گلیکول یک ترکیب شیمیایی آلی متعلق به خانواده الکل است. در مولکول گلیکول (اصطلاح دیگر دیول)، حاوی دو گروه هیدروکسیل است که به اتم های کربن مختلف متصل هستند. گلیکول ها در گروه مواد شیمیایی الکل قرار دارند. اگرچه هر دو پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول کاربردهای زیادی در صنایع و مصارف مختلف از جمله لوازم آرایشی و مواد نگهدارنده (پروپیلن گلیکول) و در ساخت رزین ها، جوهرها و پلی اتیلن ترفتالات (اتیلن گلیکول) دارند، هر دو کاربرد مشترکی در ضد یخ و مخلوط مایع خنک کننده دارند.
اساساً، اگر تجهیزات شما در معرض دمای انجماد قرار بگیرند، به نوعی از انواع گلیکول نیاز خواهید داشت. دو نوع اصلی گلیکول برای این مورد استفاده می شود: پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول. برخی تفاوت های مهم بین این دو وجود دارد و قبل از تصمیم گیری در مورد استفاده از آنها باید کاربرد آنها را درک کرد. تفاوت شماره یک بین پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول در این است که اتیلن گلیکول سمی است و پروپیلن گلیکول سمی نیست و همچنین پروپیلن گلیکول به جز مصارف صنعتی در گرید های دارویی، غذایی و آرایشی نیز استفاده می شود.
پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول از نظر خواص فیزیکی نیز تفاوت هایی دارند. محلول های پروپیلن گلیکول دارای ویسکوزیته بالاتر و نقطه انجماد بالاتری نسبت به اتیلن گلیکول در همان درصد هستند که باعث می شود از نظر حرارتی کارایی کمتری نسبت به اتیلن گلیکول به خصوص در دماهای پایین تر داشته باشد. پروپیلن گلیکول نیز گرانتر از اتیلن گلیکول است.
برای نشان دادن این موضوع، خواص پروپیلن گلیکول 50 درصد حجمی را در مقابل اتیلن گلیکول مقایسه کنید. 50 درصد پروپیلن گلیکول دارای نقطه انجماد 31- درجه فارنهایت است که 50 درصد اتیلن گلیکول در دمای 36- درجه فارنهایت یخ می زند. ویسکوزیته محلول پروپیلن گلیکول 96 سانتی‌پویز در 10- درجه فارنهایت است و اتیلن گلیکول در همان دما 27 سانتی‌پویز خواهد بود. این بدان معناست که اتیلن گلیکول را می توان در دمایی تقریباً 20 درجه کمتر از پروپیلن گلیکول استفاده کرد.
به این دلایل، اتیلن گلیکول معمولاً در کاربردهایی استفاده می‌شود که راندمان مهم است و هیچ تماسی با انسان یا حیوان وجود ندارد، مانند زمین‌های یخ، قالب‌گیری پلاستیک و بخاری‌های درون خطی. اتیلن گلیکول مایع غالبی است که برای فرمولاسیون ضد یخ خودرو استفاده می شود.
پروپیلن گلیکول در برنامه های غذایی و دارویی و سیستم های تهویه مطبوع در مدارس، خانه ها و مشاغل – هر جایی که خطر قرار گرفتن در معرض انسان یا حیوان وجود دارد، استفاده می شود. برای تعیین اینکه کدام گلیکول برای سیستم شما مناسب‌تر است، همه این عوامل باید در نظر گرفته شوند: نوع کاربرد، سمیت، بازده حرارتی و هزینه. هیچ راه حل یکسانی برای ساختن یک سیستم انتقال حرارت وجود ندارد و شما باید سیال خود را با تفکر و دقت انتخاب کنید.
اتیلن گلیکول به دلیل ویسکوزیته کمتر، راندمان انتقال حرارت بالاتری دارد، اما برای انتقال همان مقدار انرژی باید سیال بیشتری در گردش باشد زیرا پروپیلن گلیکول گرمای ویژه بالاتری دارد. از آنجایی که پروپیلن گلیکول ویسکوزیته بالاتری دارد، افت هد پمپ را در سیستم های گردشی افزایش می دهد. پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول قابلیت اشتعال کمی دارند و سرطان زا محسوب نمی شوند (1).
در شکل خالص خود، اتیلن گلیکول در حدود -10 درجه فارنهایت یخ می زند، اما هنگامی که با آب مخلوط می شود، می تواند در دمای بسیار پایین تر مایع باقی بماند. به عنوان مثال، مخلوطی متشکل از 40% آب و 60% گلیکول می تواند قبل از انجماد در دمای نزدیک به 50- درجه فارنهایت مقاومت کند.
