آرشیو آذر ماه 1401

حلال ها گروه ناهمگنی از مواد شیمیایی از نظر ساختاری متنوع هستند که می توانند برای رقیق کردن، حل کردن یا پخش کردن سایر ترکیبات استفاده شوند. توانایی یک حلال برای حل کردن مولکول دیگر به ساختار مولکولی و خواص فیزیکی حلال و املاح بستگی دارد. حلال ها را می توان به دو دسته آلی یا معدنی و از نظر قطبیت شیمیایی طبقه بندی کرد. حلال های قطبی شامل آب، الکل ها و سایر مواد شیمیایی حاوی OH مانند اسید استیک هستند که توانایی اهدای H+ و تشکیل پیوندهای هیدروژنی را دارند. حلال های قطبی فاقد گروه –OH، از جمله استونیتریل، دی متیل فرمامید و دی متیل سولفوکسید، حلال های اولیه هستند و برای حل کردن املاح قطبی کمتر استفاده می شوند.

حلال های غیرقطبی در آب قابل اختلاط نیستند و بنابراین برای حل کردن مواد آبگریز مانند روغن ها و چربی ها استفاده می شوند. این دسته از حلال ها شامل بنزن، تتراکلرید کربن، دی اتیل اتر، هگزان و تولوئن است. استفاده از حلال های غیرآبی معدنی کمتر رایج است و به طور کلی در محیط های آزمایشگاهی کنترل شده استفاده می شود.

چنین حلال هایی، از جمله آمونیاک مایع، کلرید فسفریل و اسید سولفوریک، ممکن است در واکنش های شیمیایی که در آن واکنش دهنده ها پتانسیل تعامل با یک حلال قطبی را دارند، مطلوب باشند. بسیاری از حلال ها نیز به عنوان ترکیبات آلی فرار (VOCs) طبقه بندی می شوند، و بحث در مورد زیر طبقه بندی بیشتر را می توان در ورودی VOC یافت. به طور مشابه، حلال‌های استودارد/ارواح سفید به ترکیب خاصی از هیدروکربن‌های آلیفاتیک و آلی‌حلقه‌ای که از نفت خام تقطیر شده‌اند، اشاره دارد.

سمیت حلال ها می تواند بسیار متفاوت باشد. آب که به عنوان حلال جهانی در نظر گرفته می شود، سمیت بسیار کمی دارد، در حالی که در مقابل، بنزن که زمانی به طور گسترده در محصولات صنعتی و خانگی استفاده می شد، به دلیل سرطان زایی شناخته شده برای انسان تا حد زیادی جایگزین شده است. تنوع در این گروه از مواد شیمیایی امکان استفاده گسترده را در چندین روش صنعتی و همچنین در خانه فراهم می کند. مواجهه شغلی یا محیطی با حلال ها در نتیجه استفاده رایج از بسیاری از حلال ها و سهولت نسبی جذب آنها رخ می دهد.

در سال های اخیر، حرکتی برای جایگزینی بسیاری از حلال های سمی تر با جایگزین های کمتر سمی صورت گرفته است. به عنوان مثال، الکل ها و آلکان ها نسبت به استونیتریل، دی اکسان و تتراهیدروفوران کمتر برای محیط زیست مضر هستند. علاوه بر این، جنبش شیمی سبز همچنین شیمیدان ها را برای یافتن جایگزین های غیرسمی و پایدار به چالش کشید. لیمونن که از پوست مرکبات جدا شده و معمولاً در لوازم آرایشی و عطرها استفاده می شود، به طور فزاینده ای به عنوان حلال برای محصولات پاک کننده طبیعی استفاده می شود. دی اکسید کربن فوق بحرانی حلال جایگزین دیگری است که در انواع واکنش ها از کافئین زدایی قهوه تا تمیز کردن خشک استفاده می شود.

مواد شیمیایی حلال 

حلال ها به عنوان مواد شیمیایی که املاح را حل کرده و محلول تشکیل می دهند، بسیاری از واکنش ها را تسهیل می کنند. آنها برای همه چیز از استخراج گرفته تا تمیز کردن خشک تا رنگ و موارد دیگر استفاده می شوند. آنها می توانند مانند آب خوش خیم یا به اندازه دی کلرومتان خطرناک باشند. استفاده از حلال‌های سمی سالانه میلیون‌ها کارگر را تحت تأثیر قرار می‌دهد و پیامدهایی برای مصرف‌کنندگان و محیط‌زیست نیز دارد.

چگونه حلال ها با شیمی سبز ارتباط دارند

حلالها در هنگام سبز کردن شیمی یک اولویت کلیدی هستند زیرا در حجم های بالا استفاده می شوند و بسیاری از آنها ترکیبات آلی فرار هستند. استفاده از آنها باعث ایجاد مقادیر زیادی زباله، آلودگی هوا و سایر اثرات سلامتی می شود. یافتن جایگزین های ایمن تر و کارآمدتر یا حذف حلال ها به طور کلی یکی از بهترین راه ها برای بهبود فرآیند یا محصول است.

انواع حلال های شیمیایی به ماده ای اطلاق می شود که قادر به حل کردن ماده دیگری باشد. به طور کلی هیچ واکنشی بین حلال و املاح رخ نمی دهد و ماده جدیدی تولید نمی شود. به عنوان مثال، هنگامی که آب در یک ماده قطبی حل می شود، مولکول های آب به دلیل نیروی وارد شده توسط حلال وارد مولکول های آب می شوند. آنها جدا شده و بین مولکول های حلال قرار می گیرند.

حلال های شیمیایی معمولاً در دمای محیط مایع هستند، اما در جامد (حلال های یونی) یا گاز (دی اکسید کربن) نیز وجود دارند. حل کردن یک ماده در یک ترکیب دیگر برای اهداف مختلفی از جمله تنظیم ویسکوزیته، تغییر خواص دما، حذف یک ماده از یک سطح خاص، استخراج یک ماده و غیره قابل انجام است.
انواع حلال های شیمیایی باید بر اساس نوع حلال و هدفی که داریم انتخاب شوند، انتخاب حلال قطبی برای یک ماده غیرقطبی نادرست است و اگر بخواهیم محلول حاصل را در یک واکنش بگنجانیم، اثرات و واکنش ها باید انجام شود. توجه داشته باشید همچنین توسط خود حلال. در زیر به دسته بندی حلال ها و انواع آنها می پردازیم.

در ادامه حلالیت NaCl در آب نشان داده شده است، همانطور که مشاهده می کنید، آب یون های سدیم و کلر را جدا می کند و هر یک از این یون ها توسط قسمت های مختلف (مثبت یا منفی) آب احاطه شده اند.

حلال های آلی

این ترکیبات از نظر ساختار شیمیایی به سه دسته هیدروکربن، اکسیژن و هالوژن تقسیم می شوند.

حلال های هیدروکربنی

این مواد به دو دسته آلیفاتیک و آروماتیک (بنزن، تولوئن، زایلن و ...) تقسیم می شوند. این حلال ها عموماً از نفت خام استخراج می شوند و در برخی موارد از ترکیب مواد مختلف استفاده می شود. به عنوان مثال، پارافین های خطی ویسکوزیته پایینی دارند، در حالی که پارافین های شاخه دار ویسکوزیته بالایی دارند و خواص دمای پایین خوبی دارند. ترکیب این حلال ها ویسکوزیته خوب و خواص دمای پایین خوبی به ما می دهد. در اینجا چند نمونه از این مواد و کاربردهای آنها آورده شده است.

آلیفاتیک

ترکیبات آلیفاتیک موادی هستند که در ساختار خود حلقه های معطر ندارند مانند آلکان ها، آلکن ها و غیره.

سیکلوهگزان

این روغن مایعی است که بی رنگ یا مایل به زرد است. کاربردهای زیادی دارد اما به عنوان حلال برای تولید علف کش ها، سلولز، رزین های طبیعی و مصنوعی، موم ها، چربی ها و غیره استفاده می شود.

حلال های معطر
بنزن

بنزن به عنوان ساده ترین ترکیب معطر شناخته می شود و علیرغم اثرات مضری که بر بدن انسان دارد به دلیل ساختار مولکولی خاص خود بسیار مورد استفاده و استفاده فراوان قرار می گیرد. بنزن در ساخت لاستیک و لاستیک، در صنعت چاپ و رنگ، در تولید رزین، چیپس، نایلون، استایرن و در ترکیب حلال های صنعتی برای زدودن چربی و گریس از سطوح مختلف استفاده می شود.

