جداسازی شیمیایی مخلوطهای آلی

جداسازی شیمیایی مخلوطهای آلی

 مخلوط ترکیبات آلی ممکن است به حالت جامد یا مایع بوده و یا بصورت حل شده یا معلق در یک مایع باشند.درصورت حضور جامد و مایع در مخلوط نباید انتظار داشت که مخلوط به سادگی از طریق صاف کردن جدا شود،زیرا فاز مایع تقریبا به طور یقین شامل جامد حل شده ومقادیر ناچیز از جزء مایع خواهد بودکه خارج کردن آنها از ترکیب جامد دشوار است.روش های جدا کردن نمونه های خالص تشکیل دهنده یک مخلوط میتواند  فیزیکی یا شیمیایی باشد به شرطی که تشکیل آزئوتروپ ندهند.جداسازی دوترکیب به روشهای شیمیایی به انحلال پذیری آنها در آب،اتر،یا اسید یا باز رقیق بستگی دارد.

روش های زیر برای کسب نتایج مطلوب باید به دقت و به ترتیب زیر دنبال شود.این روش ها در مورد اغلب مخلوط ها موفقیت آمیز می باشند.

1-اگر مخلوط مایع باشد ،باید آن را درون یک بالن سر سمباده ای کوچک مجهز به دماسنج و مبرد قرار داده و بالن را با احتیاط حرارت دهید.اگر مایع تقطیر شود ضمن توجه به دما،عمل تقطیر را تا زمان افت دما ادامه دهید.افت دما بیانگر این است که تمام مایع در آن دما تقطیر شده است.اکنون جزء تشکیل دهنده با نقطه جوش پایین تر مخلوط در بالن جمع آوری کننده خواهد بود.

2-اگر مخلوط مایع طبق روش(1)غیر قابل جداسازی بوده یا اگر مخلوط مایع باشد،در این صورت انحلال پذیری آن را در اتر آزمایش کنید.اغلب ترکیبات آلی در محلول هستند،از جمله ترکیبات با انحلال پذیری کم عبارتند از:کربوهیدرات ها،آمینو اسید ها،سولفونیک اسیدها،نمک های آمین ها،نمک های فلز دار کربوکسیلیک اسیدها،برخی از اسیدهای آروماتیک چند عاملی،برخی از آمید ها و اوره هاو ترکیبات چند هیدروکسیلی.

  مخلوط های مایع:طبق آزمایش ذکر شده در زیر(الف)عمل کنید.

  مخلوط های جامد:اگر مخلوط کاملا در اتر حل شود،طبق آزمایش(ب)عمل کنید.در صورتی که بخشی از مخلوط نامحلول باقی بماند همانند آزمایش(الف)ادامه دهید.اگر هر دو جزء تشکیل دهنده مخلوط نامحلول باشند،سری آزمایشهای ذکر شده در روش(5)را بکار ببرید.

(الف)جامد حل نشده را صاف کرده و زیر صافی اتری ( آ )را نگاه دادرید.جامد جمع آوری شده را در مجاورت هوا یا در حرارت ملایم قرار دهید تا خشک شود.اگر تمام مخلوط در اولین مرحله غیر محلول در اتر باشد،اتر محلول اتری( آ )را روی حمام آب گرم تبخیر کنید.اگر باقیمانده(جامد یا مایع)حاصل شود،جداسازی به موجب انحلال پذیری یکی از دو ترکیب در اتر صورت میگیرد.

(بـ)اگر مخلوط کلا در اتر حل شد،محلول را درون قیف جدا کننده شیر دار ریخته و با محلول سدیم هیدروکسید10%استخراج کنید.لایه بازی را از فاز اتری(ب)جدا کرده و درون یک بالن بریزید و با محلول کلرید ریک اسید10%اسیدی کنید.ظاهر شدن جامد یا روغن یا کدر شدگی میتواند نشانگر حضور کربوکسیلیک اسید یا یک ترکیب فنولی باشد.

 لایه اتری(بـ)را با محلول کلریدریک اسید 10% استخراج کنید.لایه اسیدی را جدا کرده(محلول اتری(جـ)را نگه دارید)و با محلول سدیم هیدروکسید رقیق قلیایی کنید.اگر یک ماده روغنی یا جامد شود،آن را دوباره با اتر استخراج کنید.اتر استخراجی را در بالن در پوش دار به مدت10 دقیقه با سدیم سولفات بی آب خشک کنید.پس از صاف کردن اتر را در حمام آب گرم تبخیر کنید.اگر چیزی باقی ماند،ماده بازی خواهد بود.

 لایه اتری(جـ)شامل ماده خنثی است،مشروط بر اینکه در مخلوط اولیه وجود داشته باشد.آن را با سدیم سولفات خشک کرده و پس از صاف نمودن حلال آن را تقطیر کنید.متداول ترین ترکیبات خنثی:هیدروکربن ها،اتر ها،هالیدها،الکل ها، کتون ها، آمید ها، نیتریل ها، استر ها،انیدرید های غیر فعال و ترکیبات نیترو هستند.اگر اجزاء تشکیل دهنده بازی یا خنثی و جود نداشته باشند،کربوکسیلیک اسید و فنول را می توان به طریق زیر جدا کرد:به این مخلوط مقدار اصافی از سدیم بی کربنات جامد را در مقادیر کم و در حال بهم زدن مدام اضافه کنید تا محلول نسبت به کاغذ تورنسل اسیدی نباشد.محلول را با اتر استخراج کنید،لایه اتری شامل ترکیب فنولی خواهد بود(در صورت وجود در مخلوط اولیه)،در حالیکه لایه آبکی حاوی کربوکسیلیک اسید خواهد بود.این محلول آبکی را با کارید ریک اسید رقیق، اسیدی کنید.در صورت جدا شدن کربوکسیلیک اسید جامد آن را صاف کرده و خشک کنید.اگر اسید موجود مایع باشد،مقداری کلسیم کلرید جامد اضافه نموده و کاملا بهم بزنید تا آب تقریبا از کلسیم کلرید اشباع شود.

