سایت رشته صنایع شیمیایی

برای انتقال حرارت از داخل یك محفظه یا اتاق به خارج , احتیاج به یك واسطه است. در یك سیستم سرد كننده مكانیكی استاندارد , عمل گرفتن حرارت با تبخیر مایعی در دستگاه تبخیر (Evaporator), و پس دادن آن در دستگاه تقطیر (Condenser) صورت می گیرد و این امر باعث تغییر حالت ماده سرمازا از بخار به مایع می گردد .مایعاتی كه بتوانند به سهولت از مایع به بخار و بالعكس تبدیل شوند به عنوان واسطه انتقال حرارت به كار برده می شوند, زیرا این تغییر حالت باعث تغییر حرارت نیز می گردد .برخی از این مواد سرمازا از مواد دیگر مناسب تر هستند .

برای انتقال حرارت از داخل یك محفظه یا اتاق به خارج , احتیاج به یك واسطه است. در یك سیستم سرد كننده مكانیكی استاندارد , عمل گرفتن حرارت با تبخیر مایعی در دستگاه تبخیر (Evaporator), و پس دادن آن در دستگاه تقطیر (Condenser) صورت می گیرد و این امر باعث تغییر حالت ماده سرمازا از بخار به مایع می گردد .مایعاتی كه بتوانند به سهولت از مایع به بخار و بالعكس تبدیل شوند به عنوان واسطه انتقال حرارت به كار برده می شوند, زیرا این تغییر حالت باعث تغییر حرارت نیز می گردد .برخی از این مواد سرمازا از مواد دیگر مناسب تر هستند .

خصوصیات مواد سرمازا :
سیالی كه به عنوان ماده سرمازا مورد استفاده قرار می گیرد باید دارای كیفیات زیر باشد:
1- سمی نباشد.
2- قابل انفجار نباشد .
3-اكسید كننده نباشد .
4- قابل اشتعال نباشد .
5- در صورت نشت به سهولت قابل تشخیص باشد
6- محل نشت آن قابل تعیین باشد .
7- قادر به عمل كردن در فشار كم باشد (نقطه جوش پایین) .
8- از نوع گازهای پایدار باشد .
9- قسمت هایی كه در داخل مایع حركت می كند به سهولت قابل روغنكاری باشند.
10- تنفس كردن آن مضر نباشد .
11- دارای گرمای نهان متعادلی برای مقدار تبخیر در واحد زمان باشد .
12- جابجایی نسبی آن برای ایجاد مقدار معینی برودت كم باشد .
13- دارای كمترین اختلاف, بین فشار تبخیر و تقطیر باشد .
ماده سرمازا نباید خورنده باشد (ایجاد زنگ زدگی كند) تا ساختن تمام قطعات سیستم از فلزات معمولی با عمر خدمتی طولانی تر عملی گردد.
مبنای مقایسه مواد سرمازای به كار رفته در صنعت سرد كنندگی , بر اساس حرارت تبخیر 5 درجه فارنهایت و حرارت تقطیر 68 درجه فارنهایت است .

شناسایی مواد سرمازا بوسیله شماره گذاری :
روش جدید مشخص كردن مواد سرما زا در صنایع تبرید , شماره گذاری این مواد است . پیش حرف R كه مخفف كلمه REFRIGERANT به معنای سرمازا است نوشته می شود. روش مشخص نمودن شماره ای توسط انجمن مهندسین تهویه ,تبرید و حرارت مركزی آمریكا متداول شده است .

طبقه بندی مواد سرما زا :
این مواد بوسیله دو سازمان ملی آمریكایی به نام های :
The national refrigeration safety code
The national board of fire underwriters طبقه بندی شده اند.

سازمان اول تمام مایعات سرمازا به سه گروه زیر تقسیم بندی می كند:
گروه اول – بی خطر ترین مواد كه شامل R-500,R-14,R-13,R-502,R-744 R-13BL,R-22,R-30,R-12,R-114,R-21,R-11,R-113 می باشد.
گروه دوم _ مواد سمی و تا حدی قابل اشتعال كه شاملR-717,R-40,R-764, R-1130,R-160,R-611 می باشد.
گروه سوم _ مواد قابل اشتعال كه شامل R-50,R-1150,R-170,R-290-
می باشد.
موسسه NBFU نیز مواد سرمازا را نسبت به درجه سمی بودن آن ها طبقه بندی كرده است كه شامل شش گروه است كه بی خطر ترین آن ها گروه یك است.

GROUP 1 CLASS
R-744 Carbon Dioxide 5
R-12 6
R-13B1 Kulene-131 6
R-21 6
R-114 6
R-30 Carrene No. 1 4
R-11 6
R-22 5
R-113 4
R-500 6
R-502 6
R-503 6
R-504 6
R-40 Methylene Chloride 4

GROUP 2
R-717 Ammonia 2
R-1130 Dichloroethylene 4
R-160 Ethyl Chloride 4
R-40 Methyl Chloride 4
R-611 Methyl Formate 3
R-764 Sulphur Dioxide 1

GROUP 3
R-600 Butane 5
R-170 Ethane 5
R-601 Iso Butane 5
R-290 Propane 5

در اینجا به بررسی بعضی از مبردهای متداول می پردازیم

22-R (دی كلرودی فلورو متان ) (CCl2F2) :
ماده ای است بیرنگ تقریبا بی بو و در فشار اتمسفر دارای نقطه جوشی معادل 7/21 درجه فارنهایت است . ماده ای غیر سمی و غیر قابل اشتعال است و خورنده نیست , از نظر شیمیایی در حرارت های عملیاتی بی اثر است و از نظر حرارتی تا 1022 درجه پایدار باقی می ماند .

