صنایع پتروشیمی یکی از صنایع در حال رشد است که نقش بسزایی در رشد اقتصادی کشورهای در حال توسعه ایفا میکند. فاضلاب صنعت پتروشیمی طیف گستردهای از آلایندهها مانند هیدروکربنهای نفتی، مرکاپتانها، روغن و گریس، فنل، آمونیاک، سولفید و سایر ترکیبات آلی را در بر میگیرد. این ترکیبات شیمیایی به صورت بسیار پیچیده در آبهای خروجی از صنعت پتروشیمی وجود دارند که به طور مستقیم یا غیرمستقیم برای محیط زیست مضر هستند.
برخی از تکنیکهای مورد استفاده برای تصفیه پسماندهای روغنی / فاضلاب پتروشیمی عبارتند از: فناوری غشاء، تخریب فتوکاتالیستی، فرایند اکسیداسیون پیشرفته، کاتالیز الکتروشیمیایی و غیره.
تصفیه فاضلابصنعت نفت شامل فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی است. غشاهای سرامیکی در تصفیه بسیاری از پسابها، از جمله فاضلاب پتروشیمی، مؤثر بودند؛ اما چالشها در زمینه بهینهسازی، انتخابپذیری، نفوذپذیری، به حداقل رساندن رسوب و صنعتی سازی باقی مانده است.
در بحث فیزیکی و استفاده از غشا، در یکی از نمونهها، غشای پلی وینیلیدین فلوراید با استایرن و استیل سولفات پوشانده شد و غشای اصلاح شده پیوندی پلی استایرن سولفونه شده برای جداسازی روغن و آب تهیه شد.
شار آب خالص غشاء اصلاح شده افزایش یافته و نرخ دفع سوخت دیزل میتواند به 99.8٪ برسد که نشاندهنده کاربرد بالقوه غشا در تصفیه فاضلاب پتروشیمی است. پیش تصفیه آب صنایع پتروشیمی معمولاً به منظور کاهش سطح سمیت پسابهای این صنعت در سیستمهای تصفیه بیولوژیکی استفاده میشود.
راکتورهای اسیدی هیدرولیز برای کاهش سمیت فاضلاب و تغییر در جامعه میکروبی در فاضلاب پیش تصفیه تری متیلول پروپان (TMP) استفاده میشوند. تجزیه بیولوژیکی و تخریب نوری مطلوبترین روش برای تخریب پسابهای آلوده به مواد پتروشیمی است.
با توجه به خصوصیات فاضلاب پتروشیمی میتوان از تصفیه فیزیکی مانند جذب توسط کربن فعال، کوپلیمرها، زئولیت و غیره برای حذف آلایندههای هیدروکربنی فاضلاب پتروشیمی استفاده کرد. تبخیر برای حذف باقیمانده روغن در فاضلاب شور پیشنهاد شده است. فلوتاسیون هوای محلول (DAF) از دیگر روشها برای فاضلابهای حاوی روغن / چربی و همچنین جامدات معلق محسوب میشود که می تواند برای فاضلاب پتروشیمی نیز استفاده شود.
یکی از فاکتورهای مهم در تصفیه آب صنایع پتروشیمی، دمای فاضلاب است. بیشتر آب شیرین یا آب در گردش برای خنک کردن محصولات روغن داغ استفاده میشود تا دمای فاضلاب تخلیه شده بالاتر از دمای معمولی آب باشد. اگر دمای آب بالا باشد ممکن است در برخی موارد صنعتی و بخصوص کشاورزی نتوان آن را مورد استفاده مجدد قرار داد.
به طور مثال اگر قرار باشد از این اب برای سیستمهای خنک کننده آب در گردش استفاده شود، به دلیل اهداف خنککنندگی و بالا بودن دمای خود آب خنککننده هدر رفت انرژی و افزایش مصرف آب را خواهیم داشت و اگر از این آب برای آبیاری زمینهای کشاورزی استفاده شود ممکن است دمای بالای آب به گیاهان و محصولات کشاورزی آسیب برساند.
در مورد آب تخلیه شده، به دلیل افزایش دمای آب، اکسیژن محلول (DO) کاهش مییابد، واکنش شیمیایی و متابولیسم بیولوژیکی تسریع میشود. اگر دما خیلی بالا باشد، حیات موجودات آبزی به خطر میافتد.
فاکتور مهم بعدی رنگ آب است. آب شفاف و بیرنگ نشان دهنده تمیز بودن آب است و در صورت آلودگی رنگ آن تغییر میکند. اگرچه رنگ فاضلاب لزوماً مضر نیست؛ اما اگر فاضلاب در پالایشگاه رنگ داشته باشد، اغلب به این معنی است که آلایندهها باعث تغییر رنگ آب شدهاند. به عنوان مثال، آب شستشو در حالت بازی به رنگ سفید شیری، فاضلاب حاوی گوگرد به رنگ سبز – زرد است. البته رنگی بودن فاضلاب به افراد متخصص این امکان را میدهد که در صورت نشت آلودگی منبع آن را راحتتر پیدا کنند.
تصفیه اولیه، ثانویه و بیلوژیکی فاضلاب پتروشیمی
روشهای کنونی تصفیه فاضلاب پتروشیمی شامل امکان جمعآوری مجزای جریانهای مختلف، مسیریابی و تصفیه است. بسته به غلظت و منبع آلودگی، درجه مراحل تصفیه (الزامی) ابتدایی، ثانویه و مرحله تصفیه سوم مورد استفاده قرار میگیرد.
مراحل تصفیه
روش بهینه
مرحله اولیه
جداکننده API/CPI/PPI، رقیق کننده آب ترش، مخازن بافر
یک تصفیهخانه معمولی فاضلاب پتروشیمی (شکل 1) حاوی یک جریان ورودی است که خوراک را به سیستم میرساند. پس از جداسازی مواد جامد توسط جداسازی مکانیکی، چند مرحله بعدی که شامل فرایندهای مکش اتوماتیک و شناور روغن میشود، روغن را به یک دستگاه انتقال میدهد.
مخزن ذخیره روغن آبی که روغن از آن خارج شده است را به یک سیستم بیهوازی انتقال میدهد و در غیاب هوا توسط میکروارگانیسمها تصفیه میشود. مرحله بعد تصفیه هوازی نام دارد به این معنی که حبابهای هوا طی فرایند هوادهی با آب مخلوط میشوند.
سپس لجنهایی که در کف مخازن ته نشینی ثانویه تهنشین شدهاند، از مخزن خارج شده، و آبگیری میشوند.
لجن آبگیری شده را می توان حذف، خشک کرد و یا سوزاند. جریان نفوذی با کیفیت بالا در نهایت برای استفاده مجدد تخلیه میشود. شکل زیر یک واحد تصفیه فاضلاب پتروشیمی را به صورت شماتیک نشان میدهد.
تصفیه بیولوژیکی شامل اقدامات میکروبهای مختلف برای حذف مواد آلی و تثبیت آلایندههای خطرناک در فاضلاب پتروشیمی است. استانداردهای سختگیرانه زیست محیطی و بازیافت آب برای استفاده مجدد به دلیل هزینه و کارایی حذف آلایندهها، تمرکز را به سمت تصفیههای بیولوژیکی معطوف کرده است.
از آنجایی که ماهیت پسابهای پتروشیمی بسیار پیچیده است، تصفیه بیولوژیکی برای حذف آلایندهها با وجود پتانسیلهای بسیار زیاد همچنان با چالشهایی همراه است. ساختارهای پیچیده مواد شیمیایی حلقهای آروماتیک، چند حلقهای و هتروسیکلیک به عنوان مهارکننده در برابر تخریب بیولوژیکی شناخته شده است.
هضم بیهوازی از مزایای تولید متان به عنوان یک انرژی تجدیدپذیر، نیاز به فضای کمتر و تولید لجن کمتر نسبت به فرایند هوازی برخوردار است. پساب پتروشیمی تصفیه شده در راکتور baffled بیهوازی، sequence batch و راکتور up-flow sludge blanket (UASB) معمولاً استفاده میشود. این نشان میدهد که مواد آلی موجود در فاضلاب پتروشیمی میتوانند به صورت بیهوازی با راندمان حذف بسته به ترکیبات شیمیایی، نوع راکتور، شرایط عملیاتی (دما، نرخ بارگیری و غیره) و منابع فاضلاب حذف شوند.
فرآیند هوازی به دلیل ویژگیهای عملکرد آسان، حساسیت کمتر به اثرات سمی، سرعت رشد بیشتر ارگانیسمها و غیره نسبت به سیستم بیهوازی، بهطور گسترده در تصفیه فاضلاب پتروشیمی استفاده میشود.
راکتورهای هوازی مختلف مانند لجن فعال سنتی، لجن فعال تثبیت کننده تماس، راکتور دسته ای توالی (SBR) که لجن فعال و فیلتر هوادهی بیولوژیکی را اعمال میکند (BAF)، بیوراکتور غشایی (MB)، راکتور بیوفیلم متحرک (MBBR) استفاده میشوند.
فاضلاب پتروشیمی معمولاً حاوی اجزای مختلف آلی و معدنی است که به طور طبیعی در طی فرایندها وجود دارند یا اضافه میشوند و هدف از تصفیه فاضلاب پتروشیمی حذف این آلایندهها است. پساب آلوده به سولفیدها، آمونیاک و سایر مواد شیمیایی در طی فرایند تولید پتروشیمی تولید میشود.
برخی از گیاهان از چاهها برای تزریق فاضلاب به زیر زمین استفاده میکنند که در نتیجه باعث آلودگی سفرههای زیرزمینی و آبهای زیرزمینی میشود که مردم آب آشامیدنی خود را در گذشته تأمین میکردند. بنابراین؛ مدیریت و تصفیه مناسب فاضلاب پتروشیمی برای استفاده مجدد، تخلیه یا دفع نهایی مورد نیاز است.
جمعبندی
خرید مواد شیمیایی برای تصفیه فاضلاب پتروشیمی، یک نیاز ضروری در این صنعت است. به دلیل اینکه این صنعت به طور مستقیم یا غیرمستقیم باعث آلودگی هوا و آب شده و با داشتن فاضلاب خطراتی را به اطرافیان و محیط زیست وارد میکنند. برای خرید مواد مناسب برای تصفیه فاضلاب پتروشیمی، باید به دقت و با استفاده از دانش فنی، مواد شیمیایی مناسب را انتخاب کرد.
دکتر کمیکال انواع مواد اولیه تصفیه آب و فاضلاب مناسب صنعت شما را تأمین میکند. برای استعلام قیمت و دریافت مشاوره تماس بگیرید.
يکی از فرايندهای شیرین سازی گاز طبيعی، جداسازی گازهای اسيدی يا همان شيرين سازی گاز ميیباشد. در طی اين فرايند سولفيد هيدروژن (H2S)، دی اکسید کربن (CO2) و ديگر گازهاي اسيدی مانند سولفيد کربونيل (COS)، مرکاپتان ها (RSH) و دی سولفید کربن (CS2) از گاز طبیعی جدا میشوند.
به طور کلی در صنعت گاز طبيعی، جداسازی سولفيد هيدروژن و دی اکسيد کربن از گاز طبيعی در طی فرایند شيرين سازی، داراي اهميت فراوانی است. دلايلی مانند نيازهای ايمنی و زيست محيطی به سبب سميت بسيار زياد سولفيد هيدروژن و جلوگيری از خوردگی خطوط لوله و تجهيزات انتقال، فراورش و توزيع گاز باعث شدهاند تا جداسازی سولفيد هيدروژن از اهميت و ضرورت خاصی برخوردار شده و نسبت به جداسازی دی اکسيد کربن و ساير ترکيبات اسيدی دارای اولويت گردد.
معمولاً ميزان سولفيد هيدروژن موجود در گاز فراوری شده و مورد استفاده در خط لوله يا برای فروش بايد کمتر از ۴ پی.پی.ام حجمی (ppmv) باشد. بعلاوه محدوده مجاز اکسيد کربن موجود در گاز فراوری شده مورد استفاده در خط لوله يا برای فروش نيز بين ۱ تا ۴ درصد حجمی میباشد.
شیرین سازی گاز طبیعی
مهمترین عوامل فرایند شیرین سازی گاز
ترکيب گاز طبيعی مورد فراورش (بخصوص ميزان و نوع اجزای هيدروکربنی آن)
ميزان و نوع گازهای اسيدی موجود در گاز (بخصوص سولفيد هيدروژن و دی اکسيد کربن)
ميزان جريان گاز مورد فراورش
دما و فشار گاز ترش موجود و گاز شيرينی که به دست میآيد
مشخصات نهايی مورد نظر برای گاز فراوری شده
ميزان هدر رفت حلال و در نتيجه هزينههای حلال جبرانی
تجهيزات جانبی (utility) مورد نیاز برای فرایند
توانايی فرايند در مقابل تغييرات در ميزان و ترکيب خوراک
فرایند شیرین سازی گاز
تاکنون فرايندهای گوناگونی به منظور شيرين سازی گاز طبيعی بر مبنای عوامل مذکور ارائه گرديده است، که به اين گروهها تقسيمبندی می شوند:
فرايندهای جذب توسط “حلال های شيميايی” مانند آمينها
فرايندهای جذب توسط حلالهای فيزيکی مانند سلکسول (Selexol)
فرايندهای جذب توسط حلالهای فيزيکی – شيميايی مانند سولفینول (Solfinol)
فرايندهای بستر خشک، مانند غربالهای مولکولي
فرايندهای بیولوژیکی مانند شل – پاکوس (Shell- Paques)
فرايندهای غشایی
فرايندهای تبديل مستقيم به گوگرد (استفاده از حلالهای اکسید – احیا در فاز مایع)
آمین ها، H2S را در یک فرایند دو مرحله ای حذف می کنند:
گاز در مایع حل میشود (جذب فیزیکی)
گاز محلول که یک اسید ضعیف است با آمینهای قلیایی واکنش میدهد
5 نوع مختلف آمین برای فرایندهای شیرین سازی وجود دارد:
فرايند آبی مونو اتانول آمین (MEA)
فرايند آبی دی اتانول آمین (DEA)
فرايند گلیکول آمین
فرايند آبی تری اتانول آمین (TEA)
فرايند متیل دی اتانول آمین (MDEA)MEA، DEA و MDEA رایج ترین “شیرین سازی گاز با آمین“در صنعت نفت و گاز هستند.
شیرین سازی گاز ترش
شیرین سازی گاز ترش
گاز ترش دارای محتویات گوگردی کاملاً بدبو است که برای تنفس هم بسیار سمی میباشد. ترکیبات دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن با آب منجر به تشکیل اسید سولفوریک و اسید کربونیک میشود. شیرین سازی گاز ترش برای رعایت حد مجاز انتشار مواد آلایندهها به زیست محیطی، پیشگیری از تشکیل هیدرات در دمای پایین کاهش هزینه تقویت فشار گاز و… امری ضروری و مهم به شمار میرود که باید به آن توجه ویژهای داشت.
محتوای H2S در گاز طبیعی را میتوان با واکنش با آمینها کاهش داد. آمینیک پروتون از H2S میپذیرد که اولین گام در تجزیه آن است. واکنش بین آمین و H2S بسیار گرمازا است. صرف نظر از ساختار آمین، H2S با هر دو آمین اولیه، ثانویه و سوم واکنش میدهد.
برای خرید و فروش مواد شیمیایی میتوانید از راههای ارتباطی موجود در سایت با کارشناسان بخش فروش دکتر کمیکال ارتباط برقرار کنید و مواد شیمیایی موردنظر خود را تهیه کنید.
آمین چیست؟ آمین به طور کلی یک گروه عاملی با یک اتم نیتروژن دارای یک جفت تنها است. در ادامه به شرح کامل انواع آمین ها میپردازیم…
آمین یعنی چه؟
آمینها مشتقاتی از آمونیاک هستند که در آنها یک یا چند اتم هیدروژن با یک گروه آلکیل یا آریل جایگزین شده است. بنابراین به ترتیب به عنوان آلکیلامین و آریل آمین شناخته میشوند. به عبارت دیگر آمینها از نظر ساختاری شبیه آمونیاک هستند که در آن نیتروژن میتواند تا 3 اتم هیدروژن را پیوند دهد. ترکیبات نیتروژن متصل به یک گروه کربونیل آمید نامیده میشوند و دارای ساختار R–CO–NR′R″ هستند و از نظر خواص با آمینها متفاوت هستند.
فرمول ساختاری امین ها
مشابه آمونیاک، آمینهای اولیه و ثانویه دارای هیدروژن پروتیک هستند و بنابراین درجهای از اسیدیته را نشان میدهند. در حالی که آمینهای نوع سوم هیچ هیدروژن پروتیکی ندارند و بنابراین دارای درجهای از اسیدیته نیستند.
مقدار pKa برای آمینهای نوع اول و دوم حدود 38 است که آنها را به یک اسید ضعیف تبدیل میکند. در حالی که اگر pKb را بگیریم حدود 4 میشود. این امر باعث میشود آمینها بیشتر بازی باشند. بنابراین، محلول آبی یک آمین به شدت قلیایی است.