برای گلیکول هایی که به عنوان رسانه انتقال حرارت استفاده می‌شوند، ویسکوزیته ( مقاومت سیال در برابر جریان ) یک ویژگی حیاتی است که بر سرعت جریان، کاهش اصطکاک و در نهایت عملکرد حرارتی تأثیر می‌گذارد. نسبت به پروپیلن گلیکول، که در ادامه این پست به آن خواهیم پرداخت، اتیلن گلیکول چسبندگی کمتری دارد.
برای کاربردهای انتقال حرارت پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول، ویسکوزیته کمتر مفید است. ویسکوزیته بالاتر به معنای اصطکاک بیشتر است، یعنی انرژی بیشتری برای حرکت یک ماده چسبناک تر در سیستم مورد نیاز است. کاربردهایی که به گلیکول نیاز دارند اغلب شامل توربولاتورها نیز می شوند که با ایجاد جریان آشفته تاثیر ویسکوزیته گلیکول را به حداقل می رساند.
بین پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول، اتیلن گلیکول رسانای حرارتی بیشتری دارد و برای انتقال حرارت عالی است (جدول زیر را ببینید). بنابراین، اتیلن گلیکول انتخاب خوبی برای کاربردهایی است که در آن عملکرد حرارتی در اولویت قرار دارد.
بیشتر بخوانید: پروپیلن گلیکول برای مو
یکی دیگر از انواع اتیلن گلایکول تری اتیلن گلیکول (TEG) است که با اتیلن گلیکول معمولی متفاوت است. تری اتیلن گلیکول (TEG) عمدتاً برای خواص رطوبت سنجی آن استفاده می شود.
TEG معمولاً به عنوان یک ماده خشک کننده مایع برای آبگیری در پردازش گاز طبیعی، به عنوان یک عامل خشک کننده برای روان کننده ها، عامل تکمیل کننده برای منسوجات، به عنوان یک ماده تشکیل دهنده در مایعات ترمز و برخی از فرمول های ضد یخ استفاده می شود. معمولاً هنگام مخلوط کردن یا تکمیل سیستم با استفاده از TEG با سایر محصولات مبتنی بر گلیکول باید احتیاط کرد.
اتیلن گلیکول برای انسان سمی است و در هنگام مصرف باعث ایجاد تعدادی از مشکلات فیزیولوژیکی از جمله مرگ می شود (مرکز کنترل بیماری دوز کشنده را بین 1400 تا 1600 میلی گرم بر کیلوگرم تخمین می زند).
در نتیجه نباید از اتیلن گلیکول در کاربردهایی که امکان آلودگی آب آشامیدنی وجود دارد استفاده شود. همچنین نباید برای سیستم های گرمایش یا سرمایش در تأسیساتی مانند کارخانه های فرآوری مواد غذایی یا سایر عملیات ایجاد محصولات برای مصرف استفاده شود.
دلیل این امر دو مورد است. اتیلن گلیکول برای حیوانات خشکی زی و آبزی مضر است و وقتی در آبراه ها رسوب می کند، تقریباً 10 تا 30 روز طول می‌کشد تا تجزیه بیولوژیکی شود.
گلیکول ها از طریق تجزیه بیولوژیکی هوازی تجزیه می شوند، که در طی آن تجزیه گلیکول ها توسط باکتری ها انجام می شود که برای انجام این عملکرد به اکسیژن نیاز دارند. این عمل سطح اکسیژن آبراه های تحت تأثیر را کاهش می دهد، که اگر میزان گلیکول و سرعت تجزیه زیستی به اندازه کافی زیاد باشد، می تواند اثرات مخربی داشته باشد.
پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول با آب در غلظت‌های متغیر ترکیب می شوند تا دمای انجماد سیال عامل را در کاربردهای انتقال حرارت کاهش دهد. این ماده همچون مصارف صنعتی در مصارف آرایشی نیز بسیار پرکاربرد است.
دمای یوتکتیک یا پایین‌ترین دمای انجماد ممکن که با هر نسبتی از دو ماده (پروپیلن گلیکول + آب) به دست آید، 76- درجه فارنهایت در غلظت 60 درصد PG و 40 درصد آب است. با این حال، محصولات تجاری معمولاً دارای این نسبت معکوس هستند، در 40٪ PG و 60٪ آب، که نقطه انجماد آن تقریباً -7 درجه فارنهایت است.
بیشتر بخوانید: پروپیلن گلیکول در محصولات آرایشی
ساختار شیمیایی پروپیلن گلیکول (Propylene Glycol) و اتیلن گلیکول (Ethylene Glycol) به شرح زیر است:
پروپیلن گلیکول (C3H8O2)، که پروپان-1،2-دیول نیز نامیده می شود، یک مایع مصنوعی است که در صنایع مختلف استفاده می شود. این یک مایع چسبناک، بی رنگ و تقریباً بی بو است که طعم آن کمی شیرین است.
پروپیلن گلیکول (C₃H₈O₂):
فرمول شیمیایی: CH₃CH(OH)CH₂OH
ساختار مولکولی:
دو گروه هیدروکسیل (-OH) به کربن های مجاور متصل هستند.