12- R :
دارای گرمای نهان نسبتا پایین است و برای مصرف در دستگاه های كوچك تر مناسب می باشد , زیرا گردش مقدار زیادی ماده سرما زا امكان استفاده از مكانیزم های عملیاتی و تنظیم دقیق تر و در عین حال با حساسیت كمتر را میسر می كند . از این مبرد در كمپرسور های پیستونی و دورانی و انواع بزرگ گریز از مركزی استفاده می شود .
این ماده در فشار های سر , و معكوس (پس فشار) كم , ولی مثبت با یك بازدهی حجمی خوب كار می كند , 12- R , در 5 درجه فارنهایت , فشاری معادل 5/26 پوند بر اینچ مربع مطلق , و در 86 درجه فارنهایت دارای فشاری مطلق معادل 8/108 پوند بر اینچ مربع است .
گرمای نهان آن در 5 درجه فارنهایت 2/68 بی-تی- یو است و نشت آن به سهولت و با استفاده از نشت یاب الكترونیكی یا مشعل هالاید مشخص می گردد.
در حرارت صفر درجه مقدار كمی آب در 12-R حل می شود كه نسبت آن بر حسب وزن 6 در ملیون است . مایعی كه تولید می شود تا حدودی بر روی اكثر فلزات معمولی كه در ساختمان دستگاه های سرد كننده استفاده می شود , ایجاد زنگ می كند . اضافه كردن روغن های معدنی هیچگونه اثری در ایجاد رنگ بوسیله مایع ندارد ولی احتمالا كم رنگ شدن مایع به وسیله آب را كاهش می دهد . حساسیت ماده 12-R نسبت به آب در مقایسه با 22-R و 502-R بیشتر است . تا 90 درجه قابل حل شدن در روغن است . در این حرارت روغن شروع به جدا شدن می كند و به علت سبك تر بودن وزن در سطح آن جمع می شود .
به كار بردن 30 پوند از این ماده به ازای هر 1000 فوت مكعب فضای تهویه شده كاملا بی خطر است .
این ماده در سیلندر های به اندازه مختلف عرضه می شود و احتمالا در قوطی های سر بسته و محكم نیز یافت می شود . كد رنگی مخصوص 12- R سفید است .

22-R منوكلرودی فلورو متان (CHCLF2) :
22-R یك ماده سرمازای مصنوعی است كه انحصارا برای دستگاه های تبریدی كه درجه تبخیر پایینی دارند ساخته شده است . یكی از موارد استفاده آن در دستگاه های انجماد سریع است كه حرارت آن ها بین 20 تا 40 درجه فارنهایت حفظ می گردد . همچنین در دستگاه های تهویه مطبوع و یخچال های خانگی نیز به طور موفقیت آمیزی مورد استفاده قرار گرفته است . 22-R فقط در كمپرسورهای پیستونی به كار گرفته می شوند و فشار عملیاتی آن به نحوی است كه برای نیل به درجات پایین , نیازی به كار كردن در فشار های كمتر از جو نیست . گرمای نهان آن به ازای هر پوند در 5 درجه فارنهایت 21/93 بی-تی-یو است . فشار عادی سر كمپرسور در 86 درجه 82/172 پوند بر اینچ مربع مطلق است .
22-R ماده ای پایدار ,غیر سمی ,بدون اثر اكسید كنندگی , بی آزار و غیر قابل اشتعال است . فشار اواپراتور در 5 درجه فارنهایت 43 پوند بر اینچ مربع است . حلالیت آن در آب 3 برابر 12-R است . بنابراین رطوبت در این ماده باید حداقل باشد .به همین دلیل استفاده از رطوبت گیر و خشك كن در این مورد بیشتر است .
به علت تمایل شدید تر 22-R به آب تعداد بیشتری رطوبت گیر برای خشك كردن آن لازم است. 22-R تا حرارت16درجه فارنهایت در روغن حل می شود وپس از ان روغن شروع به جدا شدن نموده و چون از مایع سبك تر است در سطح آن جمع می شود. وجود نشت را می توان به وسیله ی نشت یاب الكترونیكی و یا مشعل هالاید تیین كرد.