تولوئن

تولوئن یکی دیگر از ترکیبات معطر محبوب است که به طور گسترده ای به عنوان حلال در صنایع مختلف استفاده می شود. اگرچه برای سلامتی انسان مضر است، اما خواص خوب و قابلیت حل کردن اجزای مختلف باعث شده است که در ساخت انواع سوخت، مواد شوینده خانگی و صنعتی، منسوجات و چرم، روان کننده ها و روان کننده ها به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گیرد. و… مورد استفاده قرار گیرد.
حلال های اکسیژن

اینها عبارتند از الکل ها، کتون ها، آلدئیدها، گلیکول اترها، استرها و غیره.

حلال های هالوژن

موادی که در ساختار گروه هالوژن خود عنصری دارند (کلر، برم و ...) هالوژن نامیده می شوند.

انعقاد در مقابل انعقاد الکتریکی
انعقاد شیمیایی جزء ضروری تصفیه آب آشامیدنی و فاضلاب است. در آب آشامیدنی، برای شفاف سازی آب، با استفاده از عوامل منعقد کننده عمدتاً برای تصفیه آب شهری استفاده می شود.

تکنیک‌های جداسازی فیزیکی برای تصفیه فاضلاب کلوئیدی، مانند رسوب‌گذاری، کافی نیستند زیرا سیستم‌های کلوئیدی حاوی ذرات ۰.۱ میکرومتر تا ۱ نانومتر هستند. این باعث می شود سرعت ته نشینی بین 0.3 تا 3 متر در سال باشد و به این معنی است که زمان فرآیند بسیار طولانی خواهد بود. در بسیاری از موارد، پساب هایی که حاوی کلوئید هستند، آگلومره نمی شوند و پایدار هستند. دلیل اصلی این است که ذرات دارای بار الکتریکی هستند که باعث می شود یون هایی که آنها را احاطه کرده اند یک لایه الکتریکی مضاعف ایجاد کنند، بنابراین ذرات کلوئیدی دفع می شوند و مانع از تماس و تجمع نمی شوند. بنابراین، کاتیون‌های Fe یا Al به محلول وارد می‌شوند تا بار را خنثی کنند و اجازه دهند ذرات به هم بپیوندند و لخته‌هایی را تشکیل دهند که می‌توانند رسوب کنند.

در انعقاد شیمیایی سنتی از منعقد کننده های آلومینیوم و آهن استفاده می شود. رایج ترین منعقد کننده های آلومینیوم سولفات آلومینیوم، کلرید آلومینیوم و آلومینات سدیم هستند. منعقد کننده های آهن عبارتند از: سولفات آهن، سولفات آهن، کلرید آهن و سولفات کلرید آهن.

اثر منعقد کننده به توانایی آن در تشکیل کمپلکس های چند هسته ای چندشارژ با ویژگی های جذب افزایش یافته بستگی دارد. ماهیت کمپلکس‌های تشکیل‌شده ممکن است توسط pH سیستم کنترل شود (برای توضیحات بیشتر، توزیع گونه‌های شیمیایی غالب در یک محلول آبی در طول بخش فرآیند انعقاد الکتریکی را ببینید). اثربخشی انعقاد به متغیرهای فرآیند زیر بستگی دارد: اختلاط، pH، و دوز منعقد کننده، و استفاده از یک آزمایش شیشه آزمایشگاهی برای تعیین مقادیر بهینه شده یک روش معمول است.

مواد منعقد کننده در تصفیه آب و فاضلاب

برای کاربردهای عملی فاضلاب، تصفیه شیمیایی (شکل 1) ممکن است به حداکثر سه معرف شیمیایی و تنظیم pH برای تصفیه موثر نیاز داشته باشد که منجر به فرآیندی پرهزینه و پر زحمت می شود. از طرف دیگر، انعقاد الکتریکی نیازی به مواد شیمیایی خارجی ندارد و هر اندازه مواد معلق، روغن و گریس و همچنین فلزات سنگین را حذف می کند.

درمان انعقاد، بار الکتریکی منفی ذرات را خنثی می کند، که نیروهایی را که کلوئیدها را از هم جدا نگه می دارند، بی ثبات می کند. منعقد کننده های تصفیه آب از مولکول هایی با بار مثبت تشکیل شده اند که وقتی به آب اضافه می شوند و مخلوط می شوند، خنثی سازی بار را انجام می دهند. مواد معدنی، آلی یا ترکیبی از هر دو نوع منعقد کننده معمولاً برای تصفیه آب برای حذف مواد جامد معلق استفاده می شود.