Amen یکی از مهمترین دستههای ترکیبات آلی هستند. آمینها را میتوان در بسیاری از ماتریسها، از نمونههای محیطی گرفته تا مواد خام صنعتی، فاضلاب و پسماندها یافت. شناسایی آمینها یک کار چالش برانگیز است و معمولا از تکنیکهای کروماتوگرافی بدین منظور استفاده میشود.
برای آمین های فرار، کروماتوگرافی گازی یک روش مناسب است. برای جداسازی و تشخیص، Amen ابتدا آن را به مشتقات آمین تبدیل میکنند. روش میکرواستخراج فاز جامد نیز به طور فزایندهای برای شناسایی آمینهای فرار کاربرد دارد.
کاربرد آمین
آمینها کاربرد گستردهای در زندگی روزمره ما دارند که از جمله آن میتوان به تصفیه آب، تولید دارو و توسعه حشره کشها و آفتکشها اشاره کرد. آمین در تولید اسیدهای آمینه که بلوک ساختمانی پروتئین در موجودات زنده هستند، نقش دارد. بسیاری از انواع ویتامینها نیز توسط آمینها ساخته میشوند.
سروتونین یک آمین مهم است که به عنوان یکی از انتقال دهندههای عصبی اولیه عمل میکند. این آمین در بدن احساس گرسنگی را کنترل میکند و برای سرعت عملکرد مغز بسیار مهم است. داروهای تسکین دهنده درد مانند مورفین و دمرول که به عنوان مسکن نیز شناخته میشوند از آمینها ساخته میشوند.
انواع آمین
انواع آمین ها
بر اساس نحوه جایگزینی اتمهای هیدروژن با مولکول آمونیاک، انواع آمین ها را میتوان به چهار دسته زیر تقسیم کرد:
آمین نوع اول
در آمین نوع اول یکی از اتمهای هیدروژن مولکول آمونیاک با یک گروه آلکیل یا آریل جایگزین شود. از جمله آن میتوان به ترکیبات متیلامین (CH3NH2) و آنیلین(C6H5NH2) اشاره کرد.
آمین نوع دوم
در آمین نوع دوم دو گروه عاملی آلی جایگزین اتمهای هیدروژن مولکول آمونیاک میشوند. به عنوان مثال ترکیبات دی متیل آمین ((CH3)2NH) و دی فنیلامین ((C6H5)2NH) جز این Amen هستند.
آمین سوم
در آمین نوع سوم هر 3 اتم هیدروژن با گروه عاملی آلی جایگزین میشود که این گروه عاملی جایگزین میتواند یک گروه آریل یا آروماتیک باشد. ترکیبات تری متیل آمین (N(CH3)3) و اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA) از این نوع Amen هستند.
آمین های حلقوی
آمینهای حلقوی در واقع همان نوع دوم یا نوع سوم در ساختار حلقهای آروماتیک هستند. به عنوان مثال ترکیبات پیپریدین ((CH2)5NH) و آزیریدین (C2H5N) آمین حلقوی هستند.
امین نوع اول چیست
آمین نوع اول
آمین نوع اول یا آمین درجه یک آمینی است که در آن گروه آمینه مستقیماً به یک کربن که نمیتواند کربن گروه کربونیل باشد پیوند میخورد. فرمول کلی آمینهای اولیه R-NH2 است (برای آمینهای اولیه آروماتیک گاهی اوقات از فرمول Ar-NH2 استفاده میشود)
آمینهای آروماتیک نوع اول به عنوان ماده اولیه برای ساخت رنگهای آزو استفاده میشود. با اسید نیتروژن واکنش داده و نمک دیازونیوم را تشکیل میدهد که میتواند تحت واکنش جفت شدن قرار گیرد و یک ترکیب آزو تشکیل دهد. از آنجایی که ترکیبات آزو بسیار رنگی هستند، به طور گستردهای در صنایع رنگرزی استفاده میشوند، که از جمله این ترکیبات میتوان به متیل اورانژ اشاره کرد.
آمین نوع دوم یا آمین درجه دو آمینی است که در آن گروه آمینه مستقیماً به دو کربن پیوند میخورد. این کربنها نمیتواند کربنهای گروه کربونیل باشند. ترکیبات دی متیل آمین و دی فنیل آمین نمونهای از آمینهای آروماتیک درجه دو هستند. آمین نوع دوم نسبت به آمین نوع سوم خاصیت بازی بیشتری دارد.
چون آمین نوع سوم، اگرچه دارای سه گروه آلکیل است که میتوانند الکترون به اتم نیتروژن اهدا کنند، اما وجود سه گروه عاملی باعث ازدحام و ایجاد مانع فضایی در اطراف نیتروژن میشود.
این ازدحام فضایی جلوی پروتونه شدن اتم نیتروژن را میگیرد و خاصیت قلیایی آمین نوع سوم را کاهش میدهد. البته در فاز گازی، آمینهای نوع سوم از آمینهای نوع دوم خصلت بازی بیشتری دارند. آمینهای ثانویه معرفهای مهمی برای تشکیل پیوند کربن-نیتروژن هستند که در سنتز آلی و شیمی دارویی کاربرد فراوانی دارد.
امین نوع سوم چیست
آمین نوع سوم
آمین نوع سوم یا درجه سه آمینی است که در آن اتم نیتروژن مستقیماً به سه کربن به جز کربن گروه کربونیل پیوند میخورد. ازجمله آن میتوان به تری متیل آمین و EDTA اشاره کرد. از جمله کاربردهای آمینهای درجه سوم که شامل مشتقات چهارتایی، اکسیدهای آمین و بتائینها است میتوان به پاک کنندهها و ضدعفونی کنندههای خانگی، صنعتی و سازمانی، تصفیه چوب، محصولات مراقبت شخصی، میادین نفتی و تصفیه آب اشاره کرد.
همچنین به طور مستقیم به عنوان واسطه در تولید مواد شیمیایی مختلف مانند روغنهای سوختی، مواد آرایشی، اسید سیتریک و سورفکتانتها و برای ساخت عوامل استخراج فلز، نگهدارندهها و قارچ کشها استفاده میشوند.
در هر صورت اگر سوالی درباره آمین و انواع آمینها داشتید، میتوانید در قسمت کامنتها زیر همین مقاله آن را مطرح کنید. همچنین برای فروش مواد شیمیایی و استعلام قیمت نیز میتوانید با کارشناسان بخش فروش دکتر کمیکال ارتباط برقرار کنید.
سیستم تبادل یونی (IX) در صنایع مختلف برای نرم کردن، تصفیه و جداسازی آب استفاده میشود. اگرچه شیمی واکنشهای تبادل یونی در کاربردهای مختلف متفاوت است؛ اما بهطورکلی میتوان تبادل یونی را یک فرایند تصفیه دانست که در آن یونهای محلول با یونهای دیگری با بار الکتریکی مشابه جایگزین میشوند.
اگر میپرسید که آیا سیستم تبادل یونی برای تأسیسات شما مناسب است، ابتدا باید بدانید “سیستم تبادل یونی چیست و چگونه کار میکند؟” این مقاله توضیح سادهای از نحوه عملکرد فناوری تبادل یونی، آنچه میتوانید از یک سیستم تبادل یونی انتظار داشته باشید و نحوه استفاده از آن را در کاربردهای صنعتی رایج ارائه میدهد:
سیستم تبادل یونی چیست و چگونه کار می کند؟
سیستم تبادل یونی آلایندههای یونی محلول را طی یک فرایند فیزیکی – شیمیایی جدا میکند بطوریکه یونهای نامطلوب با یونهای دیگر با همان بار الکتریکی جایگزین میشوند. این واکنش در یک ستون تبادل یونی درحالیکه جریان آب از یک رزین خاص عبور داده میشود که تبادل یونها را تسهیل میکند، رخ میدهد. یک مثال معمول سیستم تبادل یونی سختی گیر آب است که هدف آن حذف یونهای کلسیم یا منیزیم آب است.
هنگامی که محلول از یک رزین تبادل یونی متشکل از یونهای سدیم غلیظ عبور میکند، یونهای کلسیم و منیزیم به طور مؤثر از محلول جدا شده و توسط رزین نگه داشته میشوند درحالیکه یونهای سدیم از رزین به جریان خروجی وارد میشوند.
یک سیستم تبادل یونی از چه قسمتهایی تشکیل شده است؟
طراحی سیستم تبادل یونی چه از نظر مشخصات فیزیکی و چه از نظر نوع رزین باید متناسب با تأسیسات هر واحد انجام شود. اما بهطورکلی یک سیستم تبادل یونی را میتوان متشکل از اجزای زیر دانست:
رزین تبادل یونی
سیستم توزیع ورودی
سیستم توزیع احیاکننده
عناصر نگهدارنده
PLC، شیرهای کنترل و لولهکشی
رزین تبادل یونی حیاتیترین عامل در طراحی سیستم IX است. ترکیبات موجود در جریان خوراک ورودی و همچنین سایر شرایط فرایند، شکل هندسی، اندازه و مواد شیمیایی مورداستفاده در رزین تبادل یونی را تعیین میکنند.
طبق تعریف، یونها اتمها یا مولکولهای باردار هستند. هنگامی که یک ماده یونی در آب حل میشود، مولکولهای آن به کاتیونها (ذرات با بار مثبت) و آنیونها (ذرات با بار منفی) تجزیه میشوند. با بهرهگیری از این ویژگی، سیستم تبادل یونی به طور انتخابی مواد یونی را بر اساس بارهای الکتریکی آنها جایگزین میکند.
این کار با عبوردادن محلول یونی از یک رزین تبادل یونی انجام میشود که بهعنوان ماتریکسی عمل میکند که در آن واکنش تبادل یونی انجام میشود.
معمولاً رزینهای تبادل یونی ریزدانههای ریز متخلخلی هستند که بهصورت یک غشای ورقهمانند در دسترس هستند. رزینهای تبادل یونی از پلیمرهای آلی مانند پلیاستایرن ساخته میشوند که شبکهای از هیدروکربنها را تشکیل میدهند که تعداد زیادی از گروههای قابل یونیزاسیون را بهصورت الکترواستاتیکی به هم متصل میکنند.
همانطور که جریان پساب ورودی از رزین تبادل یونی عبور میکند، یونهای آزاد در سطح رزین با یونهایی با میل ترکیبی بالاتر برای مواد رزین جایگزین میشوند. باگذشت زمان، رزین با یونهای آلاینده اشباع میشود و باید بازسازی یا شارژ شود. این کار با شستشوی رزین با یک محلول احیاکننده انجام میشود.
این محلول احیاکننده به طور معمول از نمک غلیظ، اسید یا محلول بازی تشکیل شده است. درواقع محلول احیاکننده، واکنش تبادل یونی را با پرکردن کاتیونها یا آنیونهای روی سطح رزین و رهاکردن یونهای آلاینده در فاضلاب معکوس می کند.
سیستم تبادل یونی چه آلایندههایی را حذف می کند؟
رایج ترین کاربرد تبادل یونی نرم کردن زئولیت سدیم است، اگرچه کاربردهای رایج دیگری مانند تولید آب با خلوص بالا، رقیق کردن و حذف فلزات نیز دارد. سیستم تبادل یونی میتواند یک استراتژی بسیار مؤثر برای حذف آلایندههای محلول باشد، اگرچه رزینهای تبادل یونی باید بادقت بر اساس مواد موجود در جریان خوراک انتخاب شوند که در ادامه مقاله به بررسی این موضوع میپردازیم.
انواع رزین تبادل یونی و کاربردهای رایج آن
رزینهای تبادل یونی آلایندهها را بر اساس بار الکتریکی آنها هدف قرار داده و حذف میکنند. به جز چند مورد استثنا معمولاً، رزینهای کاتیونی یونهای مثبت را تعویض میکنند، درحالیکه رزینهای آنیونی یونهای منفی را تعویض میکنند.
انواع اصلی رزین تبادل یونی و کاربردهای متداول آنها در زیر مشخص شده است:
رزین کاتیونی
مبدلهای کاتیونی را میتوان بهعنوان رزینهای کاتیونی اسید قوی (SAC) یا رزینهای کاتیونی اسید ضعیف (WAC) طبقهبندی کرد، که هر دو به طور گسترده برای املاحزدایی استفاده میشوند.
رزینهای SAC نیز معمولاً برای نرم کردن استفاده میشوند، درحالیکه رزینهای WAC برای کاربردهای دی آکالیزاسیون استفاده میشوند. آلایندههای حذف شده توسط رزینهای کاتیونی معمولاً عبارتاند از:
کلسیم (Ca2+)
کروم (Cr3+ و Cr6+)
آهن (Fe3+)
منیزیم (Mg2+)
منگنز (Mn2+)
رادیوم (Ra2+)
سدیم (Na+)
استرانسیوم (Sr2+)
رزین کاتیونی اسیدی قوی (SAC)
رزینهای کاتیونی اسیدی قوی اغلب بهترین انتخاب برای اهداف سختی گیری و دمینرالیزاسیون آب هستند. رزینهای SAC روشی نسبتاً ایمن و مقرونبهصرفه برای حذف سختیهای رسوب ساز مانند کلسیم و منیزیم هستند، و با محلول نمک غلیظ مانند محلول نمک کلرید سدیم احیا میشوند.
رزین کاتیونی اسیدی ضعیف (WAC)
رزینهای کاتیونی اسیدی ضعیف یک انتخاب مقرونبهصرفه برای کاربردهای دی آلکالیزاسیون هستند که در آن آب خوراک دارای نسبت بالایی از سختی به قلیاییت است. رزین WAC این کار را با حذف کاتیونهای دوظرفیتی (مانند کلسیم) و جایگزینی آنها با هیدروژن/سدیم بسته به شرایط فرایند انجام میدهد. بسته به نیاز فرایند، فرایند تبادل یونی ممکن است با گاززدایی و یا تنظیم pH ادامه پیدا کند.
مبدلهای آنیونی را میتوان به دودسته رزینهای آنیون پایه قوی (SBA) یا رزینهای آنیون پایه ضعیف (WBA) طبقهبندی کرد. رزینهای SBA اغلب برای دمینرالیزاسیون استفاده میشوند، درحالیکه رزینهای WBA اغلب برای جذب اسید استفاده میشوند. آلایندههای حذف شده توسط رزینهای آنیونی معمولاً عبارتاند از:
آرسنیک
کربناتها (CO3)
کلریدها (Cl–)
سیانید (CN–)
فلوراید
نیتراتها (NO3)
پرکلرات (ClO4-)
آنیون سولفونات پرفلوروکتان (PFOS)
پرفلوروکتانوئیک اسید (PFOA)
سیلیس (SiO2)
سولفاتها (SO4)
اورانیوم
رزین آنیونی پایه قوی (SBA)
رزینهای آنیونی پایه قوی انواع مختلفی دارد که هرکدام برای یک کاربرد خاص مناسب هستند. رزینهای SBA برای حذف سیلیس، بهویژه برای جریانهایی با محتوای اسید معدنی آزاد کم (FMA) خوب هستند. از دیگر کاربردهای عالی رزینهای SBA میتوان به حذف اورانیوم اشاره کرد.
رزینهای SBA برای حذف نیتراتها (NO3) نیز مؤثر هستند، اگرچه اگر آب خوراک حاوی غلظتهای بالایی از سولفات باشد، ممکن است بازدهی آن به دلیل چرخههای احیای بیش از حد به خطر بیفتد. در نهایت، رزینهای SBA میتوانند به هالوژنها نیز متصل شوند.
رزین آنیونی پایه ضعیف (WBA)
رزینهای آنیونی پایه ضعیف برای کاربردهای یونیزاسیون که در آن حذف دیاکسیدکربن (CO2) و/یا دیاکسید سیلیکون (SiO2) موردنیاز نیست، مؤثر هستند. رزینهای WBA برای جذب اسید نیز مؤثر هستند، زیرا برای خنثیکردن اسیدهای معدنی قوی کار میکنند.
رزینهای تخصصی
درحالیکه رزینهای تخصصی تبادل یونی برای کاربردهای صنعتی خاص بسیار مؤثر هستند، اما هزینه بسیاری دارند. بهعنوانمثال، رزینهای کیلیت به طور گسترده برای کنترل غلظت و حذف فلزات مانند کبالت (Co2+) و جیوه (Hg و Hg2+)در محلولهای رقیق استفاده میشود. به طور مشابه، رزینهای تبادل یون مغناطیسی (MIEX) اغلب برای حذف مواد آلی طبیعی از آب خوراک استفاده میشوند.
رزین کیلیت ساز
رزینهای کیلیت برای حذف و یا بازیافت فلزات از محلولها، از جمله محلولهایی با غلظت بالای جامدات محلول، مؤثر هستند. کاربردهای رزین کیلیت شامل تصفیه آبنمک سدیم (Na)، پتاسیم (K) و لیتیوم (Li) برای تغذیه سلولهای الکتروشیمیایی، هیدرومتالورژی، غلظت فلزات و بازیابی فلزاتی مانند کادمیوم (Cd)، کبالت (Co)، نیکل (Ni) است. و مس میشود.