مواد سرما زای مخلوط :
همانطور كه از نامشان پیداست , این مواد مخلوطی از دو یا چند ماده ی سرما زا هستند, ولی مانند یك ماده سرما زای واحد عمل می كنند. و چهار نوع متداولتر آنها عبارتند از:
1)R-500 كه مخلوطی است از 8/73 درصد R-12 و 2/26 درصد R-152a
2)R-502 كه مخلوطی است از8/ 48 درصد R-22 و 2/ 51درصد R-115
3) كه مخلوطی است از 1/ 41 درصد R-23 و 9/ 59 درصد R-13
4) كه مخلوطی است از 2/ 48 درصد R-32 و 8/ 51 درصد R-115
این مواد سرما زا موادی ثبت شده هستند كه مراحل تركیب آنها پیچیده است و متصدی سرویس نباید با اختلاط مواد مبرد اقدام به ساختن ماده ای مخصوص بنماید.

کارن وترهان یک پروفسور بین المللی شیمی و یک محقق ماهر در زمینه اثر فلزات سنگین بر روی سیستم های زنده و بویژه نقششان در ایجاد سرطان بود . اما خود او سرانجام قربانی یک فلز سنگین سمی شد .
او در حال مطالعه طریقه ی اثر کردن یونهای جیوه بر پروتیینهای تعمیر کننده DNA بود و Hg(CH۳)۲ را به عنوان یک ماده مرجع استاندارد برای اندازه گیری ۱۹۹Hg NMR بکار برد.
وترهان از سمی بودن بسیار جیوه آگاه بود و برای همین اقدامات احتیاطی لازم را بکار برد ،‌در حالیکه عینک ایمنی می زد و از دست کش های لاستیکی استفاده می کرد آزمایش را در زیر یک هود انجام می داد و تنها با مقادیر کوچک ماده ی جیوه ای کار میکرد.
دی متیل جیوه در یک سل شیشه ای بسته شده قرار گرفت .یکی از همکارانش برای کاهش اثر فراریت این ماده ،‌سل را در آب یخ سرد می کرد . وترهان یک نمونه ی کوچک را با پیپت به لوله NMR انتقال داد ،‌ظرف را بست ،‌لوله ها را برچسب زد و دستکش های لاستیکی اش را به خوبی شستشو داد و دور انداخت . کمتر از یکسال او به واسطه اثر جیوه ی سمی کشته شد !!!
چرا او مرد؟
وترهان بعد ها به یاد ‌آورد که یک قطره ( احتمالا بیشتر ) از دی متیل جیوه بر روی دستکشهایش ریخته است. متعاقبا آزمایشها نشان داد که این قطره توانسته از دستکش نفوذ کند و ظرف مدت ۱۵ ثانیه وارد پوستش شده است . امروزه هنگام کار کردن با ترکیبات سمی این چنینی از دستکشهایی که یک ورقه مقاوم دارند در زیر یک جفت دستکش های آستین دار نیوپرن استفاده میکنند.
در ژانویه ۱۹۹۷ وترهان از ظهور علایم معینی نظیر لرزش انگشتان دست و پا و لکنت زبان نگران شد .
سپس مشکلاتی از بابت تعادلش آغاز شد و زمینه دیدش کم شد . جیوه سمی در ۲۸ ژانویه ۱۹۹۷ تشخیص داده شد . آزمایشها معلوم کردند که میزان جیوه خون، ۴۰۰۰ میکروگرم بر لیتر است که ۸۰ برابر آستانه سمی بودن است . دو هفته بعد او به حالت اغما رفت و مرگ او در ۸ ژوین ۱۹۹۷ رخ داد .
دی متیل جیوه
دی متیل جیوه در دمای اتاق مایع است و بوی کمی شیرینی دارد . در فشار اتمسفر نقطه جوشش ۹۲ ۰C است و دانسیته اش (‌چگالی )‌۹۶/۲ گرم بر سانتیمتر مکعب است . دی متیل جیوه از نظر شکلی ساختار خطی دارد و شبیه بسیاری از سیستمهای HgX۲است . (‌طول پیوند Hg – C برابر ۰۸۳/۲ انگستروم است)
دی متیل جیوه یکی از قویترین سموم اعصاب شناخته شده است . این ماده به راحتی از سد خون – مغز می گذرد و شاید منجر به تشکیل یک کمپلکس متیل جیوه سیستیین شود . این ترکیب سبب اختلال حسی ،‌فقدان تعادلی و تغییر در حالت روانی میشود.
به طور کلی جیوه یک اسید نرم است بنابراین با اتمهای دهنده ی براحتی قطبش پذیر در بازهای نرم پیوند می شود .این به یون جیوه تمایل زیادی برای پیوند با گوگرد و لیگاندهای حاوی اتم گوگرد را می دهد .بنابراین هنگامی که وارد بدن شد به گروههای تیول آنزیمها حمله می کند و از عملکرد آنها جلوگیری میکند.
Zeise اولین لیگاند های مرکاپتان را ساخت و نامشان را بر اساس عبارت لاتین Mercurium captans (تسخیر کننده و اسیرکننده ی جیوه Capturing mercury ) ابداع کرد.
سنگ معدن اصلی جیوه سولفور سیماب HgS است . که از معادن مهمی نظیر Almaden در اسپانیا و Idria و Serbia و Monte Amiata در ایتالیا استخراج میشود. در زمان رومی ها جنایتکارانی که به کار در معادن جیوه محکوم میشدند به دلیل خاصیت سمی جیوه طول عمر کوتاهی داشتند. در حقