مضخات طبل المذيبات

الخصائص المتوسطة الأساسية للمذيبات هي معلمات فيزيائية كيميائية أساسية تحدد قابليتها للذوبان والتفاعلية وملاءمة العملية والسلامة. كما أنها بمثابة الأساس الأساسي لاختيار المذيبات وتطبيقها. يوفر ما يلي تحليلًا منهجيًا عبر خمسة أبعاد: القطبية وخصائص العزل الكهربائي ، والذوبان ونقل الكتلة ، والخصائص الحرارية والتقلب ، والسلامة والأثر البيئي ، والاستقرار الكيميائي.

أولا - تحليل الخصائص المتوسطة

1. قطبية وخصائص عازلة (جوهر الذوبان)

(1). ثابت عازل (ε)

التعريف: يقيس قدرة المذيب على إضعاف الجذب الكهروستاتيكي بين الأيونات وتثبيت الشحنات.

الأهمية الأساسية: المؤشر الأساسي لتقييم قطبية المذيبات.

مرتفع ε (> 20): مذيبات شديدة القطبية (مثل الماء ε ≈ 80 ، الميثانول ε ≈ 33) ، قادرة على إذابة الأملاح الأيونية والمركبات العضوية شديدة القطبية.

متوسط ε (5-20): مذيبات قطبية ضعيفة (على سبيل المثال ، الكلوروفورم ε ≈ 4.7 ، أسيتات الإيثيل ε ≈ 6.0).

منخفض ε (< 5): مذيبات غير قطبية (على سبيل المثال ، الهكسان ε ≈ 1.9 ، التولوين ε ≈ 2.4) ، إذابة الدهون والألكانات.

(2). لحظة ثنائية القطب (μ)

تعريف: درجة الفصل بين مراكز تهمة الإيجابية والسالبة في جزيء (د ، ديباي).

الارتباط: يشير ارتفاع ثنائي القطب لحظة أقوى القطبية الجزيئية ، ترتبط ارتباطا إيجابيا مع ثابت عازل.

(3). تصنيف القطبية (المعيار الصناعي)

المذيبات البروتونية (التي تحتوي على -OH / -NH): قادرة على تكوين روابط هيدروجينية وتوفير البروتونات (الماء ، الميثانول ، الإيثانول).

المذيبات القطبية غير البروتونية: قطبية عالية ، لا يوجد هيدروجين نشط (DMSO ، DMF ، أسيتونيتريل ، أسيتون).

المذيبات غير القطبية: الهيدروكربونات ، الهيدروكربونات المهلجنة (الهكسان ، التولوين ، ثنائي كلورو ميثان).

ترتيب قطبية المذيبات الشائعة (مرتفع ← منخفض):

المياه > DMSO > DMF > الأسيتونيتريل > الميثانول > الإيثانول > الأسيتون > خلات الإيثيل > الكلوروفورم > ثنائي كلورو ميثان > التولوين > البنزين > السيكلوهكسان > الأثير النفطي

2. الذوبان وخصائص النقل (الأساسية الوظيفية)

(1). الذوبان ومثل يذوب مثل

المبدأ: المذيبات القطبية تذوب المذيبات القطبية ؛ المذيبات غير القطبية تذوب المذيبات غير القطبية.

الماء (القطبية للغاية) يذوب الأملاح والسكريات والكحول.

الهكسان (غير القطبية) يذوب الدهون والشموع والمطاط.

معلمة الذوبان (δ): نموذج هانسن ثلاثي الأبعاد (التشتت ، القطبية ، الرابطة الهيدروجينية). تشير المطابقة الأعلى إلى قابلية ذوبان أكبر.

(2). قدرة الحل

الذوبان الأيوني: تحيط المذيبات القطبية الأيونات بأزواج ثنائية القطب ، مما يقلل من طاقة الشبكة ويعزز التفكك.

قدرة الترابط الهيدروجيني:

الجهات المانحة (HBD): المياه والكحول والأحماض الكربوكسيلية.

المقبلات (HBA): الكيتونات ، الاسترات ، الإيثرات ، DMF.

(3). اللزوجة (η) وخصائص التدفق

لزوجة منخفضة (< 2 ميجا باسكال · ثانية): الهكسان ، الأسيتون ، ثنائي كلورو ميثان - الانتشار السريع ، النقل الجماعي الفعال ، انخفاض استهلاك طاقة التحريك.

اللزوجة العالية (> 10 ميجا باسكال · ق): الجلسرين ، جلايكول الإثيلين ، NMP - ذوبان قوي ، تبخر بطيء ، خصائص تدفق ممتازة.

(4). التوتر السطحي (γ)

التوتر السطحي العالي (الماء 72 mN / m): يبلل الأسطح القطبية ، المعرضة للرغوة.

التوتر السطحي المنخفض (الهكسان ~ 18): يبلل الأسطح منخفضة الطاقة (البلاستيك والزيوت).

