی که میتواند به ماشین آلات صنعتی آسیب برساند عمل کند.
روانکاری و یا روغن کاری فرایندی است که عملکرد بیشتر ماشین آلات فعلی، عمدتا ماشین آلات صنعتی را تصحیح کرده و بهبود میبخشد. عدم استفاده از روانکنندهها یا روغنهای صنعتی، باعث سایش شدید ماشین آلات صنعتی شده و آسیب جدی به ماشین آلات زده میشود بطوریکه عمر مفید آنها به پایان میرسد و از کار میافتند.
روانکاری جهت تعمیر و نگهداری از ماشین آلات صنعتی امری ضروری است که اصطکاک را کاهش میدهد و در نتیجه از مقاومت بین دو قسمتی که در حال حرکت هستند جلوگیری میکند. با استفاده از روانکارهای صنعتی میتوان سایش قطعات درگیر را کاهش داد و از بالا رفتن دما در اثر سایش جلوگیری نمود که در نتیجه این اقدامات مانع از خوردگی قطعات ماشین آلات صنعتی شد.
روانکاری به دو صورت انجام میشود:
اولین روش روانکاری دستیست که تکنسین با گان روانکننده را بهصورت دستی روی ماشینآلات اعمال میکند. بسیاری از افراد این روش را انجام میدهند، روش روانکاری دستی اغلب منجر به روانکاری ناسازگار و تسریع زمان از کار افتادن دستگاه میشود.
روش بعدی روانکاری خودکار یا اتوماتیک است در این روش مقدار دقیق روغن مورد نیاز به قطعات اعمال میشود. روانکاری اتوماتیک بهتر است، زیرا کارامدتر و سازگارتر با محیط زیست است. استفاده از روش روانکاری اتوماتیک منجر به کاهش هزینههای تعمیر، نگهداری و خرابیها میشود.
انواع روان کننده های صنعتی
روغن دنده – مورد مصرف در صنایع حمل و نقل.
روغن بلبرینگ – قابل استفاده در صنایع مختلف.
روغن موتور – جهت تمیز کاری قطعات متحرک داخل موتورهای صنعتی.
گریسهای مقاوم حرارتی – محافظت در برابر خوردگیو اکسیداسیون.
روغن زنجیر و کابل – برای بهبود عملکرد زنجیر و کابل در تجهیزات کشاورزی.
روغن کمپرسور . مورد مصرف در کمپرسورها.
روغن هیدرولیک . برای ترمزها، پمپها، بیل مکانیکی و سایر سیستمهای هیدرولیک.
روغن کاری دستی در مقابل اتوماتیک
روغن های صنعتی از نظر فیزیکی متفاوت هستند:
پایه های مینرال یا معدنی
این روغنها کاربرد زیادی دارند و از مخلوط کردن هیدروکربنها به دست میآیند که بر روی آنها پالایشهای مختلفی انجام شده است.
پایه های سینتتیک
با واکنش شیمیایی هیدروکربنها و استرهای مصنوعی به دست میآیند.
پایه های نیمه مصنوعی
از مخلوط پایههای معدنی و سینتتیک به دست میآیند.
فاکتورهای انتخاب روانکار صنعتی
اینکه روغن روانکار برای چه سیستمی استفاده میشود مهم است، پس با شناخت تجهیزات و ماشین آلات صنعتی میتوان نوع روغن روانکار را مشخص نمود. عواملی مانند حضور آب، سرعت محور عملیاتی، فشار، درجه حرارات و نوع اصطکاک در انتخاب نوع روانکار در نظر گرفته میشوند.
برای نمونه، برای روانکاری یاتاقانهایی که در سرعتهای پایین و فشار بالا کار میکنند، روانکنندهای با ویسکوزیته روغن پایه بالاتر و قابلیت حمل بار انتخاب میشود. هنگام روانکاری یک یاتاقان در معرض قرار گرفتن بالا با آب، یک روانکننده با شستشوی کم آب و مقاومت در برابر خوردگی بالا انتخاب میشود.
مزایای روان کننده ها
روانکاری صنعتی میتواند مزایای قابل توجهی برای صنایع مختلف داشته باشد:
کاهش زمان توقف
افزایش کارایی ماشین و در نتیجه پایداری
کاهش اصطکاک و سایش
افزایش عمر تجهیزات
تجهیزات و شرایط کاری ایمنتر
کاهش هزینههای نگهداری
حفاظت در برابر خوردگی و اکسیداسیون
اتلاف حرارت
تمیز نگه داشتن قطعات متحرک با انتقال آلایندهها
کاربردهای روغن های صنعتی
روغنهای صنعتی را میتوان در هر صنعتی و در هر کاربردی که از ماشین آلات مکانیکی متشکل از قطعات متحرک استفاده میکند استفاده کرد که شامل صنایع زیر میشوند:
صنعت خودرو – برای بهینهسازی موتور
صنعت هوافضا – برای تجهیزات فرود، محرکها و کنترلهای پرواز
صنعت انرژی – برای پرههای توربین، یاتاقانهای ژنراتور و هیدرولیک
صنایع دریایی – برای سیستمهای دندهای، کمپرسورها و توربینها
صنعت پزشکی – برای ونتیلاتورها و سیلندرهای گاز
صنعت نساجی – برای ماشینهای رنگرزی، موتورها و بخار
یکی از روغنهای صنعتی موجود در فروشگاه دکتر کمیکال “روغن سیلیکون صنعتی” است که میتوانید جهت دریافت مشاوره و خرید آن با کارشناسان دکتر کمیکال تماس بگیرید.