فلوکولانت ها
مواد شیمیایی تصفیه لخته سازی و انعقاد در فرآیندهای تصفیه آب فاضلاب پساب برای حذف جامدات، شفاف سازی آب، نرم شدن آهک، غلیظ شدن لجن و آبگیری مواد جامد استفاده می شود.

مواد شیمیایی فلوکولاسیون چگونه کار می کنند؟
فلوکولانت ها ذرات بی ثبات شده را با هم جمع می کنند و باعث تجمع آنها و خروج آنها از محلول می شود. نمونه هایی از فلوکولانت های ChemTreat شامل پلیمرهای کم، متوسط ​​و با وزن مولکولی بالا می باشد.

منعقد کننده های آلی
برای برخی منابع آبی، انعقاد آلی برای جداسازی جامد از مایع مناسب تر است. منعقد کننده آلی معمولاً زمانی استفاده می شود که کاهش تولید لجن مورد نظر باشد. علاوه بر این، ترکیبات شیمیایی آلی و معدنی اغلب موثرتر از مواد شیمیایی آلی یا معدنی به تنهایی هستند. ترکیب صحیح اغلب می تواند مزایای استفاده از مکانیسم جاروب لخته منعقد کننده معدنی را با ویژگی های کاهش تولید لجن منعقد کننده های آلی ترکیب کند. فرمولاسیون ChemTreat بر اساس مواد شیمیایی زیر است:

پلی آمین و پلی دادماک
اینها پرکاربردترین کلاس های مواد شیمیایی انعقادی آلی هستند. آنها تنها با خنثی سازی بار عمل می کنند، بنابراین هیچ مزیتی برای مکانیسم Sweep-Floc وجود ندارد. پلی آمین ها عموماً آب خام با کدورت بالاتر (تقریباً بیش از 20 NTU) را به طور مؤثر تصفیه می کنند. پلی آمین ها همچنین در تصفیه بسیاری از انواع فاضلاب موثر هستند. PolyDADMAC ها دسته خاصی از پلی آمین ها هستند که در این دسته قرار می گیرند.

ملامین فرمالدهیدها و تانن ها
این پلیمرهای تمام آلی مشابه محصولات منعقد کننده معدنی عمل می کنند، زیرا نه تنها مواد کلوئیدی موجود در آب را منعقد می کنند، بلکه لخته های رسوبی خود را نیز تشکیل می دهند. این رسوب جاروب به راحتی مواد آلی مانند روغن و گریس را جذب می کند. رسوب به طور کلی تا غلظت رطوبت کم آبگیری می کند، و این انتخاب منعقد کننده را به ویژه برای عملیات واحدی که لجن خطرناک تولید می کنند، مانند واحدهای DGF و IGF در پالایشگاه های نفت، مناسب می کند. استفاده از این شیمی خود ته نشین عموماً به طور قابل توجهی گرانتر از شیمی منعقد کننده معدنی است، اما زمانی که هزینه های حذف لجن و دفع لجن در نظر گرفته شود، می تواند مقرون به صرفه باشد.

منعقد کننده های غیر آلی
انعقاد غیر آلی هم مقرون به صرفه است و هم برای انواع وسیعی از آب و فاضلاب قابل استفاده است. تصفیه منعقد کننده معدنی به ویژه بر روی آب خام با کدورت کم (غلظت کل مواد جامد معلق) موثر است و اغلب زمانی که منعقد کننده های آلی نمی توانند این نوع آب را تصفیه کنند.

پس از افزودن به آب، مواد شیمیایی منعقد کننده معدنی با قلیاییت و هیدرات واکنش می دهند و رسوبات هیدروکسید فلزی (آلومینیوم یا آهن) را تشکیل می دهند که به عنوان یک مکانیسم لخته سازی عمل می کنند. این مکانیسم را می توان با بارش برف در هوای کثیف مقایسه کرد. همانطور که برف می بارد، ذرات موجود در هوا را جذب می کند که همزمان رسوب می کنند و در نتیجه هوا را تمیز می کند. در تصفیه آب، فلوک جاروب هیدروکسید فلز بر روی آب مانند بارش برف روی هوا عمل می کند. بسیاری از سوسپانسیون های کلوئیدی که درمان آنها دشوار است را می توان به طور موثر با استفاده از منعقد کننده های معدنی درمان کرد.