3. الحرارية وخصائص التقلب (عملية حرجة)

(1). نقطة الغليان (bp) ومعدل التقلب

نقطة غليان منخفضة (< 100 درجة مئوية): أسيتون (56) ، ثنائي كلورو ميثان (40) ، إيثانول (78) - تجفيف سريع ، انتعاش سهل ، مخاطر قابلية عالية للاشتعال.

نقطة غليان متوسطة (100-150 درجة مئوية): التولوين (110) ، الزيلين (138) - - يوازن التقلب والاستقرار.

نقطة غليان عالية (> 150 درجة مئوية): Cyclohexanone (155) ، DBP (340) ، NMP (202) - استقرار في درجات الحرارة العالية ، تقلب منخفض ، يصعب إزالته.

(2). ضغط البخار (P)

يشير ارتفاع ضغط البخار إلى تقلب أكبر ونقطة وميض أقل وزيادة مخاطر السلامة.

(3). نقطة الوميض

مقياس الأمان الأساسي: درجة الحرارة الدنيا التي يحدث فيها الاشتعال.

< درجة حرارة الغرفة (الأسيتون -18 درجة مئوية ، الإيثانول 13 درجة مئوية): قابل للاشتعال للغاية.

> 30 درجة مئوية (التولوين 4 درجة مئوية ، زيلين 25 درجة مئوية): معتدلة عالية المخاطر.

(4). نقطة الانصهار والمدى السائل

يشير نطاق درجة حرارة السائل الأوسع إلى قدرة أكبر على التكيف مع العملية.

4. السلامة والخصائص البيئية (خط الأساس الامتثال)

(1). تصنيف السمية

عالية السمية / مسرطنة: البنزين ، رابع كلوريد الكربون ، ثاني كبريتيد الكربون (مقيد بدقة).

سمية معتدلة: التولوين ، الزيلين ، الهيدروكربونات المهلجنة.

سمية منخفضة / سامة قليلاً: الإيثانول ، الأيزوبروبانول ، خلات الإيثيل ، الأسيتون.

(2). الخصائص البيئية

المركبات العضوية المتطايرة (VOC): تساهم في الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي ؛ تخضع للوائح البيئية.

ODP / GWP: تستنفد مركبات الكربون الكلورية فلورية طبقة الأوزون ؛ إمكانات عالية للاحتباس الحراري.

التحلل البيولوجي: استرات > الكحول > الهيدروكربونات > الهيدروكربونات المهلجنة.

5. الاستقرار والتفاعل الكيميائي (السلامة المتوسطة)

(1). الخمول الكيميائي

المذيبات الخاملة: الألكانات والهيدروكربونات المكلورة (لا تشارك في التفاعلات الحمضية القاعدية أو الأكسدة أو المحبة للنواة).

المذيبات النشطة:

حمض: حمض الفورميك ، حمض الخليك (يشارك في نقل البروتون).

الأساسية: بيريدين ، ثلاثي إيثيل أمين (الحفز ، تحييد).

عرضة للأكسدة: الإيثرات (شكل بيروكسيدات ، خطر الانفجار).

عرضة للتحلل المائي: استرات ، أميدات ، هيدروكربونات مهلجنة.

(2). استقرار الأكسدة

المذيبات غير البروتونية القطبية القوية (DMF ، DMSO) مقاومة للأكسدة ؛

تقاوم الهيدروكربونات الاختزال ولكنها تتأكسد بواسطة عوامل مؤكسدة قوية.

II. تصنيف المذيبات

1. حسب القطبية (التصنيف الأكثر شيوعًا)

(1). المذيبات القطبية بقوة

الماء

الميثانول ، الإيثانول ، الأيزوبروبانول

إيثيلين جلايكول ، بروبيلين جلايكول

الجلسرين

DMSO (ثنائي ميثيل سلفوكسيد)

DMF (ثنائي ميثيل فورماميد)

NMP (N-Methylpyrrolidone)

الأسيتونيتريل

الأسيتون

(2). المذيبات القطبية ضعيفة / معتدلة القطبية

أسيتات الإيثيل

خلات البوتيل

ميثيل إيثيل كيتون (MEK)

ميثيل إيزوبوتيل كيتون (MIBK)

ثنائي كلورو الميثان

الكلوروفورم

رباعي هيدرو الفوران (THF)

(3). المذيبات غير القطبية

الأثير البترولي

ن-الهكسان ، الهكسان الحلقي

التولوين ، الزيلين

زيت المذيبات (رقم 6 ، رقم 120 ، رقم 200)

روح بيضاء

2. حسب التركيب الكيميائي (التصنيف المهني)