 3-روش ذکر شده در بند (2) دو ترکیب خنثی را جدا نخواهد کرد.اگر از محلول اتری با افزایش اسید یا قلیای رقیق چیزی استخراج نشود،باید به حضوردو ترکیب خنثی مظنون شد.اگر یکی از دو کربونیل دار باشد که تشکیل محصول افزایشی بی سولفیت می دهد،در این صورت می توان آن را به صورت محصول افزایشی جدا کرد.محلول 40%سدیم متابیسولفیت در آب را تهیه کرده و به آن به اندازه یک پنجمش اتاتول اضافه کنید.اگر مقداری از نمک جدا شود،محلول را صاف کرده و به 12 میلی لیتر از زیر صافی مقدار 4 گرم مخلوط نمونه آلی را اضافه کنید.پس از بهم زدن کامل،بگذارید تا سرد شود.در صورت تشکیل محصول افزایشی متبلور،آن را صاف کرده(زیر صافی(د)را نگه دارید)و از طریق تقطیر با مقدار اضافی محلول سدیم کربنات تجزیه کنید.ترکیب کربونیل دار در صورت فرار بودن در محصول تقطیر وجود داشته و در غیر این صورت باید آن را از مخلوط موجود در بالن تقطیر با اتر استخراج نموده و به روش معمول جدا کرد.

جزء تشکیل دهنده خنثای دیگر در زیر صافی (د) وجود خواهد داشت و باید پس از حذف هرگونه اتانول باقیمانده ی آن را با اتر استخراج کرد.

4-جدا کردن چندین ترکیب بسیار محلول در آب و اتر از مخلوط ممکن است مشکل باشد.برای مثال،مخلوط1و3-دی هیدروکسی بنزن تقریبا به یک اندازه در آب و اتر محلول می باشد.با اینکه آن را می توان با چندید قسمت از محلول سدیم هیدرکسید رقیق از اتر استخراج کرد،ولی انحلال پذیری آن در آب موجب عدم جدا شدن آن از طریق اسیدی کردن نمونه استخراجی می گردد.مخلوط متشکل از یک آمین و رزورسینول را می توان به طریق زیر جدا کرد.

 مخلوط را در مقدار اضافی کلریدریک اسید رقیق حل کرده و محلول را با کاغذ تورنسل آزمایش کنید.محلول را در قیف جدا کننده شیردار ریخته و آن را به سه قسمت اتر که هر قسمت تقریبا به اندازه نصف حجم مخلوط باشد استخراج کنید.محلول اسیدی(هـ)را نگه دارید.محلول استخراج شده اتری را با سدیم سولفات بی آب خشک کرده و حلال آن را پس از صاف کردن تقطیر کنید.باقیمانده باید برای گروه فنولی آزمایش شود.محلول اسیدی (هـ)را با محلول سدیم هیدروکسید قلیایی کرده و با اتر استخراج کنید.محلول استخراج شده اتری را خشک کرده و حلال آن را تقطیر کنید.باقیمانده نشانگر یک آمین است.

 مخلوط فنول یا فنول چند عاملی محلول در آب و یک کربونیل دار را می توان از طریق تبدیل ترکیب کربونیل دار به ترکیب بیسولفیت آن یا مشتق سمی کاربازون آن از طریق حرارت دادن با دو برابر وزنش از اگزالیک اسید و ده برابر وزنش آب در بالن تقطیر،به خوبی جدا کرد.ترکیب کربونیل دار در صورت داشتن نقطه جوش پایین قابل تقطیر و جمع آوری است،ولی  اگر دارای نقطه جوش بالا باشد می توان آن را با استفاده از اتر از باقیمانده موجود در بالن تقطیر استخراج کرده و به روش معمول مورد شناسایی قرار داد.

 5-اگر هر دو جزء تشکیل دهنده مخلوط در اتر نامحلول باشند،روشهای ذکر شده در بالا موثر نخواهند بود.در چنین موارد پیشنهادهای زیر مفید می باشند:

 (الف)مخلوط را برای تعیین محلول بودن یکی از اجزای تشکیل دهنده در آب آزمایش کنید.در صورت محلول بودن در آب،ترکیب نامحلول را صاف کرده و زیر صافی را تا خشک شدن کامل روی شعله بنزن تبخیر کنید.حرارت بیش از حد ممکن است سبب تجزیه یا زغالی شدن گردد.در صورت وجود کربوهیدرات غالبا شربتی حاصل خواهد شد که متبلور کردن آن ممکن است دشوار باشد،ولی برای تعیین ماهیت آن باید آزمایشهایی روی شربت انجام گیرد.

 (ب)در صورت نامحلول یا محلول بودن هر دو جزء تشکیل دهنده در آب روش (الف)5 را با استفاده از متانول تکرار کنید.

 (ج)اگر آزمایش های فوق برای جداسازی موثر نباشد ،باید به وجود دو تا ترکیبات زیر در مخلوط مظنون شد:الکل چند عاملی،کربوهیدرات،نمک فلزدار کربوکسیلیک اسید یا نمک یک باز آلی.مخلوط را در کلرید اسید 10%حل کرده و در صورت تشکیل رسوب جامد،آن را به طریق صاف کردن جمع آوری کنید.رسوب را با آب شسته و با احتیاط خشک کنید.این ترکیب ممکن است یک اسید آزاد و احتمالا آروماتیک باشد. تشکیل روغن نشانگر اسید آلیفاتیک سنگین تر خواهد بود:لایه آبکی ممکن است شامل یک پلی ال یا کربوهیدرات محلول باشد.