اگرچه رسوب هیدروکسید فلز در تمیز کردن آب سودمند است، اما این رسوبات به حجم کلی لجن که باید تصفیه و حذف شود، می افزایند. این رسوبات همچنین تمایل به کاهش چگالی کلی و آبگیری لجن در مقابل رسوبات ایجاد شده با منعقد کننده های آلی دارند. برای کاربردهای آب ورودی یا خام که لجن به طور کلی غیرخطرناک است، جریمه ایجاد لجن بیشتر با محتوای آب بیشتر کم است. برای کاربردهای فاضلاب با لجن خطرناک، جریمه اقتصادی می تواند قابل توجه باشد.

سولفات آلومینیوم
زاج با اثرات بهداشتی و ویژگی های خوردگی مشابه اسید سولفوریک رقیق شده، به طور ملایم خطرناک است. به صورت مایع تولید می شود و شکل کریستالی آن از مایع کم آب می شود. آلوم یکی از رایج ترین مواد شیمیایی تصفیه آب در جهان است.

کلرید آلومینیوم
به طور کلی، کلرید آلومینیوم مانند آلوم عمل می کند، اما معمولاً گران تر، خطرناک تر و خورنده تر است. به همین دلیل، معمولاً یک انتخاب دوم دور از آلوم است. ChemTreat دارای کلرید آلومینیوم است که به صورت مایع در دسترس است.



سولفات آهن و آهن
انعقاد آهن مشابه منعقد کننده های آلومینیومی عمل می کند اما هزینه ممکن است بر اساس منبع عرضه محلی متفاوت باشد. سولفات آهن رایج‌تر است، اما سولفات آهن معمولاً در مواردی استفاده می‌شود که به یک عامل احیاکننده یا یون‌های آهن محلول اضافی نیاز است.

کلرید آهن
کلرید آهن به طور کلی کم هزینه ترین منعقد کننده معدنی است، زیرا به عنوان یک ماده زائد از عملیات فولادسازی (ضایعات "الکل ترشی") تولید می شود. با این حال، تا حد زیادی خورنده ترین و خطرناک ترین منعقد کننده معدنی است.

این اولین مطالب آزمایشی وبلاگ من می باشد و به زودی حذف خواهد شد.
امروز ارتباط و تبادل اطلاعات نقش بسیار مهمی در رشد و فرهنگ مردم یک کشور و جامعه را دارد و وبلاگ یکی از راه های سریع انتقال اطلاعات و ارتباط مردم یک جامعه با هم می باشد .
شما به راحتی می توانید مطالب مورد علاقه , کارهای روزمره , علم و فرهنگ را در وبلاگ خود انتشار دهید و با سایر دوستان خود به گفتگو و تبادل نظر بپردازید .

این دومین مطلب آزمایشی وبلاگ من هستش و به زودی این متن حذف خواهد شد .
وبلاگ چیست ؟
وبلاگ یا وب‌نوشت که به آن تارنوشت، تارنگار یا بلاگ و به زبان انگلیسی(Blog) هم می‌گویند، وبلاگ حاوی اطلاعاتی مانند: گزارش روزانه، اخبار، یادداشت‌های شخصی و یا مقالات علمی مورد نظر طراح آن است. وبلاگ ترکیبی از دو کلمۀ «web» و «log» به معنای ثبت وقایع روزانه است .مطالب وبلاگ بر مبنای زمانی که ثبت شده گروهبندی و به ترتیب از تازه‌ترین رخداد به قدیم ارائه می‌گردد. نویسندهٔ ویلاگ، وب‌نویس یا تارنویس نامیده می‌شود و ممکن است بیش از یک نفر باشد، وب‌نویس به گزارش مداوم رویدادها، خاطرات، و یا عقاید یک شخص یا یک سازمان می‌پردازد. واحد مطالب در وبلاگ،پست است، معمولاً در انتهای هر مطلب، برچسب تاریخ و زمان، نام نویسنده و پیوند ثابت به آن یادداشت ثبت می‌شود. فاصلهٔ زمانی بین مطالب وبلاگ لزوماً یکسان نیست و زمان نوشته ‌شدن هر مطلب به خواست نویسندهٔ وبلاگ بستگی دارد. مطالب نوشته شده در یک وبلاگ همانند محتویات یک وب‌گاه معمولی در دسترس کاربران قرار می‌گیرد. در بیشتر موارد وبلاگ ها دارای روشی برای دسترسی به بایگانی یادداشت‌ها هستند (مثلاً دسترسی به بایگانی بر حسب تاریخ یا موضوع). بعضی از وبلاگ ها امکان جستجو برای یک واژه یا عبارت خاص را در میان مطالب به کاربر می‌دهند.