المذيبات الهيدروكربونية

الهيدروكربونات الأليفاتية: الهكسان ، الهكسان الحلقي ، الإيثر النفطي

الهيدروكربونات العطرية: البنزين والتولوين والزيلين

الهيدروكربونات المهلجنة

ثنائي كلورو الميثان ، الكلوروفورم ، رابع كلوريد الكربون ، ثلاثي كلورو الإيثيلين

الكحول

ميثانول ، إيثانول ، إيزوبروبانول ، ن-بوتانول ، إيثيلين جلايكول

استرات

خلات الإيثيل ، خلات البوتيل

الكيتونات

الأسيتون ، مجاهدي خلق ، ميبك ، سيكلوهيكسانون

الإيثرات

ثنائي إيثيل الأثير ، THF ، بروبيلين جلايكول ميثيل الأثير

المذيبات القطبية الأخرى

DMSO ، DMF ، NMP ، أسيتونيتريل ، ماء

3. التصنيف حسب السلامة والتطبيق

(1). المذيبات القابلة للاشتعال والمتفجرة: تتميز بنقاط الوميض المنخفضة والتقلبات العالية ، مثل الميثانول والإيثانول والأسيتون والبنزين ، إلخ. يتطلب استخراج هذه المذيبات إجراءات أمان صارمة ضد الانفجار ، مما يجعلها اعتبارًا أساسيًا في اختيار مضخات الأسطوانة.

(2) المذيبات المسببة للتآكل: مصنفة على أنها حمضية (مثل حمض الهيدروكلوريك وحمض الكبريتيك) أو قلوية (مثل محلول هيدروكسيد الصوديوم) أو أكالة محايدة (مثل ثنائي كلورو ميثان). هذه المعادن الشائعة تآكل وتتطلب مضخات برميل مقاومة للتآكل.

(3). الغذاء الصف / Pharmaceutical-grade المذيبات: وتشمل الأمثلة الإيثانول الغذاء الصف والبروبيلين غليكول. يجب أن تتوافق مواد مضخة البرميل مع معايير سلامة ملامسة الأغذية (على سبيل المثال ، EC 1935 / 2004 ، FDA CFR 21) ، مما يضمن عدم وجود بقايا أو تلوث.

(4). المذيبات عالية الخطورة: المذيبات المعروفة بأنها مسرطنة أو خطرة على البيئة ، مثل البنزين ورابع كلوريد الكربون ، تتطلب الالتزام الصارم بالمواصفات عند اختيار مضخات أسطوانية مخصصة. يجب تنفيذ تدابير وقائية كافية أثناء التشغيل.

III. ما مضخات برميل تمتص المذيبات

1. مبادئ توجيهية لاختيار مضخات المذيبات برميل

المذيبات القطبية / غير القطبية الضعيفة (الزيوت ، الهيدروكربونات ، التولوين ، الزيلين ، زيوت المذيبات) → مضخات الحجاب الحاجز الهوائية / مضخات البرميل الكهربائية المقاومة للانفجار + الفولاذ المقاوم للصدأ / تفلون

المذيبات القطبية بقوة (الكحول ، الكيتونات ، الإسترات ، DMF ، DMSO ، أسيتات الإيثيل) ← مواد مفلورة بالكامل (PTFE) + مقاومة للانفجار

الأحماض القوية / قواعد → PVDF / PTFE مضخات طبل الكيميائية

المذيبات القابلة للاشتعال / المتفجرة → يجب استخدام محركات واقية من الانفجار / أنظمة تعمل بالهواء المضغوط ؛ أبدا استخدام المضخات الكهربائية القياسية

2. اختيار مضخة محددة المذيبات (الأكثر عملية)

(1). المذيبات الهيدروكربونية (التولوين ، الزيلين ، الهكسان ، زيت المذيبات ، الروح البيضاء)

مواد: الفولاذ المقاوم للصدأ 304 / 316 + المطاط الفلوروكربون / تفلون

محرك: انفجار واقية الكهربائية / هوائي

الميزات: مقاومة للنفط ، غير قابلة للتآكل ، مقاومة للانفجار المطلوبة

(2). الكحول (الميثانول ، الإيثانول ، الأيزوبروبانول ، الإيثيلين جلايكول)

مواد: الفولاذ المقاوم للصدأ ، PTFE

محرك: واقية من الانفجار

ملاحظة: الكحول تنتفخ المطاط القياسية. fluorubber / تفلون إلزامي

(3). الكيتونات / استرات (الأسيتون ، مجاهدي خلق ، خلات الإيثيل ، خلات بوتيل)

مواد: PTFE (تفلون) + الفولاذ المقاوم للصدأ

محرك: واقية من الانفجار

ملاحظة: أكالة للغاية. مضخات البلاستيك القياسية تفشل بسرعة

(4). المذيبات القطبية بقوة (DMF ، DMSO ، NMP ، الأسيتونيتريل)

مواد: PTFE كامل (نهاية إلى نهاية)

محرك: واقية من الانفجار

ملاحظة: هذه المذيبات تتطلب الكثير على المضخات ؛ تفشل المضخات القياسية في غضون أيام.

(5). الهيدروكربونات المهلجنة (ثنائي كلورو ميثان ، كلوروفورم)

مواد: PTFE ، الفولاذ المقاوم للصدأ

محرك: واقية من الانفجار

ملاحظة: سامة ومتقلبة. يجب أن تكون مغلقة بإحكام.