 اگر ماده جامد یا روغنی حاصل نشود،محلول را چندین بار با اتراستخراج کرده و محلول استخراج شده را روی حمام آب تبخیر کنید.باقیمانده ممکن است یک اسید آلیفاتیک سبکتر باشد.اگر چیزی با اتر استخراج نشد،محلول را با سدیم هیدروکسید 10%قلیایی کنید.در اثر این عمل نمک باز آلی در صورت وجود داشتن به باز آلی آزاد تبدیل می شود که قابل استخراج با اتر بوده و به روش معمول جداسازی می گردد.لایه آبکی ممکن است حاوی پلی ال  یا کربوهیدرات همراه با سدیم کلرید یا سدیم سولفات باشد.خارج کردن یون های معدنی با عبور محلول از میان یک ستون تعویض یون با بستر آمیخته محلول آبکی پلی ال یا کربوهیدرات را تولید می کند.

مرجع

ماهیت الکتریکی واکنشهای شیمیایی

 

 

 

 

تمام واکنشهای شیمیایی ، اساسا ماهیت الکتریکی دارند، زیرا الکترونها در تمام انواع پیوندهای شیمیایی (به راههای گوناگون) دخالت دارند. اما الکتروشیمی بیش از هر چیز بررسی پدیده‌های اکسایش- کاهش است. روابط بین تغییر شیمیایی و انرژی الکتریکی ، هم از لحاظ نظری و هم از لحاظ عملی حائز اهمیت است.

از واکنشهای شیمیایی می‌توان برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد (در سلولهایی که سلولهای ولتایی یا سلولهای گالوانی نامیده می‌شوند) و انرژی الکتریکی را می‌توان برای تبادلات شیمیایی بکار برد (در سلولهای الکترولیتی). علاوه بر این ، مطالعه فرآیندهایی الکتروشیمیایی منجر به فهم و تنظیم قواعد آنگونه از پدیده‌های اکسایش - کاهش که خارج از اینگونه سلولها روی می‌دهند، نیز می‌شود. با برخی فرآیندهای الکتروشیمیایی آشنا می‌شویم.

رسانش فلزی
جریان الکتریکی ، جاری شدن بار الکتریکی است. در فلزات ، این بار بوسیله الکترونها حمل می‌شود و این نوع رسانش الکتریکی ، رسانش فلزی نامیده می‌شود. با بکار بردن یک نیروی الکتریکی که توسط یک باتری یا هر منبع الکتریکی دیگر تامین می‌گردد، جریان الکتریکی حاصل می‌شود و برای تولید جریان الکتریکی ، یک مدار کامل لازم است. تشبیه جریان الکتریسیته به جریان یک مایع ، از قدیم متداول بوده است. در زمانهای گذشته ، الکتریسیته به‌صورت جریانی از سیال الکتریکی توصیف می‌شد.
قراردادهای قدیمی که سابقه آنها ممکن است به "بنجامین فرانکلین" برسد و پیش از آن که الکترون کشف شود، مورد پذیرش بوده است، بار مثبتی به این جریان نسبت می‌دهد. ما مدارهای الکتریکی را با حرکت الکترونها توجیه خواهیم کرد. اما باید به خاطر داشت که جریان الکتریکی بنا به قرارداد بطور اختیاری مثبت و به صورتی که در جهت مخالف جاری می‌شود، توصیف می‌گردد.
جریان الکتریکی برحسب آمپر (A) و بار الکتریکی برحسب (C) کولن اندازه گیری می‌شود. کولن ، مقدار الکتریسیته است که در یک ثانیه با جریان 1 آمپر از نقطه‌ای می‌گذرد: 1C = 1A.S و 1A = 1C/S . جریان با اختلاف پتانسیل الکتریکی که بر حسب ولت اندازه گیری می‌شود، در مدار رانده می‌شود. یک ولت برابر یک ژول بر کولن است. 1V = 1J/C یا 1V.C = 1J . یک ولت لازم است تا یک آمپر جریان را از مقاومت یک اهم بگذراند. I=ε/R یا ε=IR

رسانش الکترولیتی

جمع آوري گازها با فن‌آوري نانو

محققان دانشگاه «کالگري» روش جديدي را در زمينه جمع آوري و نگهداري گازها در حجم ملکولي ارائه کردند ، که قادر است حجم زيادي از گازها را با «دانسيته بالا» ، بدون استفاده از فشار زياد جمع آوري کند.

به گزارش ايسنا، در اين روش کانال هايي با ساختار کريستالي «ارگانو تري سولفات باريم» مورد استفاده قرار گرفته است که با حرارت به شکل محفظه نفوذ ناپذير تبديل مي شوند.

اين فرايند تبديل، خيلي سريع اتفاق مي افتد و مي توان اين محفظه ها را با استفاده از آب دوباره باز کرد و گازهاي ذخيره شده در آنها را آزاد کرد.

به گفته استاد شيميزو ، اين روشي کاملا جديد و قابل کنترل هست و موادي که در آنها به کار مي‌رود قابل بازيافت مي باشند زيرا در اين شيوه هيچ پيوند شيميايي پر قدرتي شکسته نمي شود.

محققان قصد دارند تا با مطالعه بر روي «سديم» و «ليتيم» مواد مشابهي به منظور نگهداري گازهاي سبکي مانند «هيدروژن» و «هليم» را توليد کنند.