فتالات ها گروهی از ترکیبات شیمیایی هستند که به مواد پلاستیک افزوده میشوند تا دوام و انعطاف آن افزایش یابد. همچنین این ترکیبات گاهی به عنوان حلال یا تثبیت کننده در برخی فرمولاسیونها به کار میروند. فتالاتها ترکیبات نیمه فراری هستند به همین دلیل در گردوخاک خانه و هوای محیط وجود دارند و از طریق تماس با مواد غذایی میتوانند وارد آن شوند.
تماس با این ترکیبات عوارضی دارد که در ادامه این مقاله به بررسی آن میپردازیم.
بسیاری از محصولاتی که در طول روز از آن استفاده میکنیم ممکن است حاوی فتالات باشند، اما متأسفانه گاهی فتالات در برچسب محصول و مواد تشکیلدهنده آن ذکر نشده است. با این حال در نظر داشته باشید محصولاتی که حاوی “عطر” هستند معمولا حاوی فتالات نیز هستند.
یک کلمه ساده “عطر” در قسمت مواد تشکیلدهنده محصولات آرایشی میتواند شامل بیش از 100 مواد شیمیایی مختلف از جمله فتالات باشد.
اگر میخواهید بدانید چه محصولات دیگری که در زندگی روزمره با آنها سروکار داریم، حاوی فتالات هستند و با عوارض و راههای در امان ماندن از آسیب این ترکیبات آشنا شوید، با ادامه این مقاله همراه دکتر کمیکال باشید.
برخی از محصولاتی که با فتالات درست می شوند
شاید متوجه نباشید، اما شما هر روز با بسیاری از محصولات که حاوی فتالات هستند سروکار دارید، از بستهبندی لوازم غذایی گرفته تا ابزار و لوازم کارتان.
اغلب فتالاتها در پلاستیکهای شفاف و انعطافپذیر یافت میشوند. همچنین محصولات مراقبت شخصی مانند لوسیونها و صابونها نیز ممکن است حاوی مقادیر کمی فتالات باشند؛ چراکه ترکیبات فتالات به ماندگاری عطر در این محصولات کمک میکند.
یک مثال دیگر از محصولاتی که حاوی ترکیبات فتالات هستند، خوشبوکنندههای هوا است که تا جایی ممکن بهتر است از مصرف این محصولات خودداری کرد.
علاوهبرآن، سایر محصولات وینیل مانند پردههای حمام، اسباب بازیهای بادی یا پلاستیکی، فرش و موکت و بسیاری محصولات دیگر بر پایه PVC حاوی فتالات هستند.
عوارض فتالات
فتالاتها یکی از شناخته شدهترین مواد شیمیایی مختل کننده غدد درونریز هستند. این بدان معناست که ورود فتالات به بدن ما میتواند به فرایند تولید و توزیع هورمونها در بدن آسیب وارد کند. ترکیبات فتالات که در همهجا یافت میشوند برای زنان باردار و فرزندانشان بسیار مضر هستند. قرار گرفتن در معرض فتالاتها با سرطان سینه، مشکلات رشد، کاهش باروری، چاقی و آسم مرتبط است.
اگرچه برخی مقررات فتالات ها را در محصولات خاصی که به طور خاص برای کودکان تولید میشوند، ممنوع میکند، اما این ترکیبات هنوز هم در بسیاری از محصولات مصرفی به طور گسترده استفاده میشوند.
یک راه خوب برای در امان ماندن از آسیب ناشی از ورود فتالات به بدن، این است که تا جایی که میتوانید از پلاستیک دوری کنید، به ویژه چیزهایی که با آنچه مینوشید و میخورید در تماس است.
به بستهبندی مواد غذایی که میخورید، فکر کنید. از آنجایی که در دمای بالا احتمال آزاد شدن مواد شیمیایی از پلاستیک و نشت آن به مواد غذایی بیشتر است، یکی دیگر از راههای ساده برای جلوگیری از عوارض فتالات، گرم کردن باقیمانده غذا در بشقاب شیشهای به جای استفاده از ظروف پلاستیکی است.
اگر از ظروف پلاستیکی نگهداری مواد غذایی استفاده میکنید، سعی کنید از ظروف با برچسب بازیافت شماره 3 و 7 خودداری کنید. این ظروف بدترین مواردی هستند که باعث نشت مواد شیمیایی به مواد غذایی میشوند. اما ظروف با شماره بازیافت شماره 2 و 5 به طور کلی ایمن هستند، به خصوص اگر فقط برای دمایی پایین مانند یخچال استفاده شوند.
علاوهبراین، به دنبال لوسیونها، صابونها و سایر محصولات مراقبت شخصی باشید که فاقد فتالات هستند. این برچسب در حال حاضر روی بیشتر لوازم آرایشی و بهداشتی دیده میشود؛ زیرا آگاهی مردم در مورد عوارض فتالات و تأثیر آن بر سلامتی بیشتر شده است.
نکته دیگر این است که از محصولات دارای عطر و اسانس تا جای ممکن خودداری کنید. یکی از موارد مهم دیگر این است که از خوشبوکنندههای هوا صرفنظر کنید و به جای آن از راهحلهای طبیعی برای خوشبو کردن فضا استفاده کنید.
ترکیبات فتالات
ترکیبات فتالات شامل دو گروه میشوند. گروه اول شامل مواد شیمیایی است که در انواع پلاستیکها و محصولات مبتنی بر PVC یافت میشود.پ
محصولاتی مانند پردههای حمام کفپوشهای وینیل، مبلمان، ظروف حمل غذا، بستهبندی مواد غذایی پلاستیکی، ظروف پلاستیکی نرم و وسایل پزشکی مانند کیسهها و لولههای داخل وریدی.