یک گروه متیل (CH₃) در یکی از کربن ها قرار دارد.
اتیلن گلیکول (CH2OH2)، که به عنوان 1،2-اتاندیول شناخته می شود، یک ترکیب آلی مبتنی بر الکل است که اغلب به عنوان یک عامل ضد یخ در تجهیزات و سیستم های خودرو، در میان دیگران استفاده می شود. این مایع بی بو، بی رنگ و چسبناک است که طعم شیرینی دارد.
اتیلن گلیکول (C₂H₆O₂):
فرمول شیمیایی: HOCH₂CH₂OH
ساختار مولکولی:
دو گروه هیدروکسیل (-OH) به دو کربن متوالی متصل هستند.
این دو ترکیب شیمیایی، دیول ها (diols) نامیده می شوند زیرا هر کدام دارای دو گروه هیدروکسیل هستند، اما تفاوت اصلی در ساختار آنها تعداد کربن ها و موقعیت گروه های هیدروکسیل است.
بیشتر بخوانید: پروپیلن گلیکول در عطرسازی
پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول هر دو مایعاتی هستند که به عنوان ضدیخ و در صنایع مختلف استفاده می شوند، اما خواص فیزیکی آنها به نحوی متفاوت است:
پروپیلن گلیکول (Propylene Glycol):
حالت فیزیکی: مایع شفاف و بی رنگ.
نقطه ذوب: حدود -59 درجه سانتی گراد.
نقطه جوش: حدود 188 درجه سانتی گراد.
چگالی: حدود 1.036 گرم بر سانتی متر مکعب در 20 درجه سانتی گراد.
حلالیت: به طور کامل قابل حل در آب، اتانول و استون.
ویسکوزیته: گرانروی کمتر، بنابراین جریان آن راحت تر است.
سمیت: سمیت کمتر، اما همچنان می تواند در مقادیر زیاد خطرناک باشد.
اتیلن گلیکول (Ethylene Glycol):
حالت فیزیکی: مایع شفاف و بی رنگ.
نقطه ذوب: حدود -12.9 درجه سانتی گراد.
نقطه جوش: حدود 197.3 درجه سانتی گراد.
چگالی: حدود 1.113 گرم بر سانتی متر مکعب در 20 درجه سانتی گراد.
حلالیت: به طور کامل قابل حل در آب، اتانول و استون.
ویسکوزیته: گرانروی بیشتر ، به این معنا که جریان آن کمی سخت تر است.
سمیت: بسیار سمی اگر بلعیده شود، و حتی مقادیر کمی می تواند کشنده باشد.
این خواص فیزیکی به ما کمک می کند تا فهم دقیق تری از رفتار این دو ماده در شرایط مختلف داشته باشیم و به درستی از آنها در کاربردهای صنعتی و خانگی استفاده کنیم.
پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول کاربردهای مشترک زیادی دارند که برخی از مهم ترین آنها عبارتند از:
ضدیخ و خنک کننده:
هر دو به عنوان ضدیخ برای سیستم های خنک کننده خودرو و سایر تجهیزات صنعتی استفاده می شوند. هدف از این کاربرد، جلوگیری از یخ زدن مایع در دماهای پایین و همچنین بهبود عملکرد خنک کنندگی در تابستان است.
تهویه مطبوع:
در سیستم های تهویه مطبوع برای کنترل دما و جلوگیری از یخ زدگی استفاده می شوند.
صنایع شیمیایی:
به عنوان حلال در تولید رزین ها، پلی استرها و سایر محصولات شیمیایی کاربرد دارند. همچنین در فرآیندهای شیمیایی به عنوان واسطه ای برای سنتز ترکیبات دیگر استفاده می شوند.
داروسازی:
به عنوان ماده کمکی در داروها برای حفظ رطوبت و پایداری محصولات دارویی استفاده می شوند. PG به دلیل سمیت کمتر، در این زمینه بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.
مواد غذایی:
به عنوان ماده نگهدارنده، حلال یا برای کنترل رطوبت در محصولات غذایی. به عنوان مثال، در دسرهای یخ زده برای جلوگیری از تشکیل کریستال های یخ استفاده می شوند.
لوازم آرایشی و بهداشتی:
به عنوان رطوبت دهنده، حلال و برای بهبود بافت و پایداری محصولات استفاده می شوند.
تولید پلاستیک و فیبرها:
در تولید پلی استرها، الیاف و فیلم های پلاستیکی به عنوان مواد اولیه یا در فرآیندهای تولید استفاده می شوند.
با این وجود، به دلیل سمیت بالای اتیلن گلیکول، استفاده از پروپیلن گلیکول در برخی کاربردها ترجیح داده می شود، به ویژه در محصولاتی که ممکن است با انسان تماس مستقیم داشته باشند.