اين مواد (ساخته شده با ليتيم و سديم) مي‌توانند در ساخت مخازن سوخت هيدروژني و فيلتر گازهاي CO2 و SH2 ( که در نتيجه فعاليتهاي صنعتي توليد مي شوند) مورد استفاده قرار گيرند.

هيدروكربنهاي هالوژن دار

هيدروكربنهاي هالوژن دار

  هيدروكربنهاي داراي كلرفلوئر برم و يد(هالوژنها) باهيدروكربنهاي نفتي تفاوت دارند چراكه اكثر انها براحتي طي اكسيداسيون شيميايي يا فعاليت باكتريايي تجزيه نمي گردند.مشابه فلزات الاينده هاي پايدار بوده واضافات دائمي در محيط زيست دريايي هستند.برخلاف فلزات بيشتر انها ساخته دست انسان بوده وبصودژرت طبيعي وجود ندارندو درضمن در رسوبات وبدن جانوران مجتمع ميشوند.اكثريت بزرگي از انها حاوي كلر هستند وتحت عنوان هيدروكربنهاي كلردارشناخته مي شوند.

  

تركيبات باوزن مولكولي كم

    هيدروكربنهاي هالوژن دار شامل محدوده وسيعي از تركيبات هستند.هيدروكربنهاي با وزن مولكولي كم خصوصتا متان توسط جلبكهاي دريايي واحتمالا بوسيله تعداد كمي از بيمهرگان ساخته شده و معمولا حاوي كار برم يا ندرتا يد مي باشند.بنابراين شايد افزايش غلظت اين تركيبات ناشي از منابع طبيعي و نه نتيجه فعاليتهاي انساني باشد.

     حتي هيدرو كربنهاي هالوژن دار فرار با وزن مولكولي كم درمقادير بسيار زياد ساخته شده و تقريبا تمامي اين توليدات به محيط زيست راه ميابند.گروه ديگري از هيدروكربن هاي هالوژن دار با وزن مولكولي پايين فرئونها يا كلرو فلوركربنها هستند.اين تركيبات شديدا پايدار غير قابل اشتعال يا سمي وبا توليد ارزان ميباشند.انها اساسا به عنوان سردكننده در يخچالها و دستگاههاي خنك كننده هوا به ميان امدهاند اما بعدها در مقياس وسيع بصورت محركهاي آئروسل و در فومهاي پلاستيكي بكار گرفته شدند.

     برخي از هيدروكربن هاي هالوژنه با وزن مولكولي پايين بخصوص س ف س ها عامل تخريب لايه ازن در بالاي اتمسفر هستند.تاسال 1986 توليد جهاني س ف س ها به بيش از يك ميليون تن در سال رسيد امادر نشست بين المللي سال بعد براساس پروتكل مونترال قرار شد كه كاربرد س ف س ها تا سال 1996 به نصف تقليل يافته و تا سال 2000 تمامي انها كنار گذاشته شود.در حقيقت توليد جهاني س ف س ها بين سالهاي 1988 و 1992_ 40 درصد كاهش يافته واتحاديه اروپا و ايالات متحده امريكا توليد واستفاده از انها را تا پايان سال 1995 متوقف نمودند.

     هيدروكربن هاي هالوژنه با وزن مولكولي پايين به عنوان يك تهديد جدي در دريا بشمار نمي روند اما اكثر انها شامل تتراكلريد كربن كلروفورم تري كلرو اتان همانند س ف س ها در حال كنار گذاشتن ميباشند.

     هيدروكربن هاي مولكولي كلر دار با وزن مولكولي بيشتر موضوعي مورد توجه خاص ميباشند چرا كه برخلاف تركيبات سبك به اكوسيستمهاي دريايي راه يافته ودر بافتهاي حيواني خصوصا در بافتهاي چربي تجمع مي يابند.اين هيدروكربن هاي كلردار در برگيرنده چندين گروه از افت كشها و بي فنيلهاي پلي كلرينه مي باشند.

     كاربردهايي كه منحصر به ايجاد آفت كشها و اكثر تركيبات پ س ب شدند توضيع گسترده انان در محيط زيست را به دنبال داشت.اما منبع اصلي پراكندگي الودگي آفت كشي استفاده كشاورزي انان است.انتقال هوايي مهمترين مسير انها براي رسيدن به درياست.

     هيدروكربنهاي كلردار با وزن مولكولي كم فرار هستند. تمام آفت كشهاي كلردار آلي فرار اند وخصوصا در مناطق گرمسير كه همچنان در مقادير زيادي استفاده ميشوند شرايط اب و هوايي براي آزاد سازي انها به اتمسفر مناسب است.و صريعا در حضور بخار اب به جو راه مي يابند.

     در برخي از اعمال كشاورزي پاشيدن هوايي آفت كشها مطلوب و مدنظر است.

    *اسپري هوايي. در مناطق پرورش ميوه و سبزيجات كاليفرنيا جايي كه استفاده زيادي از آفت كش ها ميشود تخمين زده شده كه 50 درصد از افت كشهاي ناشي از هواپيماي اسپري محصول هرگز به زمين نرسيده و با تشكيل آئروسل ها و مانند انها مسافت هاي زيادي را طي مي كنند.

     *كشت و زرع در مناطق خشك.احتمال دارد كه مناطق باير باكمك  سيستم ابياري تحت كشت قرار بگيرند اما خاك خشك با ذخيره فراوان از آفت كشها جذب شده توسط طوفانهاي خاك انتقال مي يابند.