نمونههایی از ترکیبات فتالات که جز این گروه هستند، عبارتند از:
دی (2-اتیل هگزیل) فتالات (DEHP) و متابولیتهای اصلی آن مانند مونو-اتیل هگزیل فتالات (MEHP)، مونو-اتیل-5-هیدروکسی هگزیل) فتالات (MEHHP)
دی-n-اکتیل فتالات (DnOP) و متابولیت اصلی آن مانند مونو-(3-کربوکسی پروپیل) فتالات (MCPP) دی ایزونونیل فتالات (DiNP)
گروه دوم فتالاتها در حلالها و برخی محصولات مراقبت شخصی از جمله لوازم آرایشی و بهداشتی، تامپون و سایر محصولات بهداشتی زنانه، عطرها، اسپری مو، لاک ناخن، خوشبوکنندههای هوا و انواع چسب و رنگ کاربرد دارند.
نمونه هایی از این گروه دوم از ترکیبات فتالات عبارتند از:
دی اتیل فتالات (DEP) و متابولیت اصلی آن مونو اتیل فتالات (MEP)
دی متیل فتالات (DMP) و متابولیت اصلی آن مونو متیل فتالات (MMP)
دی بوتیل فتالات (DBP) و متابولیت اصلی آن مونو-n-بوتیل فتالات (MBP)
دی ایزوبوتیل فتالات (DiBP) و متابولیت اصلی آن
مونو ایزوبوتیل فتالات (MiBP)
بنزیل بوتیل فتالات (BzBP) و متابولیت اصلی آن مونو بنزیل بوتیل فتالات (MBzP)
به طور کلی اصطلاح “حلال رنگ” به دستهای از ترکیبات شیمیایی اشاره دارد که عموماً به شکل مایع هستند و برای حل کردن یا تعلیق مواد رنگی بدون تغییر شیمیایی به کار میروند. در رنگها، حلالها اجزای مورد استفاده در فرمول رنگ را حل کرده یا پراکنده میکنند تا رنگ قوام مورد نظر را برای اجرا ایجاد کند و از ایجاد توده یا گلوله جلوگیری کند.
استرهای گلیکول اتر به برخی از رنگهای اسپری اضافه میشوند تا از خشک شدن آنها در هوا جلوگیری شود. تبخیر آهسته این گروه قدرتمند از حلالها به این معنی است که برای مثال، اتومبیلها میتوانند چند لایه رنگ صاف و بیعیب برای پرداخت زیباتر و بادوامتر داشته باشند.
کاربرد حلال رنگ
در صنعت رنگ، حلالهای مختلف نیازهای خاصی را برای تولید محصولاتی با ویژگیهای عملکردی بهینه برآورده میکنند، از جمله رنگهای اسپری که به سرعت خشک میشوند و نازل اسپری را مسدود نمیکنند، جوهرهایی که لکه نمیشوند، رنگهایی که ظاهر خوبی دارند و ماندگاری طولانی دارند، و پاککنندههای قوی که برای کارهای سخت مناسب است.
حلال های هیدروکربنی و اکسیژندار بیش از 50 سال است که مورد استفاده گسترده قرار گرفتهاند و موضوع مطالعات گسترده اثرات بهداشتی و زیست محیطی بوده است.
در برخی موارد، حلالها به طور مستقیم استفاده میشوند (به عنوان مثال، پاک کننده لاک ناخن). در موارد دیگر، حلال بخشی از محصول دیگری است یا در فرایند تولید برای ساخت یک محصول استفاده میشود.
حلال یا رقیق کننده رنگ یک ماده ضروری در هنگام استفاده از رنگهای روغنی است. حلالهای رنگ برای کاهش ویسکوزیته رنگ بهطوریکه بهترین ضخامت و چسبندگی ایجاد شود، فرموله شدهاند. میتوان از حلال رنگ برای پاک کردن رنگ از سطوح مختلف از جمله فلز و چوب استفاده کرد، به علاوه کاربردهای دیگری نیز دارد که در طول پروژهها به کار میآیند.
انواع حلال رنگ
حلال رنگ در دو نوع پایه روغن و پایه آب، وجود دارد. هرکدام از این حلالها نه تنها ترکیب متفاوتی دارند بلکه از نظر سمیت، قدرت و حلالیت نیز متفاوت است. وجه مشترک بیشتر حلالهای رنگ این است که میتوانند به محیط زیست آسیب برسانند، بنابراین؛ برچسبها و دستورالعملهای استفاده از آنها باید به دقت خوانده شوند.
دفع صحیح این محصولات نیز به شدت توصیه میشود. انواع مختلفی از تینرها برای کاربردهای خاص وجود دارد. به یاد داشته باشید که هر نوع رنگ به نوع متفاوتی از حلال نیاز دارد:
لاک تینر فقط برای رنگهای لاکی قابل استفاده است.
حلال رنگهای روغنی مانند تینر را میتوان برای رنگهای روغنی استفاده کرد.
تینر اکریلیک برای رنگهای مبتنی بر آب یا اکریلیک مناسب است.
قوی ترین حلال رنگ چیست؟
قویترین حلال رنگ، تینر لاک است. تینر لاک از چندین حلال از جمله تینرهای سنتی و مواد شیمیایی ساخته شده است. دلیل قوی بودن آن این است که برای رقیق کردن لاک و سایر درزگیرها استفاده میشود.