بیشتر بخوانید: پروپیلن گلیکول در داروسازی
پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول نقش های مهم و گسترده ای در صنایع مختلف دارند:
پروپیلن گلیکول:
صنایع غذایی:
به عنوان نگهدارنده، مرطوب کننده و حلال در محصولاتی مانند غذاهای یخ زده، شیرینی جات، نوشیدنی ها و غیره استفاده می شود.
در تولید طعم دهنده ها و رنگ های مصنوعی.
داروسازی:
به عنوان ماده کمکی در داروها برای افزایش پایداری، بهبود قابلیت جذب و حلالیت داروها.
در تولید واکسن ها، محلول های خوراکی و تزریقی.
لوازم آرایشی و بهداشتی:
به عنوان مرطوب کننده در کرم ها، لوسیون ها و محصولات مراقبت از پوست.
حلال در عطرها، لاک های ناخن و سایر محصولات آرایشی.
صنایع شیمیایی:
حلال در تولید رزین ها، پلی استرها و دیگر مواد شیمیایی.
در سنتز مواد مختلف مانند پلی اورتان ها.
تهویه مطبوع و سیستم های حرارتی:
به عنوان ضدیخ و عامل خنک کننده در سیستم های تهویه مطبوع، گرمایش و خودروها.
اتیلن گلیکول:
صنایع خودروسازی:
به طور گسترده ای به عنوان ضدیخ و مایع خنک کننده در رادیاتورهای خودرو استفاده می شود.
صنایع شیمیایی:
در تولید پلی اتیلن ترفتالات (PET) که در بطری های نوشابه و فیبرهای پلی استر استفاده می شود.
به عنوان حلال در فرآیندهای شیمیایی.
تهویه مطبوع:
در سیستم های تهویه مطبوع برای جلوگیری از یخ زدگی و کنترل دما.
نساجی:
در تولید الیاف پلی استر به عنوان ماده اولیه.
صنایع دیگر:
در صنایع داروسازی به عنوان حلال، اگرچه به دلیل سمیت بالا کمتر استفاده می شود.
در محصولات ضدعفونی کننده و برای تولید مواد شیمیایی دیگر.
هر دو ماده نقش حیاتی در کاهش دمای انجماد و افزایش نقطه جوش محلول ها دارند، که برای کاربردهای صنعتی و خانگی بسیار مهم است. با این حال، به دلیل سمیت کمتر، PG در کاربردهایی که با انسان تماس مستقیم دارند، ترجیح داده می شود.
تولید پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول به روش های مختلفی انجام می شود:
پروپیلن گلیکول:
هیدراتاسیون اپوکسید پروپیلن (Propylene Oxide):
این روش رایج ترین روش تولید PG است. در این روش، اپوکسید پروپیلن با آب واکنش می دهد تا PG تولید شود:
C3H6O+H2O→C3H8O2
این واکنش در حضور یک کاتالیزور انجام می شود و می تواند در شرایط متفاوتی از دما و فشار بهینه سازی شود.
اکسیداسیون پروپیلن:
در این روش، پروپیلن با اکسیژن واکنش داده می شود تا PG تولید شود. این روش کمتر متداول است ولی می تواند به عنوان یک جایگزین استفاده شود.
اتیلن گلیکول:
اکسیداسیون اتیلن (Ethylene Oxide):
این روش شامل هیدراتاسیون اکسید اتیلن است که منجر به تولید اتیلن گلیکول می شود:
C2H4O+H2O→C2H6O2
این واکنش نیز با استفاده از کاتالیزورها انجام می شود و بهینه سازی شرایط واکنش مهم است.
اکسیداسیون مستقیم اتیلن:
یک روش دیگر شامل اکسیداسیون مستقیم اتیلن با استفاده از اکسیژن است که می تواند به اتیلن گلیکول تبدیل شود. این روش ممکن است نیاز به کاتالیزورهای پیچیده تر یا شرایط واکنش خاص داشته باشد.
فرایند سنتز کربونیلاسیون:
در این روش، اتیلن با مونوکسید کربن و آب واکنش می دهد تا اتیلن گلیکول تولید شود. این فرآیند کمتر متداول است اما به عنوان روشی برای تولید اتیلن گلیکول در نظر گرفته شده است.
نکات کلی:
کاتالیزورها: استفاده از کاتالیزورهای مناسب در هر دو فرآیند برای بهبود بازده واکنش و کاهش هزینه های تولید ضروری است.
بهینه سازی: شرایط واکنش مانند دما، فشار و نسبت های مواد اولیه بهینه سازی می شوند تا بهترین کیفیت و بازده تولید به دست آید.
خالص سازی: پس از واکنش، محصولات نیاز به خالص سازی دارند که ممکن است شامل تقطیر یا دیگر روش های جداسازی باشد.