     انتقال هوايي موجب گسترش همه جانبه آفت كشهاي كلردار آلي مي گردد. د د ت يك تركيب ساخته دست بشر بوده و بطور طبيعي يافت نمي شود و تنها از سال 1940 مورد استفاده فرار گرفته است. با اين حال طي 20 سال د د ت وبقاياي ان به كل بيوسفر نفوذ كرده اند. حتي در پنگوئن هاي امپراتور در قطب جنوب چند هزار كيلومتر دورتر از مكانهاي استفاده از د د ت مقادير قابل رديابي از اين تركيب يافت مي شود.

     هيدروكربن هاي كلردار كاملا غير محلول در اب با يك غلظت اشباع كمتر از پ پ ب هستند اما در چربي ها حل شده و شديدا بر روي ذرات و قطعات جذب مي گردند بنابراين توزيع انها در دريا يك نواخت نيست.

     لايه سطحي دريا يك فيلم باضخامت متفاوت از چند ميكرومتر تا يك ميلي متر است.مطالعه اين منطقه بسيار مشكل است و هم چنان توجهي به ان نمي شود اما معلوم شده داراي اسيد هاي چرب استتر كيبات الي كلر دار به دليل حلاليت درچربياحتمالا در اين ناحيه تجمع مي يابند.در حالي كه بايد در مقدار كلي زياد نباشند غنا وپر باري فيلم سطحي از تركيبات آلي كلردار اهميت زيادي براي موجودات زنده سطح زي يا پرندگاني مانند مرغ طوفان كه چربي را از سطح دريا جدا مي كنند خواهند داشت.از انجا كه سطح دريا جايگاه تبادل با اتمسفر است تركيبات آلي كلردار توسط قطرات آئروسل به هوا انتقال مي يابند.

     در جايي كه توده هاي آب با ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي متفاوت با هم برخورد مي كنند يك جبهه شكل مي گيرد جبهه هاي اقيانوسي و ساحل مواد شناور مانند نفت سطحي را جمع مي كنند.جبه ها داراي توليد گسترده اي بوده و تعداد زيادي از ماهيان پرندگان و پستانداران دريايي را بسوي خود جلب مي كنند كه در نتيجه رژيم غذايي پر بار از تركيبات آلي كلردار دريافت مي كنند.يك مقدار قابل ملاحظه از تركيبات آلي كلردار برسي ذرات مطلق يا روي ميروارگانيسم ها است. اين مسئله مشكلاتي رابراي آناليز فراهم مي كند چرا كه جدا از مشكل تشخيص هيدروكربن هاي هالوژن دار مختلف تصميم گيري در مورد اينكه چه موادي در داخل موجودات و چه موادي به سطح خارجي انها جذب شده اند دشوار است.مورد اول روي موجودات اثري مي گذارد در حالي كه  مورد دوم نمي تواند اما از نظر بيولوژيك براي موجودات تغذيه كننده از ارگانيسم هاي آلوده در دسترس خواهد بود.

     هيدروكربن هاي كلردار جذب شده بر روي قطعات و ذرات غير آلي در نهايت به بستر دريا حل شده و به عنوان يك جايگاه براي اين تركيبات عمل مي كنند. با اين حال قطعات معلق يا دوباره معلق شده اگر داراي اندازه يا دانسيته مناسب باشند توسط حيوانات فيلتر كننده هضم شده و هيدروكربن هاي كلردار طي اين مسير وارد زنجيره هاي غذايي مي گردند.

     هيدروكربن هاي هالوژن دار به ويژه د د ت و مشتقات ان در تمام موجودات زنده ودر همه محيطهاي زيست وجود دارند و مقدار قابل ملاحظه اي از كل تركيبات هالوژن دار در دريا در بدن موجودات زنده دريايي است و به چرخش در داخل شبكه هاي غذايي ادامه خواهند داد.

 

  تاثير سوء هيدروكربن هاي كلردار

    كاربرد زياد آفت كشها وبيش از حد د د ت عواقب بدي براي محيط زيست در پي دارد مثال هايي از وقوع چنين عواقب بدي:

1- ماهيان مرده در مناطق اطراف خروجي يك كارخانه دانماركي توليد كننده آفت كش .

2- درهاي در كاليفرنيا كه يكي از غني ترين مناطق كشاورزي در مورد سبزيجات سالادي است . رودخانه اي كه دره را شستشو مي دهد به دليل اينكه يك مانع شني دهانه ان را مسدود مي كند در تابستان جريان نمي يابد طي فصل باراني رودخانه از سدي عبور كرده به داخل خليج جاري مي شود گر چه اين خليج به اقيانوس آرام راه دارد جريان چرخشي بي قاعده گستردهاي داشته و هرگونه آلودگي براي مدت زماني در ان باقي مي ماند طي فصول باراني رودخانه طقيان نموده و مناطق وسيعي از زمين هاي كشاورزي را مي پوشاند در سال 1969 زماني كه رودخانه سد شني را در هم شكسته و مقدار زيادي از خاك را به داخل خليج وارد كرده وبه همراه سيلاب بقاياي آفت كش به داخل خليج حمل گشت.اين واقعه با مرگ و مير استثنايي تعداد زيادي پرنده دريايي درمان هاي بعد ادامه يافت كه همه انها داراي كبدهايي باغلظت هايي بسيار بالااز بقاياي د د ت بودند.