درزگیرها سختترین انواع پوشش برای رقیق شدن هستند. این به این دلیل است که درزگیرها از مواد شیمیایی و روغنهای غلیظ و قوی ساخته میشوند. با این حال، تینر لاک قوی است و میتواند درزگیرها از جمله درزگیرهای مبتنی بر روغن را نازک کند. از رقیق کننده لاک نیز میتوان برای پاک کردن بقایای رنگ از سطوح مختلف استفاده کرد.
با این حال، رقیقکننده لاک همیشه قویترین نیست! به عنوان مثال، هنگام رقیق کردن رنگهای مبتنی بر آب، رقیقکننده لاک بیفایده است، انتخاب حلال رنگ باید در نظر گرفت فرمول آن است. فرمول تعیین میکند که آیا میتوانید از حلالی خاص برای رنگ مورد نظر استفاده کنید یا خیر.
برای رنگهای مبتنی بر آب، همیشه یک حلال پایه آب انتخاب کنید یا از آب خالص استفاده کنید. برای رنگهای روغنی، همیشه از حلالی استفاده کنید که از رزین، روغن یا تقطیر نفتی به دست میآید.
فاکتور بعدی میزان تبخیر حلال است. حلالهای رنگ به دلیل فرمول شیمیایی خود به سرعت تبخیر میشوند. به عنوان مثال، رقیقکنندههایی که از الکل به دست میآیند به سرعت در هوا خشک میشوند. این میتواند خشک شدن مناسب رنگ را دشوار کند.
اگر حلال رنگ خیلی سریع تبخیر شود، پوشش رنگ به طور یکنواخت خشک نمیشود. بنابراین؛ همیشه به سراغ حلال رنگی بروید که خیلی سریع خشک نمیشود.
علت استفاده از حلال رنگ
شاید بتوان مهمترین علت استفاده از حلال رنگ را موارد زیر دانست:
1) برای کاهش ویسکوزیته رنگ
وظیفه اصلی حلال رنگ کاهش ویسکوزیته رنگ است تا بهترین نتیجه قوام رنگ را به دست آورد. انجام این کار احتمال ایجاد نقص رنگ را کاهش میدهد. همچنین در هنگام استفاده ظاهری صافتر و براقیت بالایی ایجاد میکند. یکی از مهمترین نکات هنگام استفاده از حلال رقیق کننده رنگ این است که تینر رنگ باید با رنگ دمای اتاق مخلوط شود.
2) پاک کردن رنگ از سطوح مختلف
حلال رنگ معمولاً برای تمیز کردن تجهیزاتی مانند برس و غلتک یا حذف رنگ از دیگر سطوح نیز استفاده میشود. برای شروع فرایند تمیز کردن باید زمان کافی به حلال داد تا رنگ را از سطح پاک کند. یک روش ساده هم مخلوط کردن حلال رنگ با مقداری خاک اره است. این مخلوط را روی لکه رنگ پخش کنید و بعد از اینکه حلال رنگ را حل کرد به سادگی آن را پاک کنید.
اگر رنگی که میخواهید پاک کنید تازه است، حلال رنگ و برس سیمی میتواند این کار را انجام دهد. با این حال، اگر رنگ قدیمی یا کاملاً خشک شده است، باید بتوانید آن را با تینر رنگ و یک لیسه پلاستیکی پاک کنید. اگرچه پاک کردن رنگ از روی چوب، ممکن است همچنان لکهای باقی بگذارد که نیاز به کمی سنباده زدن سبک دارد. همچنین حلالهای رنگ گزینه خوبی برای پاک کردن روغن و آلودگی از سطوح مختلف هستند.
3) برای بازیابی رنگ خشک شده
اگر رنگ خشک شده دارید نیاز نیست آن را دور بیندازید فقط کافی است آن را با مقدار کافی حلال رنگ مخلوط کنید تا مجددا قابل استفاده شود.
حلال رنگ روغن
اصطلاح “رقیق کننده رنگ روغن” یا همان حلال رنگ روغن به گروهی از حلالها و یا مخلوط آنها اشاره دارد که میتوانند پوششهای مبتنی بر روغن را حل کرده و ویسکوزیته آنها را کاهش دهند. متداولترین مواد شیمیایی مورد استفاده در حلال رنگ روغن عبارتند از:
همانطور که گفتیم انتخاب یک حلال مناسب برای رنگ روغن در درجه اول به نوع رنگ مورد استفاده و همچنین قوام و زمان خشک شدن مورد نظر بستگی دارد. اما به طور کلی میتوان گفت در بسیاری از موارد برای رنگهای روغنی میتوان از حلال402 (وایت اسپریت) یا ترپنتین به عنوان حلال رنگ روغن استفاده کنید. هر دوی این گزینهها با رنگهای روغنی سازگار هستند و امکان پوشش یکنواخت و زمان خشک شدن سریعتر را فراهم میکنند.
حلال رنگ اکریلیک
اکثر رنگهای اکریلیک موجود در بازار بر پایه آب است، بنابراین؛ حلالهای سادهای مثل آب، الکل دناتوره، استون یا محلول آمونیاک میتوانند به عنوان حلال رنگ آکریلیک عمل کرده، رنگ را رقیق کنند یا آن را از سطوح پاک کنند. با این حال، اینکه کدام یک بهترین عملکرد را دارد، به سطح مورد نظر و نوع رنگ اکریلیک بستگی دارد.
