کاربرد اتیلن گلیکول در ضد یخ و مقایسه ی عملکرد آن با پروپیلن گلیکول: تفاوت بین دو ماده ی فوق در ضد یخ ها به میزان سمیت و بازدهی آن ها بر می گردد. اتیلن گلیکول بازدهی بالایی در انتقال حرارت از خود نشان می دهد اما پروپیلن گلیکول سمیت پایین تری دارد. در ادامه به بررسی بیشتر این دو ماده و کاربرد آن ها در ضد یخ بیشتر می پردازیم .پس با ما همراه باشید:
اما گلیکول چیست؟
گلیکول یک ترکیب شیمیایی آلی است که به خانواده ی الکل ها تعلق دارد. در گلیکول ها (نام دیگر دیول) مولکول حاوی دو گروه هیدروکسیل متصل به اتم های کربن می باشد. این مواد جز گروه الکل ها طبقه بندی می شوند.
در شکل زیر ساختار مولکولی این دو ماده آورده شده است:
توجه نمایید اتیلن گلیکول به سه صورت مونو اتیلن گلایکول، دی اتیلن گلایکول و تری اتیلن گلایکول موجود می باشد. اما مونو اتیلن گلیکول در بین سایر انواع اتیلن گلایکول ها کاربرد وسیع تری به عنوان ضد یخ دارد.
پروپیلن گلایکول خاصیت انتقال حرارت را در بازه ی حرارتی -50 درجه ی فارنهایت تا 350 درجه ی فارنهایت دارد.
با اینکه هم پروپیلن گلایکول و هم اتیلن گلایکول ها ( مونو، دی و تری اتیلن گلایکول) کاربرد های متنوعی در صنعت دارند به عنوان مثال در محصولات آرایشی ( پروپیلن گلایکول) ،تهیه ی رزین ها،جوهر ها، پلی اتیلن ترفتالات (اتیلن گلیکول) اما هر دو در تهیه ی ضد یخ ها و مخلوط های خنک کننده مورد استفاده قرار می گیرند و کاربرد مشترکی در این حوزه دارند.
ضد یخ چیست؟
ضد یخ مخلوط آب مقطر و یک محصول پایه ی دیگر ( اتیلن و یا پروپیلن گلیکول) می باشد. در بعضی از فرمولاسیون هایی که برای ضد یخ ارائه شده است یک مهار کننده ویژه نیز برای محافظت از فلزات در برابر خوردگی اضافه می شود. مهار کننده های خوردگی موجب افزایش طیف گسترده ای از این ضد یخ ها برای فلزات معمولی مانند فولاد کربن ، مس و همچنین آلومینیوم می شود.
به طور کلی استفاده از ضد یخ یک هدف دو گانه را دنبال می کند پایین آوردن نقطه ی انجماد و همچنین افزایش دمای جوش مایعات در سیستم های خنک کننده . بر اساس همین ویژگی ضد یخ می تواند سبب جلوگیری از یخ زدگی سیستم های خنک کننده و جلوگیری از مشکلات احتمالی در اثر حرارت بیش از حد شود.
تفاوت های مابین پروپیلن گلیکول و اتیلن گلیکول:
تفاوت اصلی این دو ماده در میزان سمیت آن ها می باشد. مونو پروپیلن گلیکول ترکیبی غیر سمی می باشد که در محصولات ارایشی و بهداشتی مورد استفاده قرار می گیرد. اما اتیلن گلیکول به دلیل سمیت بالا معمولا به طور مستقیم با محصولاتی که با انسان سر و کار دارند مورد استفاده قرار نمی گیرد.
پروپیلن گلیکول بعد از مصرف از طریق ادرار دفع می شود و یا به اسید لاکتیک و سایر محصولات متابولیک طبیعی تبدیل می شود. اما اتیلن گلیکول که پیش از این به سمی بودن آن اشاره شد، به اسید اگزالیک تجزیه می شود. تشکیل اسید اگزالیک ممکن است منجر به رسوب کریستالهای اگزالات کلسیم در رگ های خونی، ریه،میوکارد و… شود. این ماده و محصولات جانبی سمی آن ابتدا سیستم عصبی مرکزی (CNS) و سپس قلب و در آخر کلیه را تحت تأثیر قرار می دهند. نوشیدن مقداری از این ماده می تواند کشنده نیز باشد.