هر دو ماده به طور گسترده ای در صنایع مختلف استفاده می شوند و روش های تولید در طول زمان بهینه سازی شده اند تا به استانداردهای ایمنی و زیست محیطی پاسخ دهند.
بیشتر بخوانید: تفاوت گلیسیرین و پروپیلن گلیکول
پاسخ به این سوال همچنین به این سوال پاسخ می دهد که “چه زمانی نباید از پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول استفاده کرد؟”. نسبت به اتیلن گلیکول، ویسکوزیته و اصطکاک بالاتر PG همراه با ظرفیت گرمایی کمتر آن معمولاً استفاده از آن را برای کاربردهایی با نگرانی های ایمنی محدود می کند.
موارد بسیار کمی وجود دارد که در آن PG برای عملکرد حرارتی آن انتخاب شود. نسبت به اتیلن گلیکول برای عملکرد مورد نظرش موثرتر است.
اما با توجه به سمیت اتیلن گلیکول، کاربردهای متعددی وجود دارد که برای آنها باید از پروپیلن گلیکول استفاده شود، مانند مواردی که قبلا در این پست به آن پرداختیم، یعنی تولید مواد غذایی، کاربردهایی که در آن آلودگی آب ممکن است، و سیستم های تاسیساتی.
PG برای انسان نسبتاً بی خطر در نظر گرفته می شود. این یک عنصر رایج در انواع محصولات زیبایی، داروها و افزودنی های غیرمستقیم غذایی است. در حالی که سمیت کمتری نسبت به اتیلن گلیکول دارد، می تواند برخی از نگرانی های زیست محیطی را ایجاد کند.
پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول با روش های هوازی تجزیه می شود، اما در جایی که تجزیه زیستی اتیلن تقریباً 10 تا 30 روز طول می کشد، پروپیلن گلیکول این کار را در 20 تا 30 روز یا بیشتر انجام می دهد.
تولید ضدیخ با استفاده از پروپیلن گلیکول (MPG) و اتیلن گلیکول (EG) شامل چند مرحله کلیدی است:
تولید ضدیخ با اتیلن گلیکول (EG):
تولید اتیلن گلیکول:
اتیلن گلیکول از اکسیداسیون اتیلن (C₂H₄) به دست می آید. اتیلن با آب واکنش می دهد تا اتیلن اکسید تولید شود، سپس اتیلن اکسید هیدراته شده و به اتیلن گلیکول تبدیل می شود.
فرمولاسیون ضدیخ:
مخلوط کردن با آب: اتیلن گلیکول با آب ترکیب می شود تا نقطه انجماد پایین تری ایجاد کند. معمولاً نسبت های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد، اما یک نسبت معمولی می تواند 50/50 (50% EG و 50% آب) باشد که نقطه انجماد را به حدود -37 درجه سانتی گراد می رساند.
افزودن مواد افزودنی: از جمله مواد ضد خوردگی، بازدارنده های کف، رنگ ها، و مواد بویایی برای بهبود عملکرد، ایمنی و زیبایی محصول نهایی.
تولید ضدیخ با پروپیلن گلیکول (MPG):
تولید پروپیلن گلیکول:
همانطور که پیش تر شرح داده شد، پروپیلن گلیکول از هیدراتاسیون پروپیلن اکسید به دست می آید.
فرمولاسیون ضدیخ:
مخلوط کردن با آب: پروپیلن گلیکول نیز با آب مخلوط می شود تا نقطه انجماد کاهش یابد. نسبت های مشابه با اتیلن گلیکول می تواند استفاده شود، اما پروپیلن گلیکول برای کاهش نقطه انجماد به همان اندازه مؤثر نیست، بنابراین ممکن است به درصد بیشتری از MPG نیاز باشد.
افزودن مواد افزودنی: مانند اتیلن گلیکول، اینجا هم مواد ضد خوردگی، بازدارنده های کف و سایر افزودنی ها برای بهبود کارایی و ایمنی ضدیخ استفاده می شوند.
مقایسه:
ایمنی: پروپیلن گلیکول به عنوان یک جایگزین ایمن تر برای اتیلن گلیکول شناخته می شود زیرا سمیت کمتری دارد، به ویژه در محیط هایی که احتمال تماس حیوانات یا کودکان با ضدیخ وجود دارد.
عملکرد: اتیلن گلیکول معمولاً برای کاهش نقطه انجماد مؤثرتر است، اما پروپیلن گلیکول در شرایط یخ زدگی شدید هم کارایی دارد.
قیمت: معمولاً ضدیخ های بر پایه اتیلن گلیکول ارزان تر هستند.
در هر دو روش، محصول نهایی باید به خوبی تست شود تا از کارایی، ایمنی و پایداری آن اطمینان حاصل شود. در برخی از فرمول ها گاهی اوقات یک بازدارنده تخصصی نیز برای کمک به محافظت از فلزات سیستم در برابر خوردگی اضافه می شود.