رنگ اکریلیک طبیعتاً یک رنگ محلول در آب است، به این معنی که وقتی با آب مخلوط شود به آرامی حل میشود. در مقایسه، رنگهای روغنی محلول در آب نیستند.
چه چیزی باعث میشود رنگ اکریلیک محلول در آب باشد؛ اما رنگ روغنی نه؟ این مسئله به عامل اتصال درون رنگ بستگی دارد. رنگهای اکریلیک اغلب به امولسیون پلیمری اکریلیک متکی هستند. این ماده خاص همان چیزی است که به رنگ اکریلیک قابلیت حلالیت در آب را میدهد. بنابراین؛ در پاسخ این سؤال که آیا آب بهترین حلال رنگ آکریلیک است باید گفت که بله در اغلب موارد همینطور است.
پرکاربردترین حلالهای رنگ صنعتی عبارتند از بنزن، تولوئن، مخلوط زایلنها ، اتیل بنزن (BTEX) و نفتاهای آروماتیک با فلاش پوینت بالا.
هیدروکربنهای آلیفاتیک شامل هگزان، هپتان، و نفتا میباشد. در رنگها و پوششهای صنعتی، حلالها عمدتاً برای حل کردن یا پخش کردن اجزای مختلف مورد استفاده در فرمولاسیون استفاده میشوند.
پوششهای صنعتی ساخته شده با حلالها تا ۱۰ برابر سریعتر از جایگزینهای کم حلال در دمای اتاق خشک میشوند و رنگآمیزی را سریع و آسان میکنند و مزایای دیگری مانند محافظت طولانیمدت، عملکرد درخشان در شرایط آب و هوایی شدید و بسیاری موارد دیگر نیز دارند.
در ادامه نکاتی را برای یافتن حلالهای هیدروکربنی مناسب رنگهای صنعتی بررسی میکنیم.
هیدروکربنها (مولکولهایی که فقط از اتمهای کربن و هیدروژن تشکیل شدهاند) را میتوان به آلیفاتیک، آروماتیک و مخلوط تقسیم کرد.
حلالهای آلیفاتیک زنجیرههای هیدروکربنی خطی، شاخهای یا حلقوی مانند حلال خالص مانند هگزان هستند. حلالهای آروماتیک دارای یک گروه بنزن (ساختار حلقوی 6 کربنی) مانند تولوئن و زایلن هستند. مخلوطی از ترکیبات هیدروکربن های آلیفاتیک و حلقوی معمولاً به عنوان حلال وایت اسپریت شناخته میشود.
برای خرید حلال وایت اسپریت با کارشناسان فروش دکتر کمیکال تماس بگیرید.
این حلالها، دارای تبخیر بسیار سریع هستند و بنابراین برای پوششهای سریع خشک شونده استفاده میشوند.
مخلوطهای هیدروکربنهای آروماتیک (که گاهی اوقات حلالهای نفتا نامیده میشوند) معمولاً فراکسیونهای نفتی آروماتیک (C9 تا C13) با درجههای مختلف دارای محدودههای جوش ثابت هستند. آنها معمولاً در بسیاری از پوششهای صنعتی به عنوان بخشی از سیستمهای حلال استفاده میشوند. به طور کلی، حلالهای آروماتیک قدرت انحلال بالاتری نسبت به حلالهای آلیفاتیک دارند.
حلال رنگ پلاستیک
رنگ پلاستیک رنگی است که ظاهر پلاستیک مانند براق و انعطاف پذیری به سطح میدهد، به همین دلیل نام آن رنگ پلاستیک است. حلال رنگ پلاستیک آب است و در طیف وسیعی از رنگها موجود است. رنگهای پلاستیکی خیلی سریع خشک میشوند، ظاهر بهتری ارائه میدهند و قدرت پوشش بالایی دارند و با استفاده از آب رقیق میشوند.
نحوه استفاده از حلال رنگ
با گذشت زمان، رنگ غلیظ میشود، بهویژه زمانی که در فضای باز نگهداری شده و در معرض هوای آزاد قرار گرفته باشد. این کار استفاده از رنگ باقیمانده را دشوار میکند. اینجاست که حلال یا تینر رنگ مشکل را حل میکند.
تینر رنگ حلالی است که معمولاً برای رقیق کردن انواع رنگ استفاده میشود. تینر رنگ با رنگ مخلوط میشود تا قوام آن تغییر کند و استفاده از رنگ آسانتر شود.
اگر هنوز در مورد چگونگی استفاده از حلال رنگ سردرگم هستید،در ادامه دستورالعملی برای این کار وجود دارد:
1) حلال رنگ متناسب با نیاز خود را خریداری کنید.
انواع مختلفی از حلال رنگ برای انواع مختلف رنگ وجود دارد. هر نوع رنگ نیاز به نوع خاصی حلال دارد که بتواند قوام آن را تغییر دهد. به عنوان مثال، اگر با رنگ اکریلیک کار میکنید، باید از تینر اکریلیک استفاده کنید. نوع متفاوتی از تینر رنگ با رنگهای روغنی و غیره استفاده میشود.
2) از تکنیک های مختلف برای سطوح مختلف استفاده کنید.
هر نوع رنگی به تکنیک و قوام متفاوتی نیاز دارد تا کیفیت منحصربهفرد آن ایجاد شود. به عنوان مثال، روش اعمال میتواند تفاوت بسیار زیادی در ظاهر رنگ هنگام خشک شدن ایجاد کند. به عنوان مثال، هنگامی که یک سطح بزرگ را رنگ میکنید، بهترین راه استفاده از فرچه رنگ است.