آیا تأسیسات شما به سیستم تبادل یونی نیاز دارد؟
سیستم تبادل یونی معمولاً در صنایع مختلف بهویژه صنایع شیمیایی و پتروشیمی، نیرو، معدن و فلزات، مواد غذایی و آشامیدنی، داروسازی، شهری، نیمههادیها و غیره استفاده میشود. تبادل یونی میتواند یک راهحل کارآمد برای کاربردهای مختلف از جمله نرم کردن آب، تصفیه، جداسازی و پیشتصفیه برای محافظت از تجهیزات پاییندست و بهبود بازده عملیاتی باشد.
اگر به دنبال راهبردهای پیشتصفیه مقرونبهصرفه یا جداسازی تخصصی هستید، ممکن است از خود بپرسید “آیا تأسیسات صنعتی شما نیز به سیستم تبادل یونی نیاز دارد؟” سیستم تبادل یونی ممکن است برای واحد صنعتی شما مناسب باشد اگر:
واحد صنعتی شما نیاز به کاهش سختی دارد.
سخت به آبی اطلاق میشود که محتوای مواد معدنی محلول بالایی دارد که معمولاً از یونهای کلسیم و منیزیم تشکیل شده است. درحالیکه محتوای معدنی برای آب آشامیدنی قابلقبول و حتی ارجح است، سختی باعث تشکیل رسوب آسیبرسان بر روی تجهیزات صنعتی مانند بویلرها، برجهای خنککننده و لولهها میشود.
نرمکننده تبادل یونی برای کاهش سختی مؤثر است، بهخصوص اگر تأسیسات شما از دیگهای فشار پایین استفاده می کند. نرمکننده تبادل یونی از رزینهای SAC برای تبادل یونهای سختی با سدیم استفاده می کند. این بدان معنی است که نرمکننده تبادل یونی با محلولهای نمک نسبتاً ایمن و کمهزینه بازسازی میشود.
بااینحال، برای جلوگیری از چرخههای بازسازی بیش از حد و زمانهای غیرضروری، نرمکننده تبادل یونی برای مواردی با مواد جامد محلول کم (TDS) مناسبتر است، درحالیکه سایر فناوریها، مانند نرمکننده آهک، عموماً برای تصفیه آب با غلظتهای سختی بالا مناسبتر هستند.
تبادل یونی آب با خلوص بالا تولید میکند که ممکن است انتخاب مناسبی برای تصفیه آب خوراک برای دیگهای بخار فشار بالا یا برای سایر کاربردها در صنایع شیمیایی، برق، الکترونیک، هستهای یا سایر صنایع باشد. در مقایسه با نرمسازی تبادل یونی، دمینرالیزاسیون تبادل یونی شامل فرایند چندمرحلهای پیچیدهتر است.
در مرحله اول، جریان از طریق یک رزین تبادل کاتیونی برای حذف سختی، سدیم و سایر فلزات عبور داده میشود و در مرحله دوم، جریان با رزین تبادل آنیونی تصفیه میشود که آنیونهایی مانند کربنات، کلرید، سیلیس و سولفات در برخی موارد، را حذف می کند.
مرحله سوم برای کاهش قلیاییت جریان اضافه میشود. علیرغم هزینههای اضافی که این سیستم چندواحدی دارد، سیستم تبادل یونی اغلب روش استانداردی برای تأمین نیاز به آب با خلوص بالا است.
تأسیسات شما نیاز به کاهش قلیاییت دارد.
قلیایی بودن یا وجود دیاکسیدکربن محلول (CO2)، بیکربنات (HCO3)، کربنات (CO3)، یا هیدروکسیل (OH) در آب، تأثیر منفی بر فرایندهای حرارتی بالا، مانند کف کردن بیش از حد در بویلرها دارد. آلایندههای قلیایی میتوانند باعث رسوبگذاری و خوردگی پرهزینه در بویلرها، لولهکشیها و سایر تجهیزات شود. حذف قلیاییت میتواند عمر تجهیزات را طولانیتر کند و در هزینههای عملیاتی پاییندستی صرفهجویی کند.
در تأسیسات خود نیاز به حذف فلزات دارید.
سیستمهای تبادل یونی اغلب برای جداسازی فلزات از محلولهای رقیق استفاده میشود، واقعیتی که روزبهروز در میان صنایع الکترونیک، نیمهرساناها و معدن و فلزات بیشتر رواج مییابد. بسته به پیچیدگی فرایند یا جریان پساب، تبادل یونی را میتوان برای جداسازی مؤثر فلزات مختلف از جمله کادمیوم، کروم، مس، سیانید، سرب، طلا، جیوه، نقره و روی استفاده کرد.
اگر واحد صنعتی شما به دنبال راههایی برای بازیابی فلزات باارزش از جریانهای پساب یا برآوردهکردن الزامات زیستمحیطی تخلیه فلزات است، تبادل یونی ممکن است یک راهحل ایدهآل باشد.
به دنبال افزایش بازدهی فرایند صنعتی خود هستید.
فیلتراسیون غشایی اغلب میتواند همان آلایندههای تبادل یونی را حذف کند، بااینحال، غشاها فاقد انتخابپذیری تبادل یونی هستند. باتوجهبه این که تبادل یونی میتواند یونهای خاصی را برای حذف، هدف قرار دهد درحالیکه مواد مطلوب را در محلول باقی گذارد، اگر مرکز شما به دنبال بهینهسازی بازده محصول است، تبادل یونی میتواند یک استراتژی جداسازی ارجح باشد. بهعنوانمثال، در صنایع غذایی و نوشیدنی، تبادل یونی را میتوان برای حذف رنگها، طعمها و بوهای نامطلوب، بدون حذف ضایعات غیرضروری محصول، به کاربرد.
مشکلات رایج سیستم تبادل یونی
سیستم تبادل یونی (IX) میتواند راهحلی کارآمد برای نیازهای مختلف کانیزدایی، و تصفیه فاضلاب باشد. در واقع، سیستم تبادل یونی مزایای متعددی نسبت به عملیات شیمیایی دارد، زیرا معمولاً به فضای کمتر، نیروی کار کمتر، عدم دفع لجن و هزینههای عملیاتی کمتر نیاز دارند.
درحالیکه چنین مزایایی جذاب هستند، ممکن است این سوال مطرح شود که مشکلات رایج در تبادل یونی چیست و چگونه آنها را برطرف کنیم؟ این مقاله به بررسی شرایط و مسائل کلیدی که کارایی کلی مقرونبهصرفه بودن سیستمهای تبادل یونی را به خطر میاندازد، و همچنین برخی از استراتژیهای مفید برای اصلاح این مشکلات تبادل یونی میپردازد.
مشکلات رایج تبادل یونی عبارتاند از:
رسوب رزین
رزینهای تبادل یونی با نگهداشتن یونهای باردار الکتریکی کار میکنند. بااینحال، برخی از آلایندهها میتوانند به رزین متصل شوند و از انجام واکنشهای تبادل یونی بیشتر جلوگیری کنند. تا زمانی که این مشکل اصلاح نشود، رزین آلوده کیفیت پساب را به خطر میاندازد و گروههای عاملی یونی را نمیتوان بهراحتی از طریق یکچرخه بازسازی طبیعی بازسازی کرد.
آلایندههایی که اغلب در رسوب رزین نقش دارند عبارتاند از:
آلومینیوم
یونهای عامل سختی
آهن
منگنز
عوامل میکروبیولوژیکی
روغن
مواد آلی
سیلیس
سولفات
راهحلهای ممکن
اگرچه رسوب رزین عملکرد سیستم تبادل یونی را کاهش میدهد، اما اغلب با اقدامات مناسب میتوان این مشکل را برطرف کرد. بهطورکلی، ترکیبات قلیایی برای حذف رسوبها از رزین آنیونی استفاده میشوند، درحالیکه اسیدها یا عوامل کاهنده قوی برای حذف رسوبها از رزینهای کاتیونی استفاده میشوند.
به طور مشابه، سورفکتانتها معمولاً برای تمیزکردن روغن از رزینهای آلوده استفاده میشوند، اگرچه لازم است در انتخاب سورفکتانتی که بهخودیخود رزین را آلوده نکند، دقت شود. رسوب آلی هم بسیار رایج است و هم اصلاح آن نسبتاً دشوارتر است. استراتژیهای پیشگیرانه برای رسوبگیری آلی شامل پیش کلره و شفافسازی، فیلتراسیون کربن فعال، اعمال تبادل یونی چندمرحلهای با رزینهای پایه ضعیف و قوی و استفاده از رزینهای ویژه تبادل یونی است.
اکسیداسیون رزین
رزینهای تبادل یونی از پلیمرهای شبکهای تشکیل شدهاند که قادر به مقاومت در برابر انواع مواد هستند. بااینحال، آنها در برابر عوامل اکسیدکننده، مانند نیتراتها، پراکسیدها، ترکیبات هالوژن، کلر، و ترکیبات هیپوکلریت و غیره آسیبپذیر هستند. هنگامی که اکسیدانها در جریان خوراک وجود دارند، پلیمرهای رزین تبادل یونی را تجزیه میکنند و باعث تغییر شکل و فشردهشدن آنها در طول زمان میشود.
این فشردگی جریان مایعات را از طریق بستر رزین مسدود می کند که میتواند کارایی کلی واحد تبادل یونی را به خطر بیندازد و به دلیل کانالی شدن در بستر رزین منجر به کیفیت ناسازگار پساب شود.
راهحلهای ممکن
درحالیکه آسیب اکسیداسیون به رزینهای تبادل یونی قابلبرگشت نیست، میتوان از طریق اقدامات پیشتصفیه مختلف از آن جلوگیری کرد. اقدامات پیشگیرانه رایج برای جلوگیری از اکسیداسیون شامل استفاده از فیلتراسیون کربن فعال، تابش اشعه ماورایبنفش، یا پیشتصفیه شیمیایی از طریق استفاده از یک عامل کاهنده است.
تجزیه حرارتی رزین
دمای بسیار بالا یا پایین میتواند به طور دائمی کارایی رزین تبادل یونی را به خطر بیندازد. باگذشت زمان، تخریب حرارتی ساختار مولکولی رزین را تغییر میدهد بهطوریکه دیگر نمیتواند به گروههای عاملی یونها که کلید واکنش تبادل یونی هستند، متصل شود و در نتیجه عملکرد عملیاتی و عمر محصول کوتاهتر میشود.
راهحلهای ممکن
ظرفیت رزین تبادل یونی رابطه معکوس با دما دارد، بنابراین مهم است که دما عملیاتی توصیه شده و سایر شرایط فرایند را در نظر بگیرید تا تخریب حرارتی در طول زمان به حداقل برسد. بهطورکلی، رزینهای کاتیونی نسبت به رزینهای آنیونی در برابر تخریب حرارتی مقاومتر هستند، اگرچه هر دو بهطورکلی میتوانند در برابر کاربردهای کوتاه گرمای زیاد برای استریل کردن گاهبهگاه یا اهداف دیگر مقاومت کنند.
درحالیکه قرارگرفتن طولانیمدت در معرض دماهای شدید معمولاً به معنای عمر مفید کمتر رزینهای تبادل یونی است، در برخی موارد هزینههای جایگزینی مکرر رزین ممکن است همچنان از هزینههای انرژی و تجهیزات موردنیاز برای کنترل دما بیشتر نباشد.
سایر مشکلات مکانیکی و عملیاتی رزین تبادل یونی
انواع مختلفی از مشکلات مکانیکی، طراحی و عملیاتی وجود دارد که میتواند بر عملکرد سیستم تبادل یونی تأثیر منفی بگذارد؛ زیرا به تخریب زودرس رزین کمک میکند و کارایی آن را با مشکل مواجه می کند. این مشکلات معمولاً عبارتاند از:
احیای ناقص رزین
اگر محلول احیاکننده رزین به طور نادرست انتخاب شود، عملکرد سیستم تبادل یونی کمتر از حد مطلوب خواهد بود. توجه به دستورالعملهای سازنده برای غلظت احیاکننده، زمان کاربرد و کنترل جریان میتواند از بروز چنین مشکلاتی جلوگیری کند و عملکرد سیستم تبادل یونی را تضمین کند.
کانال سازی
کانالسازی زمانی اتفاق میافتد که مایعات به طور ناهموار از رزین عبور میکنند، در نتیجه مسیرهایی را ایجاد میکنند که منجر به تخلیه ناهموار رزین و نفوذ محلول تصفیهنشده به جریان خروجی میشود. کانالکشی میتواند ناشی از نرخ جریان نادرست، خرابی مکانیسم توزیعکننده، شستشوی معکوس ناکافی و مسدودشدن مواد جامد محلول یا دانههای رزین آسیبدیده باشد.
ازبینرفتن یا مهاجرت رزین
ازبینرفتن رزین زمانی اتفاق میافتد که دانههای رزین از یک ستون تبادل یونی خارج میشوند یا از یک ظرف به ظرف دیگر جریان مییابند. دلایل متعددی برای ازدستدادن رزین وجود دارد، از جمله شستشوی معکوس بیش از حد و خرابیهای مکانیکی در سایر تجهیزات نگهداری رزین.
ازبینرفتن رزین همچنین ممکن است ناشی از تکهتکهشدن دانههای رزین به دلیل قرارگرفتن در معرض دماهای بالا، کلر و یا شوک اسمزی باشد که به ذرات رزین اجازه میدهد حتی از صفحههای نگهدارنده دستنخورده عبور کنند. این موضوع ظرفیت و کارایی کلی سیستم را کاهش میدهد. بهعنوانمثال، در سیستمهای دمینرالیزاسیون، مهاجرت رزین کاتیونی به واحد آنیون میتواند منجر به نشت سدیم و زمان شستشوی اضافی شود.
کدام سیستم تبادل یونی برای واحد صنعتی شما مناسب است؟
به دلیل ویژگی منحصربهفرد برای هدف قراردادن انتخابی آلایندههای خاص، سیستم تبادل یونی (IX) میتوانند راهحل بسیار کارآمد برای جداسازی و تصفیه جریانهای پساب باشد. اگرچه سیستم تبادل یونی بیشتر برای فرایندهای نرمکننده مورداستفاده قرار میگیرد، اما به طور گسترده برای رسوبزدایی، خالصسازی، حذف فلزات و سایر مصارف تخصصی دیگر نیز استفاده میشود.
باتوجهبه اثربخشی تبادل یونی برای کاربردهای بسیار متنوع، شناسایی سیستم تبادل یونی ایدهآل برای نیازهای شما میتواند یک موضوع چالشبرانگیز باشد. اگر به فکر اضافهکردن یک سیستم تبادل یونی جدید به سیستم تصفیه خود یا ارتقای یک سیستم قدیمی هستید، ممکن است بپرسید “چگونه بهترین سیستم تبادل یونی را برای تأسیسات صنعتی خود انتخاب کنم؟” خواه اهداف شما شامل کاهش هزینههای عملیاتی، کاهش ضایعات محصول یا افزایش کارایی باشد، در ادامه این مقاله عوامل کلیدی را که باید در هنگام ساخت یک سیستم تبادل یونی در نظر بگیرید، را بررسی میکنیم.
فرایندهای خود را بشناسید.
تبادل یونی یک استراتژی جداسازی انتخابی است، به این معنی که میتوان از آن برای هدف قراردادن آلایندههای یونی خاص در محلول استفاده کرد. بهترین سیستم تبادل یونی باید باتوجهبه جریان فرایند شما، سطح خلوص موردنظر و هزینههای مربوط به راهاندازی و نگهداری سیستم تصفیه شما طراحی شود. درحالیکه در ظاهر ساده به نظر میرسد، اما این متغیرها پیچیده و به هم مرتبط هستند، و تأثیر زیادی در انتخاب بهترین فناوری تبادل یونی برای نیازهای شما دارند.
از چه نوع رزین تبادل یونی باید استفاده کرد؟
یک واحد تبادل یونی از نظر مکانیکی بسیار ساده است، اساساً از ستونی تشکیل شده است که حاوی مواد خاصی به نام رزین تبادل یونی است. تمام کار یک سیستم تبادل یونی توسط رزین انجام میشود که بهعنوان بستری برای تسهیل تبادل یونهای دارای بار یکسان عمل می کند. درحالیکه رزین تبادل یونی میتواند سرمایهگذاری اولیه قابلتوجهی را در پی داشته باشد، اما رزینهایی که بهدرستی نگهداری میشوند میتوانند عمر طولانی ۴ تا ۱۰ سال داشته باشند.
بهترین طراحی سیستم تبادل یونی، شرایط فرایند و محتویات جریان خوراک را در نظر میگیرد تا هزینههای عملیاتی و زمان خرابی مرتبط با چرخههای بازسازی را به حداقل برساند و عمر قابلاستفاده رزین را به حداکثر برساند.