نقش ضد یخ دو هدف دارد. کاهش نقطه انجماد مایع در سیستم خنک کننده و همچنین افزایش دمای جوش آب. از این طریق، یک محلول ضد یخ کمک می‌کند تا سیستم های خنک کننده جریان نداشته باشند و از تجمع یخ ها در شرایط آب و هوای سرد پاک شوند و همچنین از بروز هرگونه مشکل در گرمای بیش از حد جلوگیری شود.
به عنوان مثال، در یخ زدایی هواپیما، PG هم برای حذف یخ و آلودگی از هواپیما و هم برای جلوگیری از تجمع برف و یخ در طول زمستان و دوره های بارش برف استفاده می شود. همچنین در محصولات ضد یخ اتومبیل وجود دارند.
بیشتر بخوانید: مونو پروپیلن گلیکول خوراکی
فرآیند تولید ضدیخ شامل چند مرحله اصلی است که در زیر به تفصیل شرح داده می شود:
1. آماده سازی مواد اولیه:
گلیکول: بسته به نوع ضدیخ، یا اتیلن گلیکول یا پروپیلن گلیکول انتخاب می شود.
آب: آب تصفیه شده یا دیونیزه برای اطمینان از عدم وجود ناخالصی هایی که می توانند باعث خوردگی یا رسوب شوند.
مواد افزودنی: شامل:
بازدارنده های خوردگی: برای جلوگیری از خوردگی سیستم های فلزی.
ضد رسوب: برای جلوگیری از رسوب گذاری.
رنگ: معمولاً برای شناسایی بصری نوع ضدیخ.
بوگیر: برای کاهش بوی گلیکول.
ضد کف: برای جلوگیری از ایجاد کف در سیستم ها.
2. مخلوط کردن:
تعیین نسبت: نسبت گلیکول به آب بر اساس کاربرد نهایی ضدیخ تعیین می شود. معمولاً نسبت 50/50 برای استفاده عمومی است، اما برای شرایط شدیدتر می توان نسبت ها را تنظیم کرد.
اضافه کردن مواد افزودنی: افزودنی ها به مخلوط گلیکول و آب اضافه می شوند. این فرآیند باید با دقت انجام شود تا از توزیع یکنواخت افزودنی ها اطمینان حاصل شود.
3. همگن سازی:
مخلوط را با استفاده از میکسرهای صنعتی یا دستگاه های همزن به خوبی مخلوط می کنند تا تمام مواد به صورت یکنواخت در محلول پخش شوند.
4. تست و کنترل کیفیت:
نقطه انجماد: بررسی می شود که ضدیخ تولید شده تا چه دمایی می تواند از یخ زدن جلوگیری کند.
نقطه جوش: تعیین نقطه جوش ضدیخ برای اطمینان از عملکرد در دماهای بالا.
خواص ضد خوردگی: بررسی اثربخشی بازدارنده های خوردگی.
ویسکوزیته و سایر خواص فیزیکی: برای اطمینان از سازگاری با سیستم های مختلف.
5. بسته بندی:
ضدیخ تولید شده در بشکه ها، بطری ها یا کانتینرهای مناسب بسته بندی می شود که اغلب از مواد پلاستیکی مقاوم به گلیکول ساخته شده اند.
برچسب گذاری با اطلاعات مربوط به نوع ضدیخ، نسبت ها، نقاط انجماد و جوش، و دستورالعمل استفاده انجام می شود.
6. توزیع:
ضدیخ برای توزیع به بازارهای مختلف مانند خودروسازی، صنایع حرارتی و تهویه مطبوع آماده می شود.
ضدیخ در هواپیماها نقش بسیار مهمی در تضمین ایمنی و عملکرد صحیح پروازها در شرایط آب و هوایی سرد دارد. دو نوع اصلی استفاده از ضدیخ در هواپیماها وجود دارد:
1. ضدیخ برای سیستم های خنک کننده و موتور:
کاربرد: ضدیخ در سیستم های خنک کننده موتور هواپیماها، مانند هر وسیله نقلیه دیگر، برای جلوگیری از یخ زدگی مایع خنک کننده در دماهای پایین استفاده می شود. همچنین، به بهبود عملکرد خنک کنندگی در شرایط گرمای بالا کمک می کند.
نوع ضدیخ: معمولاً از ضدیخ های بر پایه اتیلن گلیکول یا پروپیلن گلیکول استفاده می شود. PG به دلیل سمیت کمتر ترجیح داده می شود، اما EG به دلیل خواص فیزیکی بهتر هنوز هم در برخی سیستم ها استفاده می شود.
2. ضدیخ و یخ زدایی بدنه و بال هواپیما:
کاربرد: این فرآیند برای جلوگیری از تشکیل یخ بر روی سطوح بیرونی هواپیما مانند بال ها، بدنه و دماغه انجام می شود. یخ می تواند بر آیرودینامیک هواپیما تأثیر منفی بگذارد و حتی می تواند خطرات جدی ایمنی مانند کاهش لیفت (برآر) و از دست دادن کنترل پرواز را به همراه داشته باشد.
نوع ضدیخ:
مایعات ضدیخ (Anti-icing fluid): این مایعات حاوی گلیکول ها (معمولاً PG برای کاهش آلودگی زیست محیطی) هستند که به همراه افزودنی های ضد خوردگی، رنگ و موادی برای کاهش ویسکوزیته استفاده می شوند. این مایعات بر روی هواپیما پاشیده می شوند تا یخ تشکیل نشود.
مایعات یخ زدا (De-icing fluid): این مایعات برای از بین بردن یخ موجود استفاده می شوند و معمولاً عملیات یخ زدایی قبل از ضدیخ کاری انجام می شود. نوع مایع ممکن است شامل EG باشد، اما به دلیل ملاحظات زیست محیطی، PG نیز به طور فزاینده ای محبوب است.
فرآیند:
یخ زدایی: مایع یخ زدا با فشار بالا بر روی نقاط یخ زده پاشیده می شود تا یخ را حل کند.
ضدیخ کاری: پس از یخ زدایی، مایع ضدیخ اعمال می شود تا از تشکیل مجدد یخ جلوگیری شود. این مایعات معمولاً غلیظ تر هستند تا برای مدت بیشتری مؤثر باشند. فرآیندهای یخ زدایی و ضدیخ کاری باید در نزدیکی زمان پرواز انجام شود تا اثربخشی آنها حفظ شود. این عملیات به ویژه در فرودگاه هایی که در مناطق سردسیری قرار دارند یا در فصل زمستان، یک روال رایج است.
گلیکول ها ترکیبات آلی هستند که دارای دو یا چند گروه هیدروکسیل (-OH) می باشند و عمدتاً به عنوان حلال ها، مواد خنک کننده و در صنایع مختلف استفاده می شوند. در اینجا به چند نوع دیگر از گلیکول ها اشاره می کنم:
1. گلیسیرین
فرمول شیمیایی: C3H8O3
کاربردها: در صنایع غذایی، دارویی، آرایشی و بهداشتی و به عنوان یک ماده ضدیخ. همچنین در ساخت پلاستیک ها و مواد منفجره استفاده می شود.
2. بوتیلن گلیکول
فرمول شیمیایی: C4H10O2
کاربردها: به عنوان حلال در صنایع رنگ، جوهر، لاک ها و در تولید محصولات آرایشی و بهداشتی به عنوان مرطوب کننده.
3. دی اتیلن گلیکول (DEG)
فرمول شیمیایی: C4H10O3
کاربردها: در تولید پلاستیک ها، رزین ها و به عنوان یک ماده ضدیخ. این ماده به دلیل سمیت بالا باید با احتیاط استفاده شود.
4. تری اتیلن گلیکول (TEG)
فرمول شیمیایی: C6H14O4
کاربردها: به عنوان جاذب رطوبت در صنایع گاز و نفت برای دهیدراتاسیون گازها و همچنین در تولید رزین ها و پلی استرها.
5. پلی اتیلن گلیکول ها (PEG)
فرمول شیمیایی: H-(O-CH2-CH2)n-OH (که n می تواند متفاوت باشد)
کاربردها: در داروسازی به عنوان ماده کمکی، در محصولات آرایشی و بهداشتی به عنوان مرطوب کننده و حلال، در صنایع غذایی و همچنین در تولید پلی استرها.
6. هگزان دی اُل (HDO)
فرمول شیمیایی: C6H14O2
کاربردها: در تولید پلی اورتان ها و رزین های پلی استر و همچنین به عنوان یک مونومر در صنایع پلیمری.
این گلیکول ها به دلیل خواص خاص خود مانند حلالیت، نقطه ذوب پایین، و ویژگی های شیمیایی متنوع، در صنایع گوناگون کاربردهای متنوعی دارند.
بیشتر بخوانید: پروپیلن گلیکول در الکل و شوینده ها
سوالات متداول
1. تفاوت اصلی بین پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول چیست؟
پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول هر دو مایعات بی رنگ با خواص مشابه هستند، اما پروپیلن گلیکول به دلیل سمیت کمتر در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی استفاده می شود. اتیلن گلیکول سمی تر است و عمدتاً در کاربردهای صنعتی مانند ضد یخ به کار می رود. پروپیلن گلیکول برای انسان و محیط زیست ایمن تر است. انتخاب بین آنها به نوع کاربرد بستگی دارد.
2. آیا پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول در ضد یخ استفاده می شوند؟
بله، هر دو در ضد یخ استفاده می شوند، اما پروپیلن گلیکول به دلیل سمیت پایین تر در سیستم هایی که ایمنی اهمیت دارد (مانند سیستم های گرمایشی منازل) ترجیح داده می شود. اتیلن گلیکول به دلیل هزینه کمتر و کارایی بالا در خودروها رایج تر است. با این حال، اتیلن گلیکول برای انسان و حیوانات خطرناک است. گرید مناسب باید انتخاب شود.
3. چرا پروپیلن گلیکول در مواد غذایی استفاده می شود، اما اتیلن گلیکول خیر؟
پروپیلن گلیکول به عنوان ماده ای ایمن (GRAS) توسط FDA تأیید شده و در مواد غذایی به عنوان مرطوب کننده و حلال استفاده می شود. اتیلن گلیکول به دلیل سمیت بالا برای مصرف انسانی مناسب نیست و می تواند باعث آسیب های جدی مانند نارسایی کلیه شود. پروپیلن گلیکول در گرید خوراکی بی خطر است. اتیلن گلیکول فقط برای کاربردهای صنعتی مناسب است.
4. آیا اتیلن گلیکول و پروپیلن گلیکول در داروسازی کاربرد دارند؟
پروپیلن گلیکول در داروسازی به عنوان حلال و مرطوب کننده در شربت ها، کرم ها و داروهای تزریقی استفاده می شود. اتیلن گلیکول به دلیل سمیت بالا در داروسازی کاربرد ندارد و برای انسان خطرناک است. پروپیلن گلیکول گرید دارویی ایمن و تأییدشده است. اتیلن گلیکول برای مصارف غیرپزشکی طراحی شده است.
5. کدام یک برای محیط زیست ایمن تر است: پروپیلن گلیکول یا اتیلن گلیکول؟
پروپیلن گلیکول به دلیل سمیت کمتر و تجزیه پذیری بهتر، برای محیط زیست ایمن تر است. اتیلن گلیکول سمی است و می تواند به حیوانات و اکوسیستم آسیب برساند اگر به درستی دفع نشود. پروپیلن گلیکول در کاربردهایی که تماس با محیط زیست محتمل است، ترجیح داده می شود. دفع هر دو باید با رعایت مقررات انجام شود.
6. آیا پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول در محصولات آرایشی استفاده می شوند؟
پروپیلن گلیکول به دلیل ایمنی و خاصیت مرطوب کنندگی در محصولات آرایشی مانند کرم ها و لوسیون ها استفاده می شود. اتیلن گلیکول به دلیل سمیت بالا در محصولات آرایشی کاربرد ندارد و برای پوست مضر است. پروپیلن گلیکول گرید آرایشی برای پوست بی خطر است. اتیلن گلیکول برای مصارف صنعتی مناسب است.
7. چگونه پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول تولید می شوند؟
هر دو از طریق هیدراتاسیون اکسیدهای مربوطه (پروپیلن اکسید برای پروپیلن گلیکول و اتیلن اکسید برای اتیلن گلیکول) تولید می شوند. پروپیلن گلیکول در گریدهای خوراکی و دارویی با خلوص بالا تولید می شود. اتیلن گلیکول عمدتاً برای کاربردهای صنعتی تولید می شود. فرآیند تولید هر دو مشابه اما با استانداردهای متفاوت است.
8. آیا اتیلن گلیکول می تواند جایگزین پروپیلن گلیکول شود؟
خیر، اتیلن گلیکول به دلیل سمیت بالا نمی تواند جایگزین پروپیلن گلیکول در کاربردهای خوراکی، دارویی یا آرایشی شود. پروپیلن گلیکول برای مصارف انسانی ایمن است، در حالی که اتیلن گلیکول فقط برای مصارف صنعتی مانند ضد یخ مناسب است. استفاده نادرست از اتیلن گلیکول خطرناک است. همیشه گرید مناسب را انتخاب کنید.
9. آیا پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول در شوینده ها استفاده می شوند؟
پروپیلن گلیکول در شوینده ها به عنوان حلال و مرطوب کننده استفاده می شود، به ویژه در محصولات خانگی. اتیلن گلیکول به دلیل سمیت کمتر در شوینده ها کاربرد دارد و بیشتر در محصولات صنعتی استفاده می شود. پروپیلن گلیکول برای تماس با پوست ایمن تر است. انتخاب ماده به نوع شوینده بستگی دارد.
10. آیا مصرف پروپیلن گلیکول یا اتیلن گلیکول برای حیوانات خانگی ایمن است؟
پروپیلن گلیکول در مقادیر کم در غذاها و داروهای حیوانات خانگی ایمن است، اما باید محدود باشد (به ویژه برای گربه ها). اتیلن گلیکول برای حیوانات خانگی بسیار سمی است و حتی مقادیر کم می تواند کشنده باشد. از تماس حیوانات با اتیلن گلیکول (مانند ضد یخ) جلوگیری کنید. برچسب محصولات را بررسی کنید.