لايه ازن چيست و چگونه کار ميکند

لايه ازن  مي تواند مانع عبور اشعه هايي که نفوذپذيري بالايي دارند شود و اشعه هايي با نفوذپذيري کمتر را از خود عبور دهد. نور خورشيد شامل طيفهاي مختلفي از اشعه هايي با طول موجهاي متفاوت است که نور مرئي بخشي از آن را شامل مي شود. اشعه ماورائ بنفش و حتي اشعه هايي با طول موج کمتر از ماوراي بنفش (UV) که براي حيات بسيار مضرند، در تشعشع خورشيد وجود دارد. اين اشعه ها قابليت نفوذ بسيار بالايي دارند. بعضي از اين اشعه ها حتي مي توانند از لايه هاي سطحي پوست عبور کنند و به بافتهاي دروني برسند و به آنها آسيب برسانند. اشعه ماوراي بنفش براحتي به پوست آسيب مي رساند و يکي از علل اصلي سرطان پوست به شمار مي رود. اين اشعه باعث مرگ ميکروارگانيسم ها مي شود.
اين اشعه ها قابليت نفوذ بسيار بالاتري نسبت به نور مرئي دارند ؛ چراکه طبق قوانين فيزيک ، هرچه يک اشعه طول موج کمتري داشته باشد، قابليت نفوذ بيشتري دارد و اشعه هاي UV و اشعه هاي مخرب ديگر به مراتب طول موج کمتري از نور مرئي دارند. وجود پديده اي مثل لايه ازن که باعث مي شود نور مرئي به زمين برسد و پديده هاي مرتبط با آن مثل فتوسنتز و... در زمين ممکن شود و از ورود اشعه هاي مخرب جلوگيري کند، حيات را به صورت کنوني امکان پذير کرده است.
سن لايه ازن تقريبا به اندازه سن حيات در کره زمين است ، يعني پس از وجود اولين موجودات توليدکننده اکسيژن چندي طول نکشيد که اکسيژن در اتمسفر زمين تحت تاثير اشعه ماوراي بنفش خورشيد که در آن زمان بسيار بالا بود، تبديل به ازن (O3) شود و در پي توليد آن ، اشعه ماوراي بنفش کمتري به سطح زمين رسيد و امکان حيات بيشتري روي خشکي ها به وجود آمد. اشعه ماوراي بنفش در اين لايه باعث شکست پيوند مولکول هاي اکسيژن مي شود و اتم آزاد اکسيژن توليد مي کند که اين اتم آزاد با ترکيب با مولکول هاي اکسيژن توليد O3 مي کند. در واقع انرژي اشعه هاي با طول موج پايين و با نفوذ در فرآيند شکست پيوندهاي اکسيژن مستهلک مي شود و از عبور آن جلوگيري مي شود. در مکانهايي که غلظت اين لايه کم مي شود و اشعه ماوراي بنفش براحتي از آن عبور مي کند، در اصطلاح مي گويند لايه ازن سوراخ شده است.
ترکيبات فلوئور با چسبيدن به اتمهاي آزاد اکسيژن و ايجاد ترکيب پايدار، از تشکيل O3 و واکنش آن با اشعه ماوراي بنفش جلوگيري مي کند. سرطان پوست ، آب مرواريد و کاهش محصولات زراعي از جمله اثرات منفي تخريب لايه ازن به شمار مي روند. علاوه بر اين ، زيست باکتري هاي مفيدي که به انسان کمک مي کنند نيز به مخاطره مي افتد؛ چرا که ميکروارگانيسم ها بشدت به اين اشعه حساس هستند.
اين لايه در فاصله 15 تا 30 کيلومتري زمين و در لايه استراتوسفر قرار دارد. اگرچه ترميم زخمهاي لايه ازن حداقل 50سال طول مي کشد، با اين حال دانشمندان و متخصصان صنايع يخچال و... فعاليت گسترده اي را براي جلوگيري از ورود CFC ها که متهم رديف اول تخريب لايه ازن به شمار مي روند، آغاز کرده اند و اميدوارند چرخه ازن به صورت طبيعي خود برگردد. کلروفلوئور و کربنها ترکيباتي غيرسمي و بسيار پايدار هستند که با شروع صنعت يخچال سازي به عنوان ماده اصلي خنک کننده در يخچال ها، کولر ماشين و... به کار گرفته شدند. اين ترکيبات هرگز محلول نيستند و بسختي تجزيه مي شوند، در نتيجه مقدار کمي از آنها کافي است تا سالهاي سال عملکرد لايه ازن مختل شود.

ايمني چيست؟

به دليل اهميت موضوع در اين صفحه به "ايمني" و مسائل مرتبط با آن خواهيم پرداخت ... ايمني چيست؟  معيارهاي ايمني چيست؟  مزايا و معايب رعايت نكات ايمني در يك واحد صنعتي جيست؟  ... پاسخ اين سوالات و ساير اطلاعات مرتبط را مي توانيد در اين صفحه بيابيد.

 

مقدمه
" ایمنی ", کلمه ای است که بارها آن را شنیده ایم !! ولی شاید کمتر با آن به صورت جدی و برنامه ریزی شده دست و پنجه نرم کرده باشیم !! نوشیدن یک لیوان آب, ساختن سازه ها , برج ها , پالایشگاه ها , و رآکتورهای هسته ای و . . . همگی مستلزم رعایت نکات ایمنی خاص خود هستند. اگر اطلاعات ما به اندازه ای غنی باشد که راه را از چاه تشخیص دهیم , ایمن سازی نیز برای ما مثل آب خوردن خواهد بود. " ایمنی" , تنها مختص مهندسی شیمی نیست , ولی ما در اینجا به ایمنی در مهندسی شیمی می‌پردازیم.