ترکیبات رزین تبادل یونی
رزین تبادل یونی از پلیمرهایی که به شکل ریزدانهها و به طور معمول غشاهای ورقه مانندی که در فرایند الکترودیونیزاسیون استفاده میشوند، ساخته میشود. رایجترین رزین تبادل یونی از ژل یا پلیمرهای ماکرو متخلخل ساخته میشود که هرکدام برای شرایط فرایندی خاصی مناسب است.
بهطورکلی، رزینهای ژل برای عملیات استاندارد تصفیه آب بهترین هستند، زیرا ظرفیت و قابلیت احیاشوندگی بیشتری دارند. از سوی دیگر، رزینهای ماکرو متخلخل برای شرایط تهاجمی بهترین هستند، زیرا مقاومت شیمیایی و مکانیکی بیشتر آنها را قادر میسازد تا در برابر دماهای بالا، شوک اسمزی قابلتوجه و یا قرارگرفتن در معرض عوامل اکسیدکننده مقاومت کنند.
پیکربندی ستون تبادل یونی
بسته به کاربرد موردنظر و ویژگیهای یک سیستم تصفیه، سیستمهای تبادل یونی ممکن است شامل یک یا چند رزین و یا چندین ستون تبادل یونی باشند. نمونههایی از پیکربندیهای رایج سیستم تبادل یونی در زیر آورده شده است:
واحد چند بستری که حاوی رزینهای کاتیونی و آنیونی در یک واحد هستند. این سیستم تبادل یونی، برای تولید آب با خلوص فوقالعاده بالا با pH تقریباً خنثی و نیاز به آب شستشو کم استفاده میشود.
سیستم دوقلو شامل یک مجموعه زوجی از ستونهای تبادل یونی است که یکی از آنها حاوی رزین SAC و دیگری حاوی رزین SBA است. سیستمهای دوقلو تبادل یونی برای سختی گیری آب در شرایطی که به میزان خلوص دقیق نیاز نیست، استفاده میشود.
دی آلکالیزاسیون جریان تقسیم شده شامل دو بستر SAC است که بهصورت موازی کار میکنند، جایی که آب خوراک بین دو بستر تقسیم میشود، یکی در چرخه سدیم بهعنوان سختیگیر عمل می کند، و دیگری به شکل هیدروژنی دیمینرالیزاسیون را انجام میدهد و قلیاییت را از بین میبرد.
باتوجهبه تنوع گسترده رزینهای تبادل یونی فکر میکنید از کجا شروع کنید؟ بهترین راه برای شناسایی یک برنامه تصفیه بهینه، انجام یک مطالعه روی تصفیهپذیری است. در مطالعات تصفیهپذیری اغلب از ترکیبی از تجزیهوتحلیلهای آزمایشگاهی استفاده میکنند تا به شما کمک کند ساختار فرایند و جریانهای پساب را بهتر درک و ارزیابی کنید تا بتوانید تصمیم بگیرید که کدام استراتژیهای خاص تصفیه در کارخانه شما خوب عمل میکنند.
دادههای تصفیهپذیری در محدودکردن حوزه وسیع رزینهای تبادل یونی موجود و گزینههای طراحی سیستم بسیار مهم هستند و به محدودکردن جستجوی شما در مورد فناوریهای تبادل یونی کمک میکند.
هزینه راه اندازی سیستم تبادل یونی
راهاندازی یک سیستم تبادل یونی چقدر هزینه دارد؟
هنگامی که شرکتهای صنعتی به فناوری تبادل یونی نیاز دارند، یکی از اولین سؤالاتی که معمولاً میشنویم این است: “راهاندازی یک سیستم تبادل یونی چقدر هزینه دارد؟” به دلیل همه عواملی که میتوانند در مهندسی و چیدمان یک سیستم تبادل یونی نقش داشته باشند صحبتکردن در مورد هزینه دقیق این سیستم بسیار دشوار است.
در ادامه این مقاله، در مورد اجزا یک سیستم تبادل یونی معمولی، و عواملی که باعث بالا و پایینرفتن هزینهها میشوند، و چند پیکربندی خاص سیستم تبادل یونی صحبت میکنیم. تبادل یونی طیف گستردهای از فناوریها را پوشش میدهد که یک یون را با یون دیگری مبادله می کند و از انواع مواد شیمیایی احیاکننده استفاده می کند.
همانطور که قبلاً هم در مورد آن صحبت کردیم پیکربندیها و رزینهای بسیار متنوعی برای راهاندازی یک سیستم تبادل یونی وجود دارد. اما هنگام برآورد هزینهها باید به تجهیزات جانبی که یک سیستم تبادل یونی دارد نیز توجه کنیم؛ چراکه ممکن است این سیستم به پمپها و مخازن خوراک اضافی نیاز داشته باشد. تعیین اینکه چه پیکربندی سیستم را تشکیل دهد تحتتأثیر عوامل مختلفی قرار میگیرد:
پیشتصفیه
قبل از ورود خوراک خام یا فاضلاب به سیستم تبادل یونی، معمولاً نوعی پیشتصفیه مانند میکروفیلتراسیون یا شفافسازی معمولی موردنیاز است. اینکه این پیشتصفیه چیست به آلایندههای موجود در منبع آب تأسیسات بستگی دارد. پیشتصفیه باید بادقت موردتوجه قرار گیرد؛ زیرا در برخی موارد میتواند حدود ۳۰ تا ۵۰ درصد به کل هزینه کار اضافه کند. همچنین بهخاطر داشته باشید که لجن حاصل از سیستم پیشتصفیه ممکن است نیاز به تصفیه با فیلتر پرس داشته باشد که در صورت نیاز باید در طرح سیستم گنجانده شود.
مواد شیمیایی و رزینها
فرض کنید یک تأسیسات به یک سیستم تبادل یونی نیاز دارد که فلزات را از محلول نمک حذف کند. ممکن است دو ماده شیمیایی برای تمیزکردن رزینها به طور منظم استفاده شود، بنابراین این مرکز باید این مواد شیمیایی و رزینها را ذخیره و مدیریت کند. یکی از اصلیترین چیزهایی که باید در اینجا برای آن برنامهریزی کنید، یک سیستم انتقال مواد شیمیایی برای ذخیره مواد شیمیایی و تغذیه آنها به سیستم تبادل یونی است.
برای یک سیستم حملونقل شیمیایی صنعتی قوی با مخازن ذخیرهسازی، پمپهای اندازهگیری و پمپهای حملونقل، بسته بهاندازه آن باید هزینهکرد. در برخی از فاضلابها، تبادل یونی میتواند فلزات خاصی مانند نیکل، کادمیوم، سرب، یا جیوه و غیره را حذف کند. حذف این فلزات به رزینهای تبادل یونی بسیار خاصی نیاز دارند که میتواند بسیار گران باشد. در مواردی مانند این، میتوان فرایند تبادل یونی را برونسپاری کرد و این بخش از تأسیسات را به پیمانکار خارجی سپرد.
پسا تصفیه
در پایان پس از تصفیه، آبی که از سیستم تبادل یونی خارج میشود، معمولاً مستقیماً به یک مخزن بزرگ میرود (در صورت نیاز برای پالایشگاهها و نیروگاههای بزرگ که معمولاً یک تا دو روز آب ذخیره میکنند تا از خرابی جلوگیری کنند.)؛ بنابراین هزینه آن مخزن و هر پمپ مربوطه باید در نظر گرفته شود.
عوامل اصلی هزینه سیستم تبادل یونی
در مجموع، چهار عامل اصلی وجود دارد که باعث نوسان در هزینه یک سیستم تصفیه تبادل یونی میشود:
این عوامل عبارتاند از نرخ جریان، کیفیت آب ورودی، ترکیب شیمیایی جریان و تجهیزات موردنیاز.
نرخ جریان موردنیاز سیستم چقدر است؟ بهعبارتدیگر چه مقدار آب در روز و با چه سرعتی وارد فرایند میشود؟
کیفیت آب ورودی به تأسیسات چگونه است و چه سطحی از آلودگی قابلقبول است؟
ترکیب شیمیایی و یونی جریان چیست؟
چه تجهیزاتی موردنیاز است؟
اگر بتوانید به این سؤالات پاسخ دهید، میتوانید نیازهای خود را محدود کرده و درک بهتری از هزینههای سیستم تبادل یونی که با نیازهای واحد صنعتی شما مطابقت دارد، پیدا کنید.
نرخ جریان
بهطورکلی، اگر کارخانه شما به طور مداوم با سرعت جریان کمتری کار کند، معمولاً هزینه راهاندازی سیستم تبادل یونی کمتر خواهد بود. نرخ جریان همیشه در هزینه سیستم لحاظ میشود، بنابراین مطمئن شوید که قبل از درخواست قیمت، آن را تاحدامکان به طور مؤثر اندازهگیری کردهاید تا برآورد هزینه دقیقی برای سیستم خود داشته باشید.
چند ماده جامد باید حذف شود؟
حجم مواد جامد محلولی که تأسیسات باید از هر گالن آب خارج کند (معمولاً بر حسب بخش در میلیون اندازهگیری میشود) عامل مهمی است که در برنامهریزی یک سیستم تبادل یونی نقش دارد، زیرا هر چه حجم آلایندهها بیشتر باشد، مخازن تبادل یونی بزرگتر میشود.
شیمی آب و یون
همراه با حجم یونهایی که باید حذف شوند، دانستن شیمی یونها نیز مهم است:
چه یونهایی و در چه نسبتهایی وجود دارند؟
چه مقدار جامدات معلق و جامدات محلول کل (TDS) وجود دارد؟
ترکیب TDS چیست؟
سختی، کلرید، سدیم، سیلیس چقدر است؟
سایر یونهای موجود در آب چیست؟
پاسخ این سؤالات روی نوع تجهیزات شما و تعداد مخازن و نوع رزینها تأثیر میگذارد. بهعنوانمثال، گاهی اوقات از تبادل یونی برای جداسازی مواد معدنی باارزش مانند طلا، نقره، اورانیوم و غیره استفاده میشود و نحوه شارژ رزینها بر میزان کارآمدی آنها در حذف این مواد معدنی تأثیر میگذارد.
تجهیزات موردنیاز
برخی از تأسیسات با استفاده از لولههای PVC و مخازن FRP برای جریانهای کمتر با کنترلهای بسیار ساده بهخوبی عمل میکنند. برخی دیگر، مانند آنهایی که هزاران گالن در دقیقه فراوری میکنند، میبایست از فولاد ضدزنگ ساخته شوند. قیمت این مواد از پلاستیکهای ارزانقیمت گرفته تا مخازن و یا لولهها با روکش لاستیکی یا فولاد ضدزنگ باید در نظر گرفته شود.
از گذشته تا امروز صنعت خمیر و کاغذ یکی از بزرگترین منابع آلودگی زیستمحیطی بوده است، ازاینرو موضوع تصفیه پساب کاغذسازی از اهمیت بالایی برخوردار است. فاضلاب صنایع کاغذسازی علاوه بر حجم زیاد، دارای غلظت بالایی از آلایندههای فاضلاب بهویژه COD است. در این مقاله در مورد تصفیه فاضلاب کارخانه کاغذ سازی و همچنین روش تصفیه پساب در این صنایع بحث شده است.
صنعت کاغذ و فرایند تولید کاغذ به آب زیادی نیاز دارد و این صنعت یکی از صنایع پر پساب به شمار میرود. در کارخانههای کاغذسازی از منابع سلولزی مانند چوب و بامبو برای تولید خمیر کاغذ استفاده میشود. تخمین زده میشود که سالانه حدود 100 میلیون کیلوگرم آلاینده سمی از این صنعت خارج میشود.
قبل از بررسی روشها و مزایای تصفیه فاضلاب کاغذ سازی بهتر است ابتدا با فرایند تولید کاغذ و محتویات موجود در پساب کاغذسازی آشنا شویم. اگر به طور خلاصه بخواهیم فرایند تولید کاغذ را شرح دهیم باید بگوییم که اولین گام در تولید کاغذ فرایند خمیرسازی است.
فرایند خمیرسازی و تولید خمیرکاغذ منبع اصلی آلودگی فاضلاب در صنعت کاغذسازی است. در این فرایند که پس از مرحله خردکردن (تولید خرده چوب) انجام میشود، تصفیه شیمیایی بهمنظور تجزیه بافت و الیاف سلولزی انجام میشود.
در نتیجه پسابی سرشار از لیگنین، چربی، کربوهیدرات و مواد شیمیایی تولید میکند. مرحله بعدی تولید خمیرکاغذ، رنگرزی است بهطوریکه خمیر تولید شده به رنگ تقریباً سفید مناسب برای کاغذ درمیآید. در مرحله رنگرزی نیز مجموعهای از فرایندهای شیمیایی صورت میگیرد که باعث تولید پساب رنگی میشود.
در نهایت پس از تولید خمیر کاغذ، سه مرحله عملیات شیمیایی، صاف کردن و خشک کردن باید انجام شود. برای این منظور از مواد شیمیایی مانند زاج، تالک و چسب به عنوان پرکننده در خمیر استفاده می شود و سپس این خمیر در فرایند صاف کردن از یک سری غلتک که از بزرگ به کوچک چیده شدهاند عبور داده میشود تا لکههای احتمالی از بین برود و کاملاً صاف شود. پس از خشک شدن محصول، برشهایی در اندازههای مختلف انجام میشود و در نهایت کاغذ تولید میشود.
روش های تصفیه فاضلاب کاغذ سازی
روش تصفیه پساب کارخانه کاغذ سازی
همانطور که در قسمت قبل گفته شد، عمده فاضلاب تولید شده توسط کارخانه کاغذسازی مربوط به خمیرسازی یا تولید خمیر است. در فرایندهای مختلف تولید خمیرکاغذ از مقادیر متفاوتی آب استفاده میشود و تمامی این فرایندها مصرف آب بالایی دارند. کیفیت پساب حاصل از مرحله تولید خمیر و رنگرزی به دلیل نوع فرایند و انواع مختلف مواد شیمیایی مورداستفاده، تفاوت زیادی دارد.
برای هر تن خمیرکاغذ تولیدی حدود 200 مترمکعب آب مصرف میشود که بیشتر آن بهخصوص پساب حاصل از فرایند تصفیه شیمیایی بسیار آلوده است. مهمترین منابع آلودگی پساب کاغذسازی به فرایندهای غربالگری و شستشوی خمیر چوب و همچنین فرایند رنگرزی مربوط میشود.
در ادامه روش تصفیه فاضلاب کارخانه کاغذسازی بررسی شده است. بهطورکلی فرایند تصفیه فاضلاب در تولید کاغذ و مقوا را میتوان شامل دو مرحله زیر دانست:
مرحله اول:
در تصفیه اولیه پساب کاغذسازی، هدف حذف مواد جامد معلق مانند ذرات پوست، فیبر، ضایعات فیبر، پرکنندهها و پوششها و در نتیجه مواد آلی است. سیستم DAF (Dissolved Air Floatation) یکی از روشهای شناورسازی با هوای محلول است که بهعنوان تصفیه اولیه کارخانههای کاغذسازی استفاده میشود.
فلوتاسیون هوای محلول (DAF) برای ذراتی که چگالی نزدیک به آب دارند و بهسختی تهنشین میشوند استفاده میشود. همچنین پس از این مرحله از مواد منعقد کننده برای مخلوطکردن مواد شناور و جداسازی آسان آنها استفاده خواهد شد. بدیهی است که لجن بهدستآمده رطوبت زیادی داردY بنابراین برای کاهش حجم، نیاز به آبگیری با فیلتر پرس خواهد بود.
مرحله دوم:
در این مرحله از تصفیه هدف، تبدیل آلایندهها از حالت محلول به حالت جامد معلق یا لجن است. انواع روشهای تصفیه بیولوژیکی یا ثانویه بهعنوان روشهای پرکاربرد در تصفیه نهایی پساب صنایع کاغذسازی استفاده میشود.
تالابهای هوازی، سیستمهای لجن فعال، تصفیه بیهوازی و تصفیه بیولوژیکی متوالی (هوازی – بیهوازی یا بیهوازی – هوازی) رایجترین برنامههای تصفیه بیولوژیکی برای کارخانههای کاغذ هستند.
البته باید توجه داشت که طراحی سیستم تصفیه فاضلاب کارخانههای کاغذسازی از نظر استراتژی یکسان است؛ اما از نظر فنی با توجه به ویژگیهای خطوط تولید میتواند متفاوت باشد.
دکتر کمیکالآماده ارائه مواد شیمیایی موردنیاز تصفیه فاضلاب کاغذ سازی از جمله انواع مواد منعقدکننده، پلی الکترولیت، پلی آلومینیوم کلراید، ضدکف و بایوساید است. جهت دریافت مشاوره دراینخصوص با مشاوران ما (02166568403) تماس بگیرید.
صنعت کاغذسازی از انواع سیستمهای تصفیه پساب و فرایندهای استفاده میکند. ترکیب این فرایندها به کیفیت پسابی که قرار است تصفیه شود بستگی دارد. در ادامه این روشهای مختلف را با جزئیات بیشتری مورد بررسی قرار میدهیم.