3) اطمینان حاصل کنید که رنگ و حلال رنگ به نسبت درستی مخلوط شدهاند.
یک ظرف بزرگ برای مخلوط خود آماده کنید. رنگ را داخل ظرف بریزید و سپس تینر رنگ را به مقدار مناسب بریزید. هنگام ریختن تینر رنگ از یک چوب برای هم زدن استفاده کنید. به یاد داشته باشید که باید به طور مداوم بررسی کنید که آیا مخلوط به غلظت مناسب رسیده است یا خیر. مهم است که هنگام اضافه کردن تینر مراقب باشید، زیرا نمی واهید رنگ بیش از حد نازک شود.
4) تعداد لایههای مناسب رنگ را اعمال کنید.
تقریباً همیشه یک لایه رنگ کافی نیست. از رنگ رقیق شده با حلال برای اعمال حداقل دو لایه رنگ برای دستیابی به بهترین نتیجه استفاده کنید.فروش حلال های صنعتی رسیدن به بهترین نتیجه باید در انتخاب حلال رنگ مناسب توجه کافی داشت. دو فاکتور مهم در انتخاب تینر رنگ، توجه به ساختار ترکیبی رنگ و حلال مورد نظر و سرعت خشک شدن حلال مورد نظر است.
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 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.
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.
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.
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.
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.
تولوئن که بهعنوان متیل بنزن نیز شناخته میشود، یک ترکیب شیمیایی آلی است. به دلیل وجود اتمهای کربن (C) در فرمول شیمیایی آن، بهعنوان C7H8 نشان داده میشود. علاوه بر این، میتل بنزن یک ترکیب آروماتیک محسوب میشود؛ زیرا یک حلقه بنزن در ساختار شیمیایی آن وجود دارد. وقتی شش اتم کربن (C) وجود دارد که با یک پیوند دوتایی متناوب به یکدیگر متصل میشوند، یک حلقه بنزن یا یک حلقه ششضلعی ایجاد میکند. در مورد Toluene، اتمهای کربن در هر لبه ششضلعی قرار دارند.
ازآنجاکه تولوئن هم یک ترکیب آروماتیک و هم هیدروکربن است، این دستهبندیهای نام ممکن است با هم ترکیب شوند و این ترکیب را به یک هیدروکربن آروماتیک تبدیل میکنند. دلیل اینکه به آن متیل بنزن نیز گفته میشود، به دلیل ساختار شیمیایی تولوئن است که در آن یک گروه متیل وجود دارد که گروه متیل به حلقه بنزن متصل است.
ساختار تولوئن
متیل بنزن، بهعنوان تولول نیز شناخته میشود، یک هیدروکربن آروماتیک است. متیل بنزن یک مایع آبگریز است و محلول در آب نیست و بوی آن مربوط به رقیقکنندههای رنگ است. تولوئن یکی از مشتقات بنزن تک جایگزین است که از یک گروه CH3 متصل به یک گروه فنیل تشکیل شده است. به همین ترتیب، نام سیستماتیک IUPAC آن متیل بنزن است. این ترکیب طبیعی عمدتاً بهعنوان مواد اولیه صنعتی و حلال استفاده میشود.
تولوئن بهعنوان حلال در بعضی از انواع رنگهای تینر دار، سیمان تماسی و چسب هواپیما استفاده میشود و پتانسیل ایجاد آسیب عصبی شدید را دارد. متیل بنزن بهعنوان یک هیدروکربن آروماتیک طبیعی در جانشینی الکتروفیلی واکنش میدهد. ازآنجاکه گروه متیل نسبت به یک اتم هیدروژن در همان موقعیت دارای خاصیت رهایی الکترون بیشتری است، Toluene نسبت به بنزن نسبت به الکتروفیلها واکنشپذیرتر است. این امر به سولفونه شدن و ایجاد p- تولوئن سولفونیک اسید، و کلره شدن توسط Cl2 در حضور FeCl3 برای دادن اورتو و پارا ایزومرهای کلروتولوئن میانجامد.
نکته مهم: زنجیره جانبی متیل در toluene مستعد اکسیداسیون است. متیل بنزن با پتاسیم پرمنگنات برای تولید اسید بنزوئیک و با استفاده از کرومیل کلرید برای تولید بنز آلدئید واکنش میدهد.
گروه متیل تحت شرایط رادیکال آزاد هالوژن دار میشود. بهعنوانمثال، N-bromosuccinimide) NBS) گرم شده با Toluene در حضور AIBN منجر به بنزیل برومید میشود. همین تبدیل با حضور برم عنصری در حضور نور ماورای بنفش یا حتی نور خورشید نیز میتواند تأثیر بگذارد. تولوئن همچنین ممکن است توسط HBr و H2O2 در حضور نور، برم دار شود.
گروه متیل موجود در متیل بنزن تنها با بازهای بسیار قوی تحت هیدرژن زدایی میشود، میزان pKa آن تقریباً تخمین زده میشود. هیدروژناسیون تولوئن، متیل سیکلوهگزان را ایجاد میکند. واکنش نیاز به فشار زیاد هیدروژن و یک کاتالیزور دارد.
توجه داشته باشید که فرمول تولوئن (C7H8)، دارای هفت اتم کربن (C) و هشت اتم هیدروژن (H) است. این معنی است که بهعنوان هیدروکربن طبقهبندی میشود، ترکیبی که فقط حاوی اتمهای کربن (C) و هیدروژن (H) است.
کاربرد تولوئن
کاربردهای تولوئن
متیل بنزن در مواد منفجره
سنتز ماده منفجرهتری نیترو تولوئن نیاز به تولوئن دارد. متیل بنزن به دی نیترو تولوئن نیتراته میشود، و سپس با نیتراته شدن بعدی به ترینیتروتولوئن تبدیل میشود.
متیل بنزن برای تولید فوم
متیل بنزن برای دی نیترو تولوئن نیاز است که برای تولوئن دی ایزوسیانات، استفاده میشود که این ماده برای تولید کفهای پلیاورتان مورداستفاده قرار میگیرد.
متیل بنزن عمدتاً بهعنوان پیشماده بنزن از طریق هیدرودآلکلیلاسیون استفاده میشود.
کاربرد دیگری از تولوئن عدم تناسب آن در تولید مخلوطی از بنزن و زایلن است. وقتی میتل بنزن اکسید میشود، بنزآلدئید و اسید بنزوئیک، دو واسطه مهم است. علاوه بر سنتز بنزن و زایلن، Toluene ماده اولیهای برای تولوئن دی ایزوسیانات (مورداستفاده در ساخت فوم پلیاورتان)، ترینیتروتولوئن (مواد منفجره، TNT) و تعدادی از داروهای مصنوعی است.
خصوصیات تولوئن
تولوئن بهعنوان حلال
تولوئن یک حلال رایج است، بهعنوانمثال در رنگها، رقیقکنندههای رنگ، درزگیرهای سیلیکونی، بسیاری از واکنشگرهای شیمیایی، لاستیک، جوهر چاپی، چسبها، لاکها، برنزههای چرمی و ضدعفونیکنندهها استفاده میشود.
متیل بنزن میتواند بهعنوان تقویتکننده اکتان در سوختهای بنزینی برای موتورهای احتراق داخلی استفاده شود. این ماده با میزان 86٪ حجم، باعث تولید تمام موتورهای توربوشارژ در فرمول یک در دهه 1980 شد، اولینبار توسط تیم هوندا پیشگام شد. 14٪ باقیمانده یک “پرکننده” n-heptane بود که برای کاهش محدودیتهای سوخت در فرمول یک، اکتان را کاهش میداد.
متیل بنزن با 100٪ میتواند بهعنوان سوخت برای موتورهای دو زمانه و چهار زمانه استفاده شود. اما به دلیل چگالی سوخت و سایر عوامل، سوخت بهراحتی تبخیر نمیشود مگر اینکه در دمای 70 درجه سانتیگراد (158 درجه فارنهایت) گرم شود. هوندا با مسیریابی خطوط سوخت از طریق مبدل حرارتی، جذب انرژی از آب موجود در سیستم خنککننده برای گرمکردن سوخت، این مشکل را در اتومبیلهای فرمول یک خود حل کرد.
در سال 2003 در استرالیا، مشخص شد که تولوئن به طور غیرقانونی با بنزین موجود در جایگاههای سوخت برای فروش بهعنوان سوخت وسایل نقلیه استاندارد ترکیب شده است. متیل بنزن فاقد مالیات بر سوخت است، درحالیکه سایر سوختها بیش از 40 درصد شامل مالیات میشوند و حاشیه سود بیشتری برای تأمینکنندگان سوخت ایجاد میکنند.
Toluene بهعنوان ماده مسمومکننده به روشی که توسط تولیدکنندگان ناخواسته استفاده میشود، استفاده میشود. مردم محصولات حاوی تولوئن (مثلاً رنگهای تینری، سیمان چسبی، چسب مدل و غیره) را استفاده میکنند.
کاربرد تولوئن در آزمایشگاه
تولوئن در آزمایشگاه
در آزمایشگاه از Toluene بهعنوان حلال برای نانومواد کربن از جمله نانولولهها و فلوراها استفاده میشود و همچنین میتواند بهعنوان یک نشانگر فلورن مورداستفاده قرار گیرد. رنگ محلول تولوئن C60 به رنگ بنفش روشن است. متیل بنزن بهعنوان سیمانی برای کیتهای پلیاستایرن ریز (با حلکردن و سپس سطوح جوش) مورداستفاده قرار میگیرد، زیرا بسیار دقیق با قلممو قابلاستفاده است و هیچکدام از بخشهای عمدهای از چسب را شامل نمیشود.
بهمنظور استخراج هموگلوبین در آزمایشات بیوشیمی میتوان از متیل بنزن برای شکستن گلبولهای قرمز خون استفاده کرد. تولوئن همچنین بهعنوان خنککننده برای قابلیتهای انتقال حرارت مناسب در تلههای سرد سدیم مورداستفاده در حلقههای سیستم راکتور هستهای استفاده شده است.
این ماده همچنین در فرایند ازبینبردن کوکائین از برگهای کوکا در تولید شربت Coca-Cola استفاده شده بود. متیل بنزن یکی از گروههای سوختی است که در مخلوطهای جایگزین سوخت جت گنجانده شده است. به دلیل داشتن محتوای ترکیبات آروماتیک، بهعنوان یک جت سوخت جت مورداستفاده قرار میگیرد.
متیل بنزن محصول اصلی اصلاح کاتالیزوری است. صنایع شیمیایی به میزان قابلتوجهی بنزن بیشتری نسبت به تولوئن احتیاج دارند، اما تولوئن به دلیل سمیت کم و تعداد اکتان زیاد برای بنزین بدون سرب ترجیح داده میشود. اصلاح کاتالیزوری منبع اصلی این ماده، در ایالات متحده است، اما در اروپای غربی بنزین پیرولیز، منبع اصلی است. درست همانطور که پروپیلن به طور سنتی ارزانتر از اتیلن است، toluene ارزانتر از بنزن است.
هیدرودآلکلیلاسیون به بنزن و عدم تناسب بنزن و زایلن. این عملیات “نوسان” است و هنگامی اتفاق میافتد که اختلاف قیمت کافی باشد. برای مثال، در سال 2002 آنها 70٪ از تولوئن جدا شده از اصلاح کاتالیزوری در ایالات متحده را مصرف میکردند.
تولید جهانی تولوئن در سال 2009 حدود 32 میلیون تن بود؛ اما فقط یک میلیون تن برای مواد شیمیایی مصرف شد. بخش عمدهای از 31 میلیون تن متریک باقیمانده در معرض هیدروالکلیلاسیون و عدم تناسب نسبت به افزایش بنزن و زایلنها قرار گرفتند؛ بنابراین حجم Toluene کوچکترین از هفت ماده شیمیایی اساسی است. اروپای غربی و ایالات متحده تفاوت چشمگیری دارند.
کسری بنزین مازاد در اروپای غربی وجود دارد، ازاینرو تولوئن به بنزین اضافه نمیشود و نفتا برای ترکخوردگی در دسترس است. در عوض Toluene از جریان پیگاس استخراج میشود و به بنزن تبدیل میشود.
مقدار مصرف متیل بنزن در آمریکا و اروپای غربی در شکل زیر استفاده شده است:
بازار جهانی تولوئن
استفاده اصلی تولوئن، جدا از نقش آن در بنزین، بهعنوان منبع ثانویه بنزن است. دومین کاربرد بزرگ آن بهعنوان یک حلال عمدتاً برای پوششها است. این واقعیت که بنزن سرطانزا است، مصرف حلال متیل بنزن را به قیمت بنزن افزایش داده است. این ماده یک حلال اصلی برای پوششهای بر پایه رزینهای آلکیدی اسیدهای متوسط و کوتاه است؛ اما یک حلال بهاصطلاح نهفته برای لاکهای نیترو سلولوز است که بهعنوان حلالهای اولیه به ترکیبات قطبی مانند استرها، کتونها و اترهای گلیکول احتیاج دارند.
بزرگترین خروجی متیل بنزن که در آن خاصیت شیمیایی بهتنهایی دارای ارزش است، بهعنوان ماده اولیه برای مخلوطی از 2،4- و 2،6- تولوئن دی ایزوسیانات (تولیلن دی ایزوسیانات، دی ایزوسیاناتوتولوئن، TDI) است که برای رزینهای پلیاورتان مورداستفاده قرار میگیرد. تقاضای جهانی 1.7 میلیون تن است. هشتاد و پنج درصد از TDI به کفهای انعطافپذیر و 10٪ در پوششها استفاده میشود. TDI تجاری حاوی حدود 80٪ ایزومر 2،4- (ارتو، پارا) و 20٪ ایزومر 2،6- (ارتو، ارتو) است.
Toluene ممکن است به فنل تبدیل شود. همچنین ماده شروع یک مسیر به کاپرولاکتام را فراهم میکند. در واکنشی مشابه با تشکیل آلیل کلرید از پروپیلن، میتوان از گروه متیل تولوئن کلرید ایجاد کرد تا بنزیل کلرید حاصل شود که ممکن است برای کواترن سازی آمینهای سوم مانند لوریل دی متیل آمین برای ایجاد ترکیبات میکروبکش استفاده شود.
کاربرد اصلی آن بهعنوان ماده اولیه برای پلاستیکسازی کوچک PVC، بوتیل بنزیل فتالات است. به نظر میرسد حضور حلقه آروماتیک باعث مقاومت در برابر لکههای کفپوش پلی (وینیل کلرید) میشود. دی کلر شدن گروه متیل تولوئن منجر به بنزال کلرید میشود که در هیدرولیز بنز آلدئید، ماده تشکیلدهنده طعمدهندهها و عطرها را فراهم میکند. این مهمترین مسیر به بنز آلدئید است که همچنین یک محصول جانبی باارزش از روند متیل بنزن به فنل است.
تبدیل تولوئن
میزان مصرف متیل بنزن
متیل بنزن 1,000,000 – 10,000,000 تن در سال در اتحادیه اروپا تولید میشود. در سال 1995، کل میزان Toluene تولید شده در اروپا حدود 2,600,000 تن بود، اما این میزان در سال 2012 به حدود 1,400,000 تن کاهش یافت. میزان مصرف تولوئن در اتحادیه اروپا در اواخر دهه 1990 حدود 2,750,000 تن بود؛ اما در سال 2012 به حدود 1,250,000تن کاهشیافته بود.
تولوئن در سطح جهان بهعنوان ماده اولیه در تولید تعداد زیادی مواد شیمیایی از جمله بنزن، اسید بنزوئیک، نیترو تولوئنها، تولیل دی ایزوسیاناتها و همچنین رنگها، داروها، مواد افزودنی غذایی، پلاستیک و… مورداستفاده قرار میگیرد. در نتیجه، مدت طولانی است که در بسیاری از کاربردها، از جمله پوششها، چسبها، جوهرها، داروسازی و فراوری شیمیایی، Toluene حلال ارجح است. استفاده از متیل بنزن بهعنوان یک واسطه شیمیایی 70-80 درصد از مصرف در اتحادیه اروپا را تشکیل میدهد، درحالیکه استفاده بهعنوان حلال تقریباً 20٪ از کل است.