چرا تنها از پروپیلن گلیکول در ضد یخ ها استفاده نمی شود؟
با اینکه این ماده سمیت کمی دارد اما باید توجه نمود که اتیلن گلیکول می تواند نقطه ی انجماد پایین تری را فراهم نماید و برای رسیدن به همان نقطه ی انجماد میزان پروپیلن گلیکول بیشتری مورد نیاز است. همچنین این ماده ویسکوزیته و گرانروی پایین تری دارد و می تواند در انتقال حرارت بسیار موثر تر حاضر شود.
با این حال انتخاب اینکه از کدام یک از این مواد به عنوان ضد یخ استفاده شود به کاربرد آن ها و میزان تماسشان با محیط، تماس های انسانی و… بستگی دارد. به عنوان مثال در هواپیما ها از پروپیلن گلیکول به منظور عدم یخ زدگی و جمع شدگی برف ها در زمستان استفاده می شود. همچنین این ماده در ضد یخ های موجود در سوپر مارکتی ها نیز یافت می شود. اما مونو اتیلن گلایکول در سیستم های بسته و در کاربردهای صنعتی کنترل شده مورد استفاده قرار می گیرد
به طور کلی پروپیلن گلیکول به دلیل آنکه سمیت کمی دارد در صنایع غذایی و لوله های آب بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. زیرا این موارد به طور مستقیم با سلامت انسان سر و کار دارند و می توانند سلامت افراد را تحت تاثیر قرار دهند.
بررسی میزان خواص ضد انجمادی این دو ترکیب:
با توجه به جدول زیر می توان ضد یخ مناسب را با کمک مخلوط نمودن پروپیلن گلیکول یا اتیلن گلیکول با آب تهیه نمود.
| پروپیلن گلیکول | اتیلن گلیکول | |||
| %Vol | FP*(°F) | BP*(°F) | FP*(°F) | BP(°F) |
| 5 | 29 | 27 | 29 | 27 |
| 10 | 26 | 22 | 26 | 23 |
| 15 | 23 | 18 | 22 | 17 |
| 20 | 19 | 11 | 16 | 8 |
| 25 | 14 | -1 | 10 | -2 |
| 30 | 8 | -18 | 4 | -14 |
| 35 | 1 | -46 | -3 | -45 |
| 40 | -8 | -60 | -13 | -60 |
| 45 | -18 | -60 | -24 | -60 |
| 50 | -31 | -60 | -36 | -60 |
| 55 | -46 | -60 | -50 | -60 |
| 60 | <-60 | -60 | <-60 | -60 |
| 65 | <-60 | -60 | <-60 | -60 |
| 70 | <-60 | -60 | <-60 | -60 |
BP=نقطه ی براست (burst point)
FP= نقطه ی انجماد (freeze point)
با توجه به جدول فوق میزان استفاده از این مواد به عنوان ضد یخ تا حدود زیادی به شرایط آب و هوایی آن محل بستگی دارد.
به عنوان مثال در محیطی که پایین ترین نقطه ی انجماد در سرد ترین روز های سال به -10 درجه ی سانتی گراد می رسد، استفاده از مخلوط 30 درصد پروپیلن گلیکول و 70 درصد آب می تواند مناسب باشد.
مخلوط 30 درصد پروپیلن گلیکول دارای نقطه ی انجماد 8 درجه ی فارنهایت می باشد. با این حال نقطه ی براست آن -18 درجه ی فارنهایت می باشد. باید توجه نمود که نقطه انجماد دمایی است که بلورهای یخ شروع به شکل گیری می کنند. مایع پوسته پوسته می شود اما گسترش نمی یابد. اما نقطه ی براست یک سیال ، دمایی است که در آن مایعات جامد و منبسط می شوند و لوله ها را می شکنند یا به سایر قسمت های تجهیزات آسیب جدی وارد می کنند.
منبع:
Boomtown. (2018, August 3). Whats your point: Freeze Point or Burst Point? Retrieved May 5, 2020, from https://www.dynalene.com/news/2015/10/whats-your-point-freeze-point-or-burst-point/
Chant, J. (2020, February 26). The difference between Propylene Glycol and Ethylene Glycol in antifreeze – Industry News. Retrieved May 5, 2020, from https://www.monarchchemicals.co.uk/Information/News-Events/700-/The-difference-between-Propylene-Glycol-and-Ethylene-Glycol-in-antifreeze
برای خرید و فروش مواد شیمیایی با بهترین کیفیت و قیمت
با ما در مبتکران شیمی در ارتباط باشید