فرایند ته نشینی
فناوری تهنشینی سادهترین و مقرونبهصرفهترین روش جداسازی مواد جامد از فاز مایع در پساب کاغذ است. راندمان بالا در فرایندهای تصفیه پساب بعدی زمانی حاصل میشود که مواد جامد معلق در پساب تاحدامکان در یک مخزن تهنشین شده و لجن تهنشین شده از مخزن تهنشینی خارج شود.
فرایند تصفیه بیولوژیکی
تصفیه بیولوژیکی فاضلاب کاغذسازی برای تخریب آلایندههای حل شده در پسابها توسط میکروارگانیسمها طراحی شده است. میکروارگانیسمها از این آلایندهها بهعنوان مواد مغذی و برای زندگی و تولیدمثل استفاده میکنند.
تصفیه بیهوازی
از اوایل دهه 1980، تصفیه بیهوازی پسابهای صنعتی کاربرد گستردهای در صنعت خمیر و کاغذ پیدا کرده است. تصفیه بیهوازی بیشتر برای پسابهای منشأ گرفته از کارخانههای کاغذ بازیافتی استفاده میشود. علاوه بر این، پساب خمیرسازی مکانیکی (سفید شده با هیدروژن پراکسید)، خمیرسازی نیمه شیمیایی و میعانات اواپراتور سولفیت و کرافت ممکن است با این روش تصفیه شود.
تصفیه هوازی
میکروارگانیسمهای هوازی برای حمایت از فعالیت متابولیکی خود به اکسیژن نیاز دارند. در تصفیه پساب، اکسیژن بهصورت هوا توسط تجهیزات مخصوص هوادهی به پساب وارد میشود. تصفیه هوازی امکان تجزیه بیولوژیکی کامل پساب کارخانه کاغذ را فراهم میکند.
پس از جداسازی ذرات جامد معلق و حذف لجن تهنشین شده حاصل از تصفیه بیولوژیکی، بهکارگیری فرایندهای مختلف دیگری برای حذف نیتروژن، فسفر، مواد جامد معلق اضافی، مواد آلی نسوز یا جامدات محلول ضروری است.
درواقع این مرحله سوم تصفیه پیشرفته پساب کاغذ سازی محسوب میشود. البته گاهی فرایندهای تصفیه پیشرفته با مرحله اول و دوم تصفیه که قبلتر شرح داده شد، (مانند افزودن مواد شیمیایی به زلالکنندههای اولیه یا حوضههای هوادهی برای حذف فسفر) ترکیب میشود.
تصفیه فاضلاب پیشرفته در صنعت خمیر و کاغذ عمدتاً بر روی راکتورهای غشایی بیولوژیکی، تصفیه ازن و تکنیکهای فیلتراسیون غشایی مانند میکرو، اولترا یا نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس متمرکز است. در ادامه برخی از این تکنیکها را بررسی میکنیم.
حذف سختی آب
در صنعت خمیر و کاغذ، حذف کربنات کلسیم بهعنوان یک ترکیب رسوب کننده یک نکته کلیدی در استفاده مجدد از فاضلاب است. برای این منظور از روشهایی برای رسوب دادن این ترکیب و خارجکردن آن از آب استفاده میشود. در این روش محصول جامد از طریق یک واکنش شیمیایی تشکیل میشود.
الکترودیالیز
الکترودیالیز یک تکنیک جداسازی غشایی الکتروشیمیایی برای محلولهای یونی است که برای چندین دهه در صنعت کاغذسازی استفاده میشود. میتوان از آن برای جداسازی و تغلیظ نمکها، اسیدها و بازها از محلولهای آبی، جداسازی یونهای تکظرفیتی از یونهای چندظرفیتی و جداسازی ترکیبات یونی از مولکولهای خنثی استفاده کرد.
لختهسازی پیشرفته
فرایند لختهسازی شیمیایی یک فرایند بسیار مهم است؛ زیرا باعث افزایش تجمع ذرات پس از بیثبات شدن توسط یک عامل شیمیایی میشود. در صنعت خمیر و کاغذ، لختهسازی در بخشهای مختلف فرایند تولید کاغذ نقش دارد. مانند مراحل تشکیل ورق کاغذ، تعیین میزان ماندگاری، میزان زهکشی و شکلدهی. اما لختهسازی در تصفیه فاضلاب کاغذسازی نیز نقش مهمی دارد.
فن آوری اوزون/AOP
امروزه ازن و اشعه ماورایبنفش در زمینه تصفیه آب و فاضلاب ازن بهعنوان اکسیدکننده قدرتمند چندمنظوره و بهعنوان بهترین تکنیک موجود برای ضدعفونی شناخته شده و ثابت شده است. هدف اصلی این فرایندهای ترکیبی افزایش پتانسیل اکسیداسیون است. فرایندهای ترکیبی شیمیایی (AOP) و اکسیداسیون بیولوژیکی برای حذف مواد مقاوم از فاضلاب و علاوه بر این، رنگزدایی پسابهای تصفیه شده بیولوژیکی استفاده میشوند.
تصفیه غشایی RO یا اسمز معکوس در صنعت P&P به کاهش مصرف آب شیرین و همچنین تصفیه فاضلاب کمک میکند. مزایای دیگر اسمز معکوس عبارتاند از: بهبود کیفیت محصول به دلیل کاهش آلودگی آب چرخه، استفاده مجدد از پساب تصفیه شده در تولید کاغذ، بازیافت و بهحداقلرساندن اثرات زیستمحیطی. فیلتراسیون غشایی در مقیاس بزرگ برای تصفیه پسابهای خمیر و کاغذ در برخی از کارخانههای تولید کاغذ نصب میشود.
تصفیه فاضلاب صنعت کاغذ سازی
مزایای تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی
در هر صنعتی، تصفیه فاضلاب بسیار ضروری است؛ زیرا در غیر این صورت علاوه بر مشکلات زیستمحیطی، مقدار زیادی آب هدر خواهد رفت. به طور عمده در صنعت خمیر و کاغذ، مقدار زیادی آب برای تولید انواع مختلف کاغذ، تخته کاغذ و خمیر استفاده میشود. تقاضای زیادی برای محصولات کاغذی در بخشهای مختلف وجود دارد، بنابراین تولید در صنایع خمیر و کاغذ حجم گستردهای دارد.
آلایندههای فاضلاب کاغذسازی بسیار متنوع بوده و دارای ساختار پیچیدهای هستند به همین دلیل قبل از رهاسازی در طبیعت نیاز به تصفیه فاضلاب دارند.
از جمله دلایلی که باعث میشود تخلیه فاضلاب تصفیه نشده از کارخانه کاغذسازی، خطرات زیادی برای محیطزیست به همراه داشته باشد، عبارتاند از:
به دلیل وجود الیاف ریز که بهصورت جامدات معلق در فاضلاب کاغذسازی وجود دارند، امکان گرفتگی دریچهها، پمپها و کانالها وجود دارد.
پساب تصفیه نشده صنایع خمیر و کاغذ میتواند آب پاییندست را تا 80 کیلومتر آلوده کند.
ترکیبات شیمیایی پیچیده و رنگ زیاد موجود در فاضلاب کاغذسازی باعث شده است که فرایند تخریب آنها بسیار کند انجام شود.
با توجه به اینکه مواد شیمیایی و رنگهای زیادی وارد جریان آب میشوند، احتمال افزایش شدید مصرف اکسیژن در آب زیاد است.
دیفومر سیلیکونی در صنعت خمیر و کاغذ
ضد کف سیلیکونی برای صنعت خمیر و کاغذ که توسط دکتر کمیکال توسعه یافتهاند، به ویژه برای تقویت ادغام حبابهای هوا در آب سفید و مواد کاغذ سازی و همچنین شکستن حبابها در سطح آب فرموله شدهاند.
این دیفومر سیلیکونی کیفیت و یکنواختی کاغذ را بهبود میبخشد، از ایجاد سوراخ جلوگیری میکند، شکستگی کاغذ را کاهش میدهد، از سرریز شدن کاغذ در استخر جلوگیری میکند و از بین رفتن مواد شیمیایی و الیاف مرطوب را کنترل میکند.
این نوع دیفومر زهکشی را در آسیاب کاغذ بهبود میبخشد. همچنین باعث بهبود زهکشی در انبار خمیر کرافت، ذخایر سولفیت، سفید کردن منطقه اتاق صفحه نمایش گیاه در آسیاب خمیر میشود.
شکستن کاغذ را کاهش میدهد و در نتیجه عملکرد دستگاه کاغذ را بهبود میبخشد. بنابراین؛ تولید کارخانه کاغذ را افزایش میدهد. همچنین باعث کاهش مصرف بخار در خشککنها و در نتیجه صرفهجویی در انرژی و همچنین صرفهجویی در هزینه میشود. ضد کف با از بین بردن حبابهای ریز در الیاف از ایجاد سوراخهای کاغذی جلوگیری میکند.
دیفومر سیلیکونی در صنعت خمیر و کاغذ
دوز دیفومر در صنعت کاغذسازی
برای اثربخشی دیفومر سیلیکونی باید از دوزهای مناسب استفاده کرد. اگر از ضد کف سیلیکونی کافی استفاده نشود، کارخانه کاغذسازی به هدف خود نمیرسد. از سوی دیگر، اگر بیش از حد از ضدکف سیلیکونی استفاده شود، بر عملکرد عوامل اندازهگیری و افزودنیهای استحکام خشک تأثیر منفی میگذارد و علاوه بر این، بر معضل رسوب میگذارد. از این رو برای استفاده از دوز مناسب ضدکف سیلیکونی، باید میزان هوای هدباکس را آزمایش کرد.
نتیجه گیری
بنابراین؛ با برنامهریزی صحیح برای تصفیه پساب در کارخانههای کاغذسازی و تعبیه تجهیزات لازم برای این منظور، بخصوص از همان ابتدای تأسیس کارخانه، نهتنها مشکلاتی که در بالا به آنها اشاره شد ایجاد نمیشود؛ بلکه اگر امکان استفاده مجدد از آب در چرخه تولید کاغذ فراهم گردد، در مصرف آب تا حد زیادی صرفهجویی شده و هزینهها نیز تا حد زیادی کاهش مییابد.
هپتان چیست؟ ترکیبی آلی از دسته آلکانها میباشد که نوعی هیدروکربن نامحلول در آب میباشد. برای مطالعه در زمینه کاربرد هپتان و مزایای استفاده از آن با ادامه این مقاله با دکتر کمیکال همراه باشید…
هپتان چیست؟
هپتان نوعی هیدروکربن نامحلول در آب است که از تقطیر جزئی نفت خام بدست میآید. یک ماده بیرنگ است که بویی مشابه بنزین دارد. همچنین جز هیدروکربنهای آلیفاتیک خنثی طبقهبندی شده است. هپتان آلکانی است که از هفت اتم کربن و 16 اتم هیدروژن تشکیل شده است. یک مایع قابل اشتعال است که در دمای اتاق نیز بخار میشود. وزن مولکولی آن برابر است با 100.20 گرم بر مول.
در شکل زیر ساختار مولکولی آن نشان داده شده است:
فرمول هپتان چیست؟
فرمول شیمیایی هپتان به صورت C7H16 است. در نه شکل ایزومر وجود دارد که حاوی دو انانتیومر میباشد.
این هیدروکربن در ساخت مواد افزودنی رنگ و پوشش، چسبها، درزگیرها، واسطههای شیمیایی در فرآیندهای صنعتی استفاده میشود. همچنین هپتان یکی از اجزاء اصلی بنزین است.
عوارض هپتان
هپتان یک ترکیب نوروتوکسیک است. یعنی برای سیستم عصبی انسان سمی است. تماس مستقیم انسان با هپتان علائمی مانند تهوع و سرگیجه و همچنین ایجاد توهم را در پی دارد. همه این علائم پس از بهبود در هوای تازه از بین میروند. همچنین افرادی که تماس مستقیم با هپتان را تجربه کردهاند، مزه مشابه بنزین در دهان خود حس کردهاند.
کاربرد هپتان
مزایای استفاده از هپتان
هپتان به عنوان یک هیدروکربن مایع شفاف و بدون بو، بهترین ترکیب به عنوان نقطه صفر استاندارد برای درجهبندی اکتان بنزین است. به طوریکه تقریباً در هر پمپ بنزینی در سراسر جهان دیده میشود. وقتی تحت فشار زیادی در یک موتور بنزینی قرار میگیرد به راحتی میسوزد. البته انتخاب heptane به عنوان سوخت خودرو مناسب نیست! زیرا هپتان به صورت انفجاری میسوزد و باعث کوبیدن موتور میشود.
این هیدروکربن نسبت به ایزومرهای اکتان سریعتر و با ضربات بیشتری میسوزد. علاوه بر تنظیم نقطه صفر برای رتبهبندی اکتان، heptane اغلب به عنوان حلال آزمایشگاهی به دلیل واکنشپذیری کم با سایر مولکولها استفاده میشود.
اشتعال پذیری بالای این هیدروکربن به آن خواصی میدهد که در بسیاری از صنایع از جمله استفاده به عنوان سوخت ضروری است. همچنین به دلیل ترکیبات شیمیایی هیدروکربنی که در طی احتراق انرژی ایجاد میکنند، منبع سوختی عالی برای اجاقهای سوخت مایع تحت فشار و در فضای باز است. همچنین heptane به عنوان رقیق کننده سیمان لاستیکی کاربرد دارد.
دبیرستانها، کالجها و دانشگاهها به لطف ایزومرهای هپتان که حلالهای غیرقطبی قابل اعتمادی هستند، همگی به heptane به عنوان یک معرف آزمایشگاهی در دورههای شیمی متکی هستند. هپتان در استخراج ترکیبات گوگردی آروماتیک نیز کاربرد دارد.
واکنش سوختن هپتان
واکنش هپتان با اکثر مواد شیمیایی دیگر بسیار کم است. موادی که به راحتی در آب حل نمیشوند، در heptane حل میشوند. نمونهای از تطبیقپذیری آن، نقطه آزمایش گریس است که در آن مادهای حاوی گریس، موم یا ماده روغنی غوطه ور شده و به آرامی در محلول هپتان تکان داده می شود. این امر حضور اولیه مواد آلی را تعیین می کند. سازمان های مختلف از هپتان به عنوان حلال در پردازش اثر انگشت استفاده می کنند. هپتان در فرآیند ولکانیزاسیون لاستیک هم کاربرد دارد. جوهر چاپگر نیز حاوی هپتان است. چون وجود هپتان به ماندگاری و براقیت جوهر کمک می کند.
در آخر میتوانید نسبت به خرید و فروش مواد شیمیایی از فروشگاه دکتر کمیکال اقدام کنید. برای اینکار کافی است با شماره موجود در وبسایت در تماس باشید.
قیر مادهای ویسکوز، غیر کریستالی، سیاه یا قهوهای تیره است که در محلولهای آلی قابل حل است، مانند تولوئن و دی سولفید کربن، و دارای خاصیت چسبندگی و ضد آب میباشد. این ماده بهطور کلی از هیدروکربنها تشکیل شده که معمولاً شامل 80٪ کربن و 15٪ هیدروژن است. باقیماندههای دیگر در این ماده ویسکوز شامل اکسیژن، گوگرد، نیتروژن و فلزات مختلف هستند.
منابع قیر
bitumen را میتوان از منابع مختلف به دست آورد و بهطور طبیعی ایجاد میشود. مقدار آن در نفت خام میتواند متفاوت باشد محدوده معمول چنین مادهای بین 15% و 80 % است اما محدوده طبیعیتر 25 % تا 40 % است.
سه طبقه بندی وسیع برای نفت های خام عبارتند از:
پایه قیر
پایه پارافین
پایه قیر و پارافین
بسته به نوع نفت خام، bitumen یا به صورت پراکندگی کلوئیدی یا در یک حالت واقعی وجود دارد. در طی فرآیند پالایش، از آنجا که روغنهای نفتی با تقطیر از بین میروند، نسبت نفت به ذرات آن تغییر میکند. به جای اینکه این ذرات پراکنده شوند و تعدادشان نسبتاً کم باشد، به یکدیگر نزدیک میشوند و اندازه آنها افزایش مییابد.
در نقطه ای که روند تقطیر معمولاً متوقف می شود، قیرنفتی یک پراکندگی کلوئیدی جامدات سیاه (هیدروکربنها) است. اینها به عنوان آسفالتین شناخته میشوند، که در یک مایع نفتی قهوه ای – زرد قهوهای پراکنده شدهاند که به فرکشن ذوب شده معروف است. همچنین برای حضور در آسفالتینها به عنوان یک عامل تثبیت کننده، گروه دیگری از هیدروکربنها بهعنوان رزین شناخته میشوند.