ایمنی یا دقت؟
" ایمنی " را گاهی با دقت در محاسبات اشتباه میگیرم!! اگر در محاسبه متغییر ها , رعایت اصول و جزییات مهندسی شیمی و زیر شاخه هایش , کم کاری کنیم و طرح مربوط را دچار نقص علمی کنیم , بحث دیگری است. در آن صورت باید به علوم مرتبط مراجعه کنیم تا طرح مورد نظر را بازبینی و در صورت نیاز اصلاح کنیم. پس " ایمنی" دقت در حل مسئله نیست.

ایمنی چیست؟
" ایمنی " , ایمن سازی شرایط مساله می‌باشد! در عمل , شرایط اعمال شونده به یک فرآیند , بسیار متغیرند. مثلا دما و فشار , به دلایل مختلف 100% ثابت نیستند. پس طراحی یک پروژه یا فرآیند , مسائلی با شرایط ثابت نمی باشند . گاهی وقت ها تغییرات شرایط - به صورت تصادفی و یا یک اشتباه کوچک در عملیات نیروی انسانی - می‌تواند از حد متعارف بسیار بیشتر باشد که فاجعه آفرین بودن آن بسیار محتمل خواهد بود. البته در هنگام ساختن پروژه, مهندسان مواد و مکانیک بخوبی ضرایب اطمینان برای دما و فشار نیروهای اعمال شونده به دستگاه ها و لوله ها را در نظر خواهند گرفت, و ضمن مشورت با شما برای اطمینان از هماهنگی کار آنها با کل پروژه , شما را در برآورد کردن هزینه ساخت پروژه یاری خواهند نمود, چرا که با سخت تر شدن شرایط ( مثل دما و فشار . . . ) هزینه ساخت نیز بالا می‌رود.

عوامل مختلفی توانایی تغییر شرایط پروژه را دارند , که عمده آنها ناشی از واکنش های شیمایی ناخواسته و پیش بینی نشده بین مواد مختلف , با فازهای متفاوت , در دما ها و فشارهای مختلف می‌باشد. به این خاطر در هنگام طراحی فرآیند باید به مشخصات فیزیکی و شیمیایی موادی که در مجاورت یکدیگرند، توجه ویژه ای داشته باشیم. حتی توجه به مشخصات خود مواد به تنهایی اهمیت فراوان دارد, زیرا نکات ایمنی در نحوه نگهداری , انتقال , دمای نگهداری و . . . دیگر مشخصات هر ماده با ماده ای دیگر متفاوت است. در این هنگام , اگرچه با توجه به منابع گسترده اطلاعاتی, می‌توانیم با تقریب بسیار خوبی چگونگی رفتار مواد را پیش بینی کنیم , اما به هیچ وجه نباید در این مسئله ریسکی را متحمل شویم.

 با انجام آزمایش های لازم در شرایطی که احتمال حضور مواد در آنها هست و با مشاوره گرفتن از یک شیمیست قابل , میتوان از نتیجه کار تا حد بسیار زیادی مطمئن شویم , و در صورت مشاهده خطرهای احتمالی تدابیر مهندسی جدیدی را بیاندیشیم و به پروژه اعمال نماییم.

ایمنی، سلامتی، بهداشت و حفاظت محیط زیست
ایمنی محیط زیست , برای ما بسیار اهمیت دارد (؟). در اینجا منظور ما از ایمنی , تدابیری است که از ورود مواد شیمیایی سمی و مضر به محیط زیست (خاک، آب، هوا) جلوگیری کند. اگر محیط زیست را بشناسیم و ازعواقب آلودگی آن در طولانی مدت با خبر باشیم , مطمئنا از آلودگی آن جلوگیری می‌کنیم. ولی آیا به واقع چنین است؟ فاضلاب‌ها و پسآب های خانگی و صنعتی که در زمین دفع می‌شوند و در بسیاری از مواقع مواد سمی بسیاری را با خود به اعماق زمین فرو می‌برند و آبهای زیر زمینی و خاک را آلوده می‌کنند، پسآب‌هایی که مستقیما وارد اب‌های رودخانه ها می‌شوند، گازهای سمی که وارد هوا می‌شوند و ... هر یک به شیوه های متعددی محیط زیست را با خطر تخریب مواجه می سازند.

محیط زیست، محل زندگی ماست پس باید همیشه از عواقب زیست محیطی فرایندهایی که طراحی می‌کنیم با خبر باشیم و تدابیری را بیاندیشیم تا محیط زیست را آلوده نکنیم . در غیر این صورت به کل طبیعت و البته جامعه آسیب خواهیم رساند و گاهی جان تعداد زیادی از انسان ها را تهدید خواهیم کرد.

دو عاملی که باعث عدم توجه به مسائل زیست محیطی می‌شود: (1) جهل و نادانی (2) سودجویی (کنترل آلودگی هزینه ساز است) هستند.
به نظر شما چه راهکارهایی را برای اطلاع رسانی عمومی و تخصصی, و مبارزه با سودجویانی که همه ما را با خطرهای مختلف مواجه می‌سازند , می‌توان اتخاذ نمود؟
 

ایمنی و صرفه اقتصادی
" ایمنی " و " صرفه اقتصادی " دو اهرم مهم در طراحی یک فرآیند هستند. گاهی ايمن سازی یک فرآیند آنقدر هزینه ساز می‌باشد که ساختن آن توجیه اقتصادی نخواهد داشت. در این هنگام باید به دنبال طرحی جدید باشیم , تا ضمن کاهش خطرات احتمالی , ایمن سازی را نیز راحت تر و ارزان تر کنیم . به عنوان مثال: تولید مواد سمی را کاهش دهیم.
اگر مجبور به استفاده از ماده ای سمی در یک رآکتور شویم، فرآیند را به گونه ای طراحی کنیم که رآکتور کوچکتر و یا حتی چند رآکتور موازی به کار ببریم تا در صورت وقوع خطرات احتمالی که موجب نشت مواد سمی مي‌شود، آلودگی های ناشی به حداقل برسد و کنترل آن نیز آسانتر شود.