این ماده در طبیعت به اشکال مختلفی یافت میشود، از قیر سخت، به راحتی خرد شده در آسفالت سنگ گرفته تا نرمتر، ماده چسبناکتر که در ماسههای روغنی و به اصطلاح دریاچههای آسفالت یافت میشود. این ماده معمولاً با نسبتهای مختلف ناخالصیهای معدنی یا گیاهی که قبل از استفاده از آن باید استخراج شوند مخلوط میشود و بهعنوان یک ماده مهندسی به طور موثر مورد استفاده قرار میگیرد.
همچنین ممکن است به عنوان آسفالتیت، bitumen طبیعی یافت شود بدون ناخالصیها در میزان محلول در دی سولفید کربن متفاوت است. قیر طبیعی، مانند نفت، در نتیجه تجزیه ویژه زبالههای دریایی رخ میدهد. این امر طی هزاران سال از طریق صخرههای متخلخل مانند سنگ آهک یا ماسه سنگ، که اغلب با عمل آتشفشانی منتقل شده است، اتفاق میافتد. در بعضی از مناطق قابل توجه برای منابع نفتی خود، به عنوان مثال خاورمیانه، bitumen نیمه سیال را میتوان در حال بیرون آمدن از شکاف در نزدیکی چشمههای آب گرم و یا خارج از زمین است.
تفکیک قیر و ذغال سنگ تار مهم است. اگرچه تار زغال سنگ مانند این ماده سیاه و چسبناک است، اما از کربن زغال سنگ به دست میآید و بنابراین دارای خواص شیمیایی بسیار متفاوتی است.
پروژههای مهندسی در هر نقطه از جهان، از ساخت بزرگراههای بین قارهای تا ضد آب بودن سطوح سقف مسطح، به ویژگیهای خاص bitumen متکی هستند. نفت خام فرآوری شده توسط صنعت نفت، درصد کمی از این ماده حیاتی را تامین میکند.
یک ماده چسب مانند قوی و بادوام است که طیف بسیار گستردهای از مواد دیگر را بدون همخوانی در خواص آنها، به هم میچسباند. دوام آن برای پروژههای بزرگ مهندسی مانند جادهها و آبراهها که باید تا 20 سال یا بیشتر از آن انجام شود، ضروری است
در آب نامحلول است و میتواند به عنوان یک عایق ضد آب موثر عمل کند. همچنین در برابر اکثر اسیدها ، قلیاها و نمکها مقاومت میکند و آب را آلوده نمیکند، بنابراین میتوان از آن برای خطوط جریان آب استفاده کرد
ماده ترموپلاستیک است. با استفاده از حرارت نرم شده و مایع میشود و با سرد شدن آن سخت میشود. این ماده در مناطقی که مورد نیاز است میتواند به راحتی پخش شود، زیرا به راحتی با یکی از سه روش مایع میشود: استفاده از گرما – حل کردن آن در حلالهای نفتی – پراکندگی آن در آب (امولسیون)
این ماده انعطافپذیری قابل کنترلی را به مخلوط سنگدانههای معدنی میدهد، به همین دلیل است که بیشتر تولید کل سالانه در ساختوساز جادهها مورد استفاده قرار میگیرد. تقریباً در سراسر جهان با هزینه اقتصادی در دسترس است.
انواع قیر
انواع قیر
قیر را میتوان به انواع زیر طبقهبندی کرد:
قیر سنگ فرش آسفالت
Paving grade Bitumen یا سیمان آسفالت در ایالات متحده پرمصرفترین bitumen است و برای استفاده در مهندسی راه و دارا بودن ویژگیهای صنعتی در شرایط آبوهوایی مختلف، تصفیه و مخلوط میشوند. سنگ فرش آسفالت ممکن است به عنوان قیر اصلی که از آن اشکال دیگر تولید میشود، در نظر گرفته شود.
قیرهای محلول
از bitumen تشکیل شدهاند که در حلال (برش یا شار) رقیق شدهاند تا بیشتر برای کاربرد آن روان شوند. سیالیت قیرهای محلول (یا همانطور که مشخص می شود)، بستگی به میزان سختی bitumen و نسبت رقیقکننده دارد. برشها طبق زمان لازم برای فرآوری آنها طبقهبندی میشوند، یا به دلیل تبخیر ماده رقیقکننده، جامد میشوند. طبقهبندیها شامل پخت سریع (RC)، پخت متوسط (MC) یا پخت آهسته (SC) است.
امولسیون های قیر
این نوع یک سیستم دوفاز با دو مایع غیرقابلامتزاج را تشکیل میدهد. بهطوریکه یکی از آنها بهصورت گلبولهای ریز درون مایع دیگر پراکنده میشود. هنگامی که گلبولهای مجزای آن در یکشکل پیوسته از آب پراکنده میشوند، امولسیون قیر تشکیل میشود.
Bitumen emulsions، پراکندگی قیر در آب است. قیر داغ، آب و امولسیفایر در آسیاب کلوئیدی ریز پردازش میشوند که قیر موجود در آب را به شکل قطرات کوچک متفرق می کند. این قطرات یا ذرات این ماده معمولاً در محدوده اندازه 5-10 میکرومتر هستند اما ممکن است حتی کوچکتر نیز باشند. امولسیفایر در شکلگیری و حفظ پراکندگی قطرات ریز bitumen کمک میکند.
امولسیونهای قیر معمولاً بین 30 تا 80 درصد آن را تشکیل میدهند. اگر bitumen شروع به جداسازی از محلول آب در انبار کند، معمولاً امولسیون با استفاده از همزن ملایم به راحتی ترمیم میشود تا قطرات را مجدداً تقسیم کنید. امولسیونهای قیر نسبت به bitumen حاصل از تولید، ویسکوزیته کمی دارند و در دمای محیط قابل کار هستند. کاربرد آنها به شکستن و تنظیم کنترل شده نیاز دارد. امولسیون قبل از ریختن روی سطح جاده نباید شکسته شود، اما یک بار در محل باید به سرعت بشکند تا جاده بدون تاخیر دوباره بتواند در خدمت باشد.
قیر گرید نفوذی
قیر گرید نفوذی، همان قیر پالایشگاهی است که در ویسکوزیتههای مختلف تولید میشود. آزمایش نفوذ برای مشخصکردن مشخصات bitumen براساس سختی انجام میشود. به همین دلیل به آن قیر نفوذی گفته میشود. گریدهای نفوذ قیر از 15 تا 450 برای قیر جادهای متغیر است. اما بیشترین استفاده از قیر با محدوده نفوذ 25 تا 200 است.
قیر گرید اکسید شده
قیر پالایشگاه با فراوری بیشتر، تصفیه میشود. این فرایند قیر اکسید شده را ایجاد میکند. طی این فرایند با حفظ دمای کنترل شده، هوا تحتفشار وارد قیر نرم میشود. از واکنش اکسیژن و bitumen، ترکیبات با وزن مولکولی بالاتر تشکیل میشوند؛ بنابراین، محتوای آسفالتین و مالتن افزایش مییابد و در نتیجه مخلوط سختتری ایجاد میشود. این مخلوط سختتر دارای انعطافپذیری و حساسیت دمایی کمتری است.
قیر محلول یا کات بک
قیر کات بک یا محلول نوعی از bitumen است که ویسکوزیته آن با واردکردن یک روغن فرار موقتاً کاهشیافته است. در نهایت، مواد فرار تبخیر شده و قیر ویسکوزیته اولیه خود را به دست میآورد.
قیر اصلاح شده با پلیمر
قیر اصلاح شده پلیمری نوعی bitumen است که با اصلاح استحکام و خواص رئولوژیکی آن برای این منظور ممکن است 2 تا 8 درصد پلیمر به قیر اضافه میشود. پلیمر مورداستفاده میتواند پلاستیکی یا لاستیکی باشد. این پلیمرها استحکام و خواص ویسکوالاستیک قیر را تغییر میدهند.
قیر امولوسیون
انواع امولسیون های قیر
عملکرد مکانیکی امولسیونهای قیر را میتوان مانند سایر مصالح ساختمانی تنظیم کرد.
امولسیون های قیر به سه دسته تقسیم می شوند:
آنیونی با قطرات بار منفی
کاتیونی با قطرات دارای بار مثبت
غیر یونی با قطرات خنثی
توسعه امولسیونهای قیر زمینهای است که هنوز پیشرفتهای تکنولوژیکی برای برآورده کردن خواستههای مهندسی فعلی و در حال ظهور انجام میشود. اولین امولسیونها انواع آنیونی بودند. آنها در حال حاضر نسبت به انواع کاتیونی مورد علاقه کمتری هستند، زیرا گلوبولهای مثبت bitumen در امولسیونهای کاتیونی اکثریت انواع سنگدانه را بهتر پوشش میدهند و منجر به چسبندگی بیشتر میشوند. بنابراین استفاده از امولسیونهای کاتیونی در اکثر برنامهها ترجیح داده میشود.
قیرهای اصلاح شده
modified Bitumen با افزودنیهایی برای بهبود عملکرد ویژگیهای خود با تغییر خاصیتهایی مانند دوام، مقاومت در برابر فرسودگی، خاصیت ارتجاعی و یا انعطاف پذیری، فرموله میشوند. مهمترین اصلاح کنندهها پلیمرها هستند.
قیر صنعتی
قیرهای صنعتی
این نوع ماده با دمیدن هوا از طریق قیرهای سنگفرش گرم ساخته میشوند. فرآیند به اصطلاح دمیدن منجر به bitumen سختتر میشود که در دمای بالاتر از آن نرم میشود که در آن قیر سنگفرش نرم میشود. قیرهای صنعتی همچنین دارای خواص لاستیک بیشتری هستند و ویسکوزیته آنها از تغییرات دما نسبت به نمونههای قیر سنگفرش شده بسیار کمتر است.
اتصال دهنده های اصلاح شده پلیمر
Polymer Modified Binder پیشرفت عمدهای در فنآوری اتصال bitumen است، زیرا این مواد نیازهای افزایش حجم و بار ترافیکی در شبکههای جاده ما را برآورده میکنند. همچنین لاستیکهای طبیعی، از پلیمرهایی مانند استایرن بوتادین استایرن (SBS)، پلی بوتادین (PBD) و اتیلن وینیل استات (EVA) معمولاً برای اصلاح bitumen استفاده میشود.
قیر اصلاح شده شیمیایی
این نوع دارای خواص یک bitumen درجه سنگ فرش سخت در دمای سرویس بالا همراه با خواص یک bitumen درجه سنگ فرش نرم در دماهای پایین است (یعنی دارای خواصی است که دارای چندین درجه است). مادههای چندگانه مقاومت بهتری در برابر تغییر شکل ایجاد میکنند و اثرات مخرب دمای بالا را کاهش میدهند، در حالیکه باعث کاهش سفتی در دماهای پایین نسبت به سطح قیر معمولی سنگفرش مشابه میشوند.
کارکرد قیر
چهار عامل اصلی درگیر در کار با این ماده:
درجه حرارت بالا و نیاز به مخازن و تجهیزات ذخیرهسازی و حمل و نقل پیش تعیین شده
خصوصیت قابل اشتعال در درجههای خاص برشها
نیاز به حفظ سلامت و ایمنی پرسنل
آموزش پرسنل
به دلیل گرانروی بالا، تقریباً تمام محصولات bitumen باید گرم شوند تا به اندازه کافی مایعات برای توزیع و کاربرد انبوه شوند. تماس با این ماده یا تجهیزات درگیر در حمل و نقل، ذخیرهسازی و استفاده از آن میتواند باعث سوختگی شدید پوست در دمای توصیه شده برای استفاده شود.
بهعنوان مثال، حتی یک لمس زودگذر در دمای 80 درجه سانتیگراد نیز میتواند پوست نامحافظت شده را سوزاند. ضروری است هر کسی که با bitumenکار میکند، خود را با ملاحظات لازم در زمینه بهداشت، ایمنی و محیط زیست آشنا سازد. به کاربران توصیه میشود برای توضیحات کامل درباره خطرات مرتبط با استفاده از محصولات قیر، همیشه به برگه دادههای ایمنی مواد (MSDS) محصول مراجعه کنند.
کاربردهای قیر را نیز برای اطلاعات بیشتر مطالعه کنید.
برای خرید و فروش مواد شیمیاییدر صنایع متعدد میتوانید با شماره موجود در وبسایت با کارشناسان بخش فروش دکتر کمیکال در ارتباط باشید.
استون سادهترین و کوچکترین عضو کتونها است. نام دیگر این ترکیب (2-پروپانون یا دی متیل کتون) است. acetone مایعی بیرنگ، بسیار فرار، قابل اشتعال و دارای بوی تند است. یک حلال است، به این معنی که میتواند موادی مانند رنگ و لاک را تجزیه یا حل کند. به همین دلیل است که یکی از اجزای پاککنندههای لاک ناخن و پاککنندههای رنگ است. جالب است بدانید وقتی بدن ما چربی تجزیه میکند، این ماده شیمیایی را میسازد.
مایعی شفاف و بیرنگ است که به سرعت در هوا تبخیر شده و بوی تندی دارد. فرمول شیمیایی استون به صورت (CH3)2CO میباشد. همانطور که گفتیم محلول استون سادهترین و کوچکترین عضو کتونها است. ماده استون در آب حل میشود و به خودی خود به عنوان یک حلال آلی مهم در صنعت، خانه و آزمایشگاه به شمار میرود.
حلالها نقش مهمی در صنایع مختلف دارند و موادی هستند که میتوانند مواد دیگر را تجزیه یا حل کنند. استون میتواند موادی مانند رنگ، لاک یا گریس را حل یا تجزیه کند. در محیط زندگی و طبیعت استون یافت میشود. از درختان و گیاهان گرفته تا گازهای آتش فشانی و محصولاتی که در طول روز با آنها سروکار داریم، مانند لاک پاککن و پاککنندههای رنگ.
حتی مقادیر کمی ماده استون نیز در بدن انسان نیز وجود دارد. اما قرار گرفتن در معرض این محلول می تواند چشم، بینی یا پوست را تحریک کرده و مصرف مستقیم آن میتواند منجر به مسمومیت با استون شود.
تاریخچه استون
استون اولین بار توسط آندریاس لیباویوس در سال 1606 با تقطیر استات سرب (II) تولید شد. در سال 1832 شیمیدان فرانسوی ژان باپتیست دوما و شیمیدان آلمانی یوستوس فون لیبیگ فرمول تجربی استون را تعیین کردند. در سال 1833، شیمیدان فرانسوی آنتون باسی با افزودن پسوند -ون به ساقه اسید مربوطه (یعنی اسید استیک) استون را نامید.
سپس سال 1852، شیمیدان انگلیسی الکساندر ویلیام ویلیامسون متوجه شد که استون متیل استیل است. سال بعد، چارلز فردریک گرهارت شیمیدان فرانسوی با این موضوع موافق بود. در طول جنگ جهانی اول، ویزمن فرایند تولید صنعتی پروپانون (فرایند ویزمن) را توسعه داد.
استون در سه گرید مختلف عرضه میشود. صنعتی، آزمایشگاهی و دارویی. هرکدام از انواع آنها برای منظور خاصی کاربرد دارند و هر صنعت با توجه به نیاز خود باید گرید مناسب این محلول را تهیه کند. استونی که تحت عنوان پاک کننده لاک ناخن عرضه میشود نسبت به استون خالص بسیار ملایمتر است.
برخلاف تصور عموم همه استونهای 100% یکسان نیستند. در واقع، آنها از نظر خلوص (99.50٪ تا 99.99٪) و نوع ناخالصیها با هم متفاوت هستند. در حالی که تمام پروپانون با غلظت 99.50٪ تا 99.99٪ را میتوان استون “100٪” در نظر گرفت، اما باید به تفاوتهایی که میتوانند باهم داشته باشند نیز توجه کرد.
استون اسید است یا باز؟
پروپانون یک باز لوئیس ضعیف است که با اسیدهای نرم مانند I2 و اسیدهای سخت مانند فنل ترکیبات افزایشی ایجاد میکند. همچنین با فلزات دو ظرفیتی کمپلکس تشکیل میدهد.
استون لاک چیست؟
استون خالص مایعی فرار، قابل اشتعال و بیرنگ است که محلول در آب است. از طرف دیگر، پاککننده لاک ناخن یک حلال آلی است که ممکن است شامل رنگ، رایحه، روغن و دیگر حلال های شیمیایی باشد.
در نتیجه استون خالص از آنچه در بازار به عنوان استون لاک به فروش میرسد قویتر است و لاک را راحتتر از بین میبرد، اما ناخنها را خشک میکند. بنابراین، اگر از استون خالص استفاده می کنید، بهتر است از کرم یا روغن برای حفظ رطوبت استفاده کنید. البته توجه داشته باشید که این نوع محلول میتواند به ناخن ها و کوتیکول های شما آسیب برساند و استفاده مداوم از آن توصیه نمیشود.
سمیت استون
استون به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است و اعتقاد بر این است که در استفاده معمولی فقط سمیت جزئی از خود نشان میدهد. اگر اقدامات احتیاطی اساسی رعایت شود، شواهد محکمی از اثرات مزمن سلامتی وجود ندارد. استون بهطور کلی در صورت مصرف و یا استنشاق سمیت حاد و مزمن کم دارد.
این محلول در حال حاضر به عنوان یک ماده سرطانزا، یک ماده شیمیایی جهشزا یا نگرانی برای اثرات سمیت عصبی مزمن در نظر گرفته نمیشود. استون را میتوان به عنوان یک عنصر در انواع محصولات مصرفی از لوازم آرایشی گرفته تا غذاهای فرآوریشده و فرآوری نشده یافت.
پروپانون زمانی که در نوشیدنیها، غذاهای پخته شده، دسرها و کنسروها در غلظتهای بین 5 تا 8 میلیگرم در لیتر وجود داشته باشد، بهعنوان یک ماده ایمن (GRAS) شناخته شده است. با این حال این ماده یک محرک است که باعث تحریک خفیف پوست و سوزش چشمی متوسط تا شدید میشود.
در غلظتهای بالای بخار، ممکن است مانند بسیاری از حلالهای دیگر، سیستم عصبی مرکزی را تحت فشار قرار دهد. سمیت حاد برای موش از طریق بلع LD50 3 گرم بر کیلوگرم و با استنشاق LC50 44 گرم بر مترمکعب در طی 4 ساعت است.
خاصیت استون
ویژگی های استون
قابلیت اشتعال acetone
خطرناکترین خاصیت استون اشتعال پذیری شدید آن است. استون با شعلههای زرد روشن میسوزد. در دماهای بیشتر از نقطه اشتعال استون 20- درجه سانتیگراد (4- درجه فارنهایت)، مخلوطهای هوای بین 2.5٪ تا 12.8٪ استون، برحسب حجم، ممکن است منفجر شوند یا باعث آتشسوزی شوند. بخارات این محلول میتوانند در امتداد سطوح به منابع احتراق دور جریان پیدا کنند و به عقب برگردند.
تخلیه ساکن همچنین ممکن است بخارات استون را مشتعل کند، اگرچه استون نقطه انرژی شروع اشتعال بسیار بالایی دارد و بنابراین احتراق تصادفی نادر است. حتی ریختن یا پاشیدن استون بر روی زغالسنگ قرمز درخشان، به دلیل غلظت بالای بخار و اثر خنککنندگی تبخیر مایع، آن را مشتعل نمیکند.
در دمای 465 درجه سانتیگراد (869 درجه فارنهایت) به طور خودکار مشتعل میشود. دمای اشتعال نیز به زمان نوردهی بستگی دارد، بنابراین در برخی آزمایشها 525 درجه سانتیگراد ذکر میشود. همچنین، استون صنعتی احتمالاً حاوی مقدار کمی آب است که از اشتعال نیز جلوگیری میکند.
پروپانون در سیستم های حلال
این محلول از نظر حلالیت در آب حل میشود. به عنوان یک حلال، اغلب در سایر سیستمهای حلال یا «مخلوطها» گنجانده میشود که به عنوان مثال در فرمولاسیون لاکها برای خودرو و مبلمان استفاده میشود. شرکت ها همچنین از این محلول برای حذف چربی پشم، کاهش چسبندگی ابریشم و ساخت پوششهای محافظ برای مبلمان و اتومبیل استفاده میکنند.
در صنعت حلال، استون جزء ترکیبات حلال در چسبهای صنعتی اورتان، لاستیک نیتریل و نئوپرن است. استون حلال اولیه در چسبهای نوع رزین و چسبهای لاستیک کلردار حساس به فشار است. همچنین میتواند برای استخراج چربیها، روغنها، مومها و رزینها از محصولات طبیعی، مومزدایی از روغنهای روانکننده و استخراج روغنهای ضروری خاص استفاده شود.
پروپانون به عنوان یک حلال یا حلال در آمادهسازی موضعی و به عنوان کمکی در دانهبندی مرطوب استفاده میشود. استن همچنین هنگام فرمولاسیون قرصهایی با مواد فعال حساس به آب، یا حل کردن بایندرهای محلول در آب ضعیف در فرآیند دانهبندی مرطوب استفاده شده است. این محلول همچنین در فرمولاسیون میکروسفرها برای افزایش آزادسازی دارو استفاده شده است.
به دلیل نقطه جوش پایین آن برای استخراج مواد حساس به حرارت از داروهای خام نیز استفاده شده است. استون حلالی است که غیر کومدون زا در نظر گرفته میشود و گاهی در تونرهای پوست استفاده میشود. استون بسته به غلظت و دفعات استفاده می تواند پوست را خشک و بسیار تحریک کند.
فرمول استون
پروپانون یا همان استون یک ترکیب آلی با فرمول (CH3)2CO است که سادهترین و کوچکترین کتون است. فرمول استون (یا پروپانون) در اینجا هم به شکل آلی و هم به شکل ساختاری ارائه میشود. شناسایی ساختار و فرمول استون به درک بهتر خواص و ویژگیهای این ترکیب کمک میکند.
بنابراین؛ فرمول شیمیایی پروپانون به صورت زیر نوشته می شود:
فرمول شیمیایی استون = C3H6O
نام دیگر استون چیست
نام دیگر استون
پروپانون یک مولکول قطبی است. در نتیجه، بین مولکولهای استون برهمکنشهای دوقطبی-دوقطبی برقرار است. استون سادهترین و مهمترین کتون (CH3COCH3) است که با نامهای پروپانون یا دی متیل کتون نیز شناخته میشود. این محلول عمدتاً در پزشکی و در لوازم آرایشی استفاده میشود.
محلول استون در خون و ادرار نیز وجود دارد. این ماده همچنین یک ماده فعال در پاککنندههای لاک ناخن است. این ماده در صنایع مختلف به عنوان حلال شیمیایی کاربرد فراوانی دارد.
کاربرد استون
استون مایعی بیرنگ، بسیار فرار و قابل اشتعال با بوی تند مشخص است. پروپانون با آب قابل اختلاط است و به تنهایی به عنوان یک حلال آلی مهم در صنعت، خانه و آزمایشگاه عمل میکند. حدود 6.7 میلیون تن پروپانون در سراسر جهان در سال 2010 تولید شد که عمدتاً برای استفاده به عنوان حلال و تولید متیل متاکریلات و بیسفنول A بود.
این محلول یک واحد ساختاری رایج در شیمی آلی است. استون به عنوان ماده فعال پاککننده لاک ناخن و رقیقکننده رنگ در منازل قابل استفاده است. پروپانون در ایالات متحده به عنوان بخشی از مقررات ترکیبات آلی فرار (VOC) محسوب نمیشود، درحالیکه در اتحادیه اروپا به عنوان عاملی در آلودگی محیط زیست در نظر گرفته میشود.
پروپانون از طریق فرایندهای متابولیک طبیعی در بدن انسان تولید و دفع میشود. همچنین به طور معمول در خون و ادرار وجود دارد. افراد مبتلا به کتواسیدوز دیابتی آن را در مقادیر بیشتری تولید میکنند. آزمایشهای سمیت باروری نشان میدهد که استون پتانسیل کمی برای ایجاد مشکلات تولید مثل دارد.
این ماده به طور طبیعی در گیاهان، درختان، آتش سوزی جنگلها، اگزوز وسایل نقلیه و به عنوان محصول تجزیه متابولیسم چربی حیوانی وجود دارد. پروپانون در مقادیر معمولی بیخطر است، اما مصرف بیش از حد آن میتواند مشکلساز باشد.
چنین محلولی در دوزهای بالا سمی است، به همین دلیل باید از استنشاق زیاد این ماده جلوگیری شود. این محلول به سرعت از طریق استنشاق، بلع و از طریق پوست جذب میشود و در سراسر بدن توزیع میشود. هنگامی که جذب شد، متابولیزه میشود، اما به نظر میرسد فارماکوکینتیک و انتخاب مسیر متابولیک وابسته به دوز باشد.
کاربرد استون چیست
کاربرد استون در صنعت
صنایع پلاستیک، الیاف، داروها و سایر مواد شیمیایی از استون استفاده میکنند. همچنین در سنتز و تولید مواد شیمیایی و دارویی نقش مهمی دارد. پروپانون در دود تنباکو و محلهای دفن زباله وجود دارد. از نظر زیست محیطی فرآیندهای صنعتی نسبت به فرآیندهای طبیعی acetone بیشتری به محیط زیست وارد میکنند.
استون در تهیه پوششهای کاغذی، چسبها و پوششهای حرارتی نیز استفاده میشود و همچنین به عنوان ماده اولیه در سنتز بسیاری از ترکیبات استفاده میشود. در تولید تجاری پروپانون، فرآیند هیدروپراکسید کومن فرآیند غالبی است که استفاده میشود. این محلول همچنین از هیدروژنزدایی 2-پروپانول تهیه میشود.
همچنین به عنوان یک واسطه شیمیایی در داروسازی و به عنوان حلال برای رزینهای وینیل و اکریلیک، لاکها، رنگهای آلکیدی، جوهر، لوازم آرایشی (مانند پاک کننده ناخن) و لاکها استفاده میشود.
استون به هر نسبتی با آب، اتانول و اتر ترکیب میشود. از تقطیر خشک و خشک چوب: از حرارت دادن استات کلسیم، هیدروژن زدایی ایزوپروپانول از کاتالیزورهای مس در دمای 250 درجه سانتیگراد. از مخلوط اتانول و بخار آب در فاز گاز در دمای 250 درجه سانتیگراد تحت کاتالیز Fe2O3 به دست میآید. همچنین یک حلال آلی قطبی که در سیگار نیز یافت میشود.
دفع پروپانون در تنفس و ادرار ظاهر میشود. در محیطهای شغلی، کارگرانی که هفتهها در معرض استون قرار میگیرند، شکایت طولانی مدتی از خود نشان نمیدهند. به عبارتی نه ژنوتوکسیک است و نه جهشزا. به نظر میرسد، این محلول به دلیل اثر سینرژیک بر سمیت سایر حلالهای آلی فرار و متیل گلی اکسال خطرناک است.
دیگر کاربردهای پروپانون
پروپانون برای نازککردن رزین پلی استر، تمیز کردن ابزارهای مورد استفاده با آن و حل کردن اپوکسیها و سوپرچسبهای دو قسمتی قبل از سفت شدن استفاده می شود. به عنوان یک چربیگیر سنگین، در آمادهسازی فلز قبل از رنگآمیزی یا لحیم کاری و از بین بردن شار رزین پس از لحیم کاری (برای جلوگیری از چسبندگی کثیفی و نشت الکتریکی و شاید خوردگی یا به دلایل زیبایی) مفید است.
این ماده عمدتاً به عنوان خوراک میانی برای پلاستیکهای اکریلیک مورد استفاده برای لعاب، تابلوها، وسایل روشنایی و نمایشگرها و برای تولید بیسفنول A که به نوبه خود برای تولید رزینهای پلی کربنات و اپوکسی استفاده میشود، مصرف میشود.
رزینهای پلی کربنات و اپوکسی هر دو در صنایع مختلف و در موارد بیشماری که هر روز با آنها مواجه میشویم مورد استفاده قرار میگیرند.
همچنین عمدتاً برای سنتز متاکریلاتها استفاده میشود، حدود نیمی از تولید استون در جهان به عنوان پیشساز متیل متاکریلات استفاده میشود. پروپانون پرمصرفترین کتون در صنعت است. به عنوان حلال فرایندی در ساخت نخ استات سلولز، پوششهای سطحی و محصولات مختلف دارویی و آرایشی نیز استفاده میشود.
برای تثبیت استیلن برای حمل و نقلها هم استفاده میشود. استن در ساخت تعداد زیادی از ترکیبات مانند اسید استیک، کلروفرم، مسیتیل اکسید، MIBK، در ساخت ریون، فیلمهای عکاسی، به عنوان یک حلال معمولی و برای تصفیه پارافینها کاربرد دارد. حلال چربیها، روغنها، مومها، رزینها، لاستیکها، پلاستیکها، لاکها، سیمانهای لاستیکی پروپانون است.
استون در شیمی
کاربرد استون در شیمی
استون برای تمیز کردن مواد آزمایشگاهی شیشه که رایجترین زمینه استفاده در صنایع شیمیایی هستند و خشککردن با راندمان بالا در زمان کوتاه ترجیح داده میشوند. علاوه براین با موادی مانند اسید سالیسیلیک و اسید گلیکولیک که به آن لایهبرداری (پیلینگ شیمیایی) میگویند، برهم کنش میدهد و عامل کمکی در این روش ایجاد میکند.
میزان تبخیر استون از آب و خاک بسیار زیاد است. استن به دلیل حلالیت بالای آن در آب مصرفی حیوانات یا گاهی اوقات میکروارگانیسمها، یک آلاینده مهم زیرزمینی برای خاک است. برای ماهیها، یک ماده بسیار مضر با مقدار LD50 آن 8.3 گرم در لیتر است. کاهش اکسیژن میتواند خطر قابل توجهی در سیستمهایی با فعالیت میکروبی مصرف کننده acetone بالا ایجاد کند.
استون برای تمیز کردن بسیاری از بردهای مدار و قطعات الکترونیکی (به عنوان مثال خازن های پلی استایرن) نامناسب است. اگرچه به خودی خود قابل اشتعال است، اما به طور گستردهای به عنوان یک حلال برای حمل و نقل و ذخیره ایمن استیلن استفاده میشود، که نمیتوان به طور ایمن به عنوان یک ترکیب خالص تحت فشار قرار داد.
ظروف حاوی مواد متخلخل ابتدا با پروپانون و سپس استیلن پر میشوند که در استون حل میشود. یک لیتر از این محلول میتواند حدود 250 لیتر استیلن را با فشار 10 بار (1.0 مگاپاسکال) حل کند. استون لاک ناخن را از بین میبرد و پاک کردن آن را با یک سواب پنبهای یا پارچه آسان میکند. پروپانون در بسیاری از مواد تمیزکننده مورد استفاده قرار میگیرد، زیرا به راحتی با آب مخلوط میشود و به سرعت در هوا تبخیر میشود.
پروپانون در بدن
در انسان، پروپانون محصول جانبی طبیعی تجزیه چربی است. بدن میتواند از راههای مختلفی انرژی بسازد. اولین مورد با تبدیل مواد غذایی مانند کربوهیدراتها به گلوکز است. سپس بدن انسولین ترشح میکند که به سلولهای بدن اجازه میدهد از گلوکز برای انرژی استفاده کنند یا مقداری از گلوکز را در چربی، کبد و ماهیچهها ذخیره کنند.
اما اگر فرد کربوهیدرات زیادی نمی خورد، بدن نمیتواند از گلوکز رژیم غذایی برای تامین انرژی استفاده کند. در عوض، به گلوکزی تبدیل میشود که برای ذخایر انرژی، از جمله در چربی، ذخیره میشود. اگر این اتفاق بیفتد، کبد شروع به تجزیه ذخایر چربی میکند. در فرآیند انجام این کار، بدن کتونها را به عنوان یک محصول جانبی تولید میکند.
استون نوعی کتون است. هنگامی که بدن شروع به تولید کتونهای اضافی میکند، این حالت به عنوان کتوز شناخته میشود. قرار گرفتن در کتوز میتواند برای برخی افراد بیخطر یا حتی مفید باشد. به عنوان مثال، رژیم کتوژنیک (کتو) عمدا حالت کتوز را القا میکند. شواهدی وجود دارد که این میتواند تشنج را در کودکان مبتلا به صرع کاهش دهد و تحقیقات در مورد مزایای بالقوه برای سایر بیماریها ادامه دارد.
اما داشتن کتون بیش از حد خطرناک است، به خصوص برای افراد مبتلا به دیابت. سطوح بالای کتونها میتواند با افزایش اسیدیته خون فرد مرتبط باشد. این ممکن است به کتواسیدوز دیابتی (DKA) منجر شود، یک عارضه جدی که میتواند باعث کمای دیابتی یا مرگ شود.
نحوه نگهداری استون
شرایط نگهداری استون
در محلی خنک، دارای تهویه مناسب، دور از نور مستقیم خورشید و دور از منابع حرارتی و اشتعال نگهداری شود
ظروف اتصال الکتریکی و زمینی
تهویه فشار و خلاء را در همه درام ها نصب کنید
دریچه های مخزن ذخیره را به یک شعله گیر مجهز کنید
کار با استون
منابع گرما و اشتعال مانند جرقه، شعله باز، سطوح داغ و تخلیه ساکن را از بین ببرید
تابلوهای “سیگار ممنوع” را نصب کنید
اتصالات الکتریکی و تجهیزات زمینی. گیره های زمین باید با فلز لخت تماس داشته باشند
تا زمانی که تمام آثار محصول از بین نرود، روی ظرف خالی جوش، برش یا کار گرم انجام ندهید
کلرید روی چیست؟ زینک کلراید یکی از منابع روی میباشد که از چندین فرم کریستالی تشکیل شده است که در سنتزهای شیمیایی کاربرد خود را نشان میدهد. در ادامه فروشگاه مواد شیمیایی دکتر کمیکال را همراهی کنید تا با این ترکیب شیمیایی بهطور کامل آشنا شوید.
کلرید روی چیست؟
زینک کلراید (Zinc chloride) نام ترکیب شیمیایی ZnCl2 یا هیدراتهای آن است. تمام شکلهای این محلول بی رنگ یا سفید هستند و در آب بسیار محلول هستند. این نوع محلول بسیار جاذب الرطوبه است، بنابراین در نگهداری باید آن را از تماس با منبع رطوبت مانند هوا محافظت کرد.
سرد شدن سریع این محلول مذاب یک ماده شیشهای را تشکیل میدهد. محلولهای آبی غلیظ زینک کلراید خاصیت جالب حل کردن نشاسته، ابریشم و سلولز را دارند. بنابراین محلولهای Zinc chloride را نمیتوان از طریق کاغذ صافی استاندارد فیلتر کرد. بهطور عمده کاربرد وسیعی در صنعت نساجی، متالورژی و سنتز شیمیایی دارند. محلول بیآب را میتوان از روی و هیدروژن کلرید تهیه کرد.
Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2
همچنین اشکال هیدراته و محلولهای آبی کلرید روی را میتوان به آسانی با استفاده از اسید هیدروکلریک غلیظ و قطعات روی تهیه کرد. همانطور که در واکنش زیر مشاهده میکنید، اکسید روی و سولفید روی با HCl بدون تشکیل هیدروژن واکنش میدهند:
ZnS(s) + 2 HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2S(l)
نمونههای تجاری آن معمولاً حاوی آب و اکسی کلرید روی محصول اصلی هیدرولیز هستند. چنین نمونههایی را میتوان به صورت زیر خالص کرد: 100 گرم کلرید روی خام در 800 میلی لیتر دی اکسان بی آب و در حضور گرد فلز روی را حرارت داده و رفلاکس میشود.
این مخلوط در حالی که داغ است فیلتر میشود (برای حذف روی)، و پس از خنک شدن رسوب سفید روی کلرید خالص قابل برداشت خواهد بود. نمونه های بیآب آن را نیز میتوان با تصعید در جریانی از گاز کلرید هیدروژن و سپس حرارت دادن تا دمای 400 درجه سانتیگراد در جریان گاز نیتروژن خشک خالص کرد.
کلرید روی به عنوان الکترولیت استفاده میشود. همچنین این محلول به عنوان عامل متراکمکننده، ضدعفونیکننده و خشککننده استفاده می شود. این محلول در کنار ترکیبات مس و کروم به عنوان نگهدارنده چوب استفاده میشود.
این ماده یک ماده شیمیایی خورنده است و در صورت تماس، پوست را شدیداً تحریک کرده و میتواند به طور جدی به چشمها آسیب وارد کند. تماس با روی کلرید میتواند به شدت سیستم تنفسی شامل بینی و گلو را تحریک کند. استنشاق این ماده به ریه آسیب وارد کرده و باعث ایجاد سرفه و سخت نفس کشیدن خواهد شد. به طوریکه تماسهای طولانی با Zinc chloride میتواند باعث ایجاد موقعیت اورژانسی برای ریهها شود.
در صورت تماس این محلول با چشم قبل از هرکاری با آب فراوان چشمها را به مدت 30 دقیقه شستشو دهید و سریعاً برای درمان پزشکی اقدام کنید. همچنین در صورت تماس این محلول با پوست، ابتدا لباس آلوده را خارج کرده و با مقدار زیادی صابون و آب پوست را شستشو دهید. سپس برای اقدامات پزشکی فوراً مراجعه کنید.
در صورت استنساق آن سریعاً شخص آسیب دیده را از محل حادثه خارج کرده، و در صورتیکه تنفس یا عملکرد قلب مختل شده به او تنفس مصنوعی بدهید. سپس سریعاً به مرکز خدمات پزشکی مراجعه کنید. شخص آسیب دیده با این ماده بین 24 تا 48 ساعت بعد باید تحت نظر باشد، چون ممکن است آسیب ریوی بعداً مشاهده شود.
آیا زینک کلراید قابل اشتعال است؟
کلرید روی خود نمی سوزد. اما در صورت تماس با آتش گازهای سمی تولید میکند، از جمله گازهای هیدروژن کلرید و اکسید روی. ضمناً این ماده ممکن است به شدت با پتاسیم واکنش انفجاری نشان دهد.
همچنین این نوع محلول با ترکیبات سیانید، سولفید، مواد اکسیدکننده مثل پرکلرات، پراکسید، پرمنگنات، کلرات، نیترات، کلرین، برومین و فلوئورین و بازهای قوی مثل کاستیک سودا و پتاسیم هیدروکسید سازگاری ندارد.
جدول رتبه بندی خطرات کلرید روی
3
سلامتی
0
قابلیت اشتعال
0
واکنش پذیری
در صورت تماس با آتش کلرید روی، گازهای سمی تولید میکند
درجه خطرات: 0=حداقل 1=جزئی 2=متوسط 3=جدی 4=شدید
کاربرد کلرید روی در صنعت
چسبها و مواد شیمیایی درزگیر
مواد شیمیایی کشاورزی غیر آفت کشها (شما میتوانید مواد اولیه کشاورزیرا از ما خریداری کنید.)
Zinc chloride یک جامد یونی است، اگرچه برخی از خصوصیات این ماده شبیه ترکیبات دارای پیوند کووالانسی است از جمله نقطه ذوب پایین آن (275 درجه سانتیگراد) و حلالیت بالای آن در حلالهایی مانند دی اتیل اتر. این نوع محلول یک اسید لوئیس ملایم است. به طوریکه محلولهای آبی آن دارای PH در حدود 4 است. هنگامی که اشکال هیدراته کلرید روی گرم میشوند، به یک اکسی کلرید هیدرولیز میشود.
در محلول آبی، این ماده منبع مفیدی از یون روی است که برای تهیه سایر نمکهای روی، به عنوان مثال کربنات روی مناسب است:
ZnCl2(aq) + Na2CO3(aq) → ZnCO3(s) + 2 NaCl(aq)
در آزمایشگاه، روی کلرید عمدتاً به عنوان یک اسید لوئیس با قدرت متوسط به طور گستردهای استفاده میشود. Zinc chlorideمیتواند واکنش سنتز ایندول فیشر، و همچنین واکنشهای اسیلاسیون فریدل کرافت را که شامل حلقههای آروماتیک فعال میشود، را کاتالیز کند.
زینک کلراید
این واکنش مربوط به تهیه رنگ فلورسین از انیدرید فتالیک و رزورسینول است که شامل آسیلاسیون فریدل کرافت است. این واکنش با استفاده از نمونه هیدراته کلرید روی انجام شده است.
ترکیبهای ناجورحلقه که از یک کاتیون فلزی یا یون هیدروژنی تشکیل شده باشند، کیلیت نام دارند. طی کی لیت سازی یک ترکیب شیمیایی با یک یون فلزی ترکیب میشود و آنها را محکم نگه میدارند.
کی لیت چیست؟
یونهای فلزی اثر زیادی روی فرایندهای شیمیایی و عملکرد بسیاری از محصولات دارند. گستره وسیعی از مشکلات مربوط به یونهای فلزی میتواند توسط کیلیت سازهای فلزی برطرف شود و باعث بهبود کارایی سیستمهای صنعتی شود.
کیلیت سازهای فلزی در تصفیه صنعتی و افزودنی های خوراک
نمکهای فلزی باعث ایجاد رسوبات در بویلرها، تبادلکنندههای گرمایی و سیستمهای چرخشی آب دیگر در صنایع قدرتی، نوشیدنی، شکر و لبنیات میشوند. کی لیت سازهای فلزی با یونهای فلزی مضر تشکیل کمپلکس پایدار داده و باعث حلشدن رسوبات تشکیل شده و جلوگیری از شکلگیری رسوبات جدید میشود.
عناصر فلزی بسیار جزئی جهت سلامت و رشد جانوران بسیار مهم هستند. دی سدیم EDTA میتواند جهت حلکردن مواد معدنی جزئی در حلالهای آبی و بهعنوان افزودنی به خوراک دام استفاده شود.
در فرآیندهای متداول تجاری، یونهای آهن باعث اکسید شدن دی هیدروژن سولفید به گوگرد فلزی میشوند. عوامل کی لیت ساز باعث فعال شدن یونهای فلزی شده و از رسوب آنها جلوگیری میکنند.
تصفیه
عوامل کی لیت ساز با گیر انداختن یونهای آب سنگین (کلسیم و منیزیم) و جداسازی یونهای کلسیم و منیزیم که علت پیوندهای سطحی هستند، باعث بهبود قدرت تصفیه میشوند. عوامل کی لیت ساز یونهای فلزی واسطه ناخواسته که معمولاً از مواد اولیه در تولید صابون و پاککنندهها، ناشی میشوند و شامل پروکسیدهایی مانند هیدروژن پروکسید، پرکربناتهاو پربوراتها هستند، را غیرفعال میکنند.
صنایع غذایی
واکنش فلزات سنگین بسیار جزئی با ترکیبات آلی و معدنی در غذاها و نوشیدنیها باعث ازبینرفتن رنگ، تغییر بافت و کدورت میشود. فلزات بسیار جزئی همچنین باعث کاتالیز اکسیداسیون روغنهای گیاهی و چربی میشوند. جهت جلوگیری از این مشکلات عوامل کی لیت ساز فلزی باعث غیرفعالشدن فلزات نامطلوب میشوند.
صنعت نفت
عوامل کی لیت سار به طور گستردهای در کاربردهای نفتی استفاده میشوند. در جلوگیری از رسوب ترکیبات حل شده ناخواسته شامل SrSO4، BaSO4 و CaCO3 و رسوبات آهن، کی لیت سازها نقش بسزایی دارند. علاوه بر این کی لیت سازها باعث جلوگیری از رسوب آهن در طی فرایندهای اسیدکاری و شکست میشوند.
طی فرایندهای تمیزکردن و سفیدکردن فیبرهای نخی، کی لیت سازهای فلزی باعث جداسازی و غیرفعالکردن یونهایی که تخریب عوامل پروکساید تمیزکنندهها را کاتالیز میکنند، میشوند. کیلیت سازها همچنین باعث بهبود عملکرد حوضچههای رنگ میشوند، جایی که یونهای کلسیم و منیزیم مانع از نفوذ رنگ به فیبرهای نخ میشوند.
مقدار بسیار جزئی از فلزات محلول در سیستمهای آبی بهصورت یونهای باردار مثبت وجود دارند. هرکدام از این یونها دارای تعداد معینی مکانهای فعال هستند. بسیاری از یونهای فلزی دارای چهار یا شش مکان فعال هستند.
EDTA، DTPA و HEDTA به ترتیب دارای شش، هشت و شش مکان کمپلکسی با فلزات هستند که باعث میشود یک مولکول بتواند با همه مکانهای فعال بر همکنش کند. NTA دارای چهار مکان کمپلکسی است که باعث که یک مولکول بتواند با بیشتر مراکز فعال یک یون فلزی بر همکنش کند. عامل کی لیت ساز اتیلن دی آمین تترا استیک اسید یک کی لیت ساز فلزی با کاربردهای فراوان و مقرون بهصرفه میشود.
ادتا چیست
edta چیست؟
edta یک عامل کی لیت ساز متداول و همهگیر است و میتواند با یون فلزی چهار و شش پیوند ایجاد کند و با یونهای فلزی واسطه و یونهای گروههای اصلی کمپلکس تشکیل دهد.
EDTA در صنایع صابونسازی و پاککنندهها استفاده میشود و با یونهای کلسیم و منیزیم درون آبهای سخت واکنش میدهد. وقتی با کلسیم واکنش میدهد به فرم [Ca(EDTA)]2- در میآید و در این کمپلکس به صورت لیگاندی چهار دندانه است و کی لیت شامل دو اتم نیتروژن و دو اتم اکسیژن در گروههای مجزای کربوکسیل (-COOH) است.
edta همچنین بهعنوان عامل پایدارکننده در صنایع غذایی بکار میرود. در کاربردهای دیگر آن، رسوبات تهنشینشده کربنات کلسیم را از آب سخت بدون استفاده از اسید حل میکند. EDTA در جداسازی عناصر نادر از یکدیگر استفاده میشود. عناصر نادر ویژگیهای شیمیایی نزدیک بهم داشته ولی پایداری کمپلکس EDTA آنها متفاوت است.
حذف فلزات سنگین از خاک
پیامدهای انباشتگی فلزات سنگين در محيطزيست نگرانکننده است و اين بهدليل واکنش پذيری بالقوه، سميت و تحرک آنها در خاک میباشد. منابع فلزات سنگين در محيط زيست متنوع بوده و عوامل مؤثر بر توزيع، جذب و واجذب، انتقال و سميت آنها نيز متعدد است. يکي از روشهای آلودگیزدایی خاک استفاده از استخراج کنندههاست.
کی لیت کننده ها از جمله مؤثرترين استخراج کنندهها بوده و مزايای زيادی همچون: کارايي بالا، پايداري ترموديناميکی بالاي کمپلکسها، انحلال پذيری بالای کمپلکسها، جذب ناچيز در سطح ذرات خاک و تأثير تخریبی کمتر در مقايسه با اسيدها دارند. با اين حال، کيليت کننده ها به دليل گرانی و ضرورت بازيافت، کمتر در پروژههای وسيع آلودگی زدایی خاک مورد استفاده قرار میگيرند.
از کيليت کننده ها به ويژه برای افزايش تحرک فلزات سنگين در گياه پالایی خاکهای آلوده استفاده میشود. متداولترين کمپلکسکنندهای که برای استخراج فلزات سنگين از آن استفاده شده EDTA است. edta یک اسید کربوکسیلیک پلی آمین است که اغلب نمک دو سديمی آن مورد استفاده قرار میگیرد. این ترکیب کمپلکسهای پايداری را با دامنه وسيعی از فلزات تشکيل میدهد، لذا توانايی بالايی در رهاسازی يونهای فلزی دارد.
انتخاب کیلیت مناسب
انتخاب کیلیت مناسب
در انتخاب کیلیت، نوع و مقدار یونهای فلزی و آنیونهای موجود در فرایند باید در نظر گرفته شوند. یک فاکتور مهم قدرت کمپلکس تشکیل شده بین عامل کی لیت ساز و یون فلزی است. این فاکتور تعیین میکند که آیا کمپلکس در حضور آنیونهای رقیب تشکیل شده است یا نه. ثابت پایداری یا تعادل (K) که با log K نمایش داده میشود برای بسیاری از فلزات و عوامل کی لیت ساز تعیین شده است. مقادیر log K بالاتر نشاندهنده ایجاد پیوندی قویتر بین یون فلزی و عامل کیلیت ساز است و درنتیجه احتمال تشکیل کمپلکس بیشتر خواهد بود.
تأثیر گستره PH فعال بر سیستم کی لیت ساز
PH سیستم و ماهیت اکسید شدن محیط میتواند روی پایداری و اثربخشی سیستم کیلیت ساز تأثیرگذار باشد. برای هر کمپلکس فلزی یک PH بهینه و یک گستره PH فعال وجود دارد که در آن کمپلکس فعال پایدار است.
PH اثر بر شلاتور
انتخاب کی لیت ساز برای کاربردهای مختلف
کاربرد کی لیت ساز
کی لیت سازهای متداول در جداسازی یونهای فلزی سنگین از فاضلاب
HEDP کاربردهای زیادی در صنایع دارد بهعنوانمثال به یون مس (II) متصل شده که باعث غیرفعالکردن سورفاکتانتها شده و فرایند تمیزکردن را در صنایع پاککننده بهبود میدهد. توانایی این عامل کی لیت ساز جهت جلوگیری از رسوب نمکهای کلسیم باعث کاربرد بسیار زیاد این عامل کیلیت ساز در تصفیه آب برای جلوگیری از رسوب در سیستمهای خنککننده آب چرخشی، صنعت نفت بویلرهای فشار پائین در تولید برق صنایع شیمیایی، متالورژی و … شده است.
پرمصرفترین، قویترین و مقرونبهصرفهترین کی لیت ساز و برای اهداف عمومی بکار میرود
DTPA
زمانی که عامل کیلیت ساز قوی موردنیاز است پیشنهاد میشود؛ مانند سفیدکردن پروکسیدی پالپ. این عامل کی لیت ساز تحت شرایط شدید اکسید شدن پایدار میماند. همچنین به طور ویژهای جهت رسوبزدایی در کاربردهای نفتی بسیار مناسب است.
HEDTA
عامل کی لیت سازی است که کارایی آن شبیه به EDTA است. بهویژه زمانی مناسب است که حلالیت زیاد در PHهای پائین موردنیاز است و برای پایدار کردن یونهای آهن در PHهای بالا استفاده میشود.
EDG
عامل کیلیت ساز زیستتخریبپذیر، جهت زمانهایی که عامل کی لیت ساز ضعیف میتواند استفاده شود.
برای دریافت مشاوره بهصورت تخصصی میتوانید با فروشگاه مواد شیمیاییدکتر کمیکال در تماس باشید.