گاهی اوقات از میان چند فرآیند که همگی یک هدف را دنبال می‌کنند، ناگزیریم فرآیندی را انتخاب نماییم که سود کمتر ولی ایمنی بسیار بیشتری دارد. یکی از مثال های خوب در این رابطه , در " دانشگاه مجازی " این سایت , در درس " پایه های مهندسی شیمی" آمده است. "مشاهده فایل پنجم - پایه های مهندسی شیمی"

ممکن است برای حل مسئله نیاز به خواندن چهار فایل اول این درس داشته باشید:
قسمت اول -  آشنایی با فرآیندهای شیمیایی
قسمت دوم -  آشنایی با فرآیندهای شیمیایی
قسمت سوم - پاسخ تمرین شماره 3
قسمت چهارم - تمرین های تکمیلی فصل اول
 

مهندسی کنترل و ایمنی فرآیند
اگر چه نمی‌توان فرآیندی را صد در صد امن طراحی نمود، ولی با بهره گیری از علم احتمال می‌شود آن را بسیار امن طراحی نمود. همچنین مهندسان شیمی گرایش "کنترل فرآيندها" در تیم طراحی فرآیند، نقشی موثر در کنترل خطرات احتمالی بازی می کنند. مهندسان کنترل، با تسلطی که بر فرآیندها و احتمالات گوناگون دارند و همچنین با بهره گیری از برنامه نویسی و تسلط به نرم افزارهای کنترل فرآیند و دانش الکترونیک به خوبی شرایط لازم را برای طراحی سیستم کنترلی یک فرآیند و کنترل آن پس از ساخت خواهند داشت.

ایمنی در هنگام ساخت واحد صنعتی و پس از آن
پس از آنکه طرح فرآیند کامل و به تایید مهندسان مشاور قدر رسید و بررسی های علمی، مهندسی، ایمنی و اقتصادی بر روی آن انجام گرفت، نوبت بودجه بندی و ساخت آن می‌رسد.
در هنگام ساخت، باید تمامی بازرسان و مهندسات ناظر دقت لازم را به کار گیرند تا واحد تولیدی آن گونه که طراحی شده است، ساخته شود. پس از ساخت نیز، نگهداری واحد صنعتی بسیار اهمیت دارد. باید هر از گاهی از عملکرد تمامی قسمت ها، حتی زنگ خطر و یا یک دما سنج ساده نیز مطمئن شویم. بازرسی و نگهداری صحیح از تاسیسات، دو عامل تضمین کننده حفظ ایمنی می باشند.

ضرورت آموزش نکات ایمنی
در بسیاری از موارد ایرادهایی که در یک واحد صنعتی پیش می آید و گاهی جان تعدادی از کارکنان را تهدید می‌کند، ناشی از خطای انسانی می باشد. به این دلیل از ورود افراد فاقد صلاحیت به واحد صنعتی باید جلوگیری شود، مگر آنکه راهنمای مطمئنی وی را همراهی نماید. همچنین دوره های آموزشی تخصصی که شامل نکات امینی در هنگام کار، نحوه کار صحیح با دستگاه ها , چگونگی مواجه شدن با خطرات احتمالی و ... را باید برای کارکنان، حتی مهندسان با سابقه و حرفه ای، در نظر گرفت و دور از عقل نیست اگر امتحاناتی را نیز از آنها بگیریم تا از صلاحیت آنها برای حضور در قلب واحد صنعتی مطمئن شویم!!

حذف سریع یون های سرب و کادمیوم

حذف سریع یون های سرب و کادمیوم از نمونه های آبی و پساب با استفاده از ترکیب مزوپوری SBA_15 عامل دار شده

چکیده

 یونهای فلزات سنگین از مهمترین آلوده کننده های منابع اب و محیط زیست هستند و می توانند برای انسان و اکوسیستم خطراتی به همراه داشته باشند.سنتز جاذبهایی برای حذف این یونهای سمی از پسابها پیوسته یک موضوع تحقیقاتی مهم در فعالیتی کنترل آلودگی محیط زیست می باشد. این مطالعه پتانسیل ترکیب سیلیکاتی نانو حفرهSBA_15عامل دار شده با گروههای اتیلن دی آمین را برای حذف و یا پیش تغلیظpbوCdاز نمونه های آبی مورد بررسی قرار می دهد.اثر چندین متغییر(مقدار جاذب زمان به هم خوردن محلول PHو اثر حضورسایر کاتیون ها در محیط )مطالعه شد.pbوCd درPHبالاتر از 5/4 و پس از 15 دقیقه هم خوردن محلول بطور کامل حذف می شوند.ماکزیمم ظرفیت جاذب به ترتیب 360(±4/1)میکرو گرم و 100(±6/0)میکرو گرم از pbو Cdبر میلی گرم جاذب به دست آمد.نوع و مقدار اسید برای بازیابی آزمایش شد و فاکتور تغلیظ 200 بدست آمد.امکان کاربرد به روش(به هر دو منظور حذف و پیش تغلیظ)برای نمونه های فاظلاب آزمایشگاه تحقیقاتی شیمی بررسی گردید.

لیلا حاجی آقا بابایی-صفدر حیدری-علیرضا بدیعی

دانشگده شیمی دانشگاه آزاد اسلامی شهر ری تهران

دانشکده شیمی دانشگاه تهران 

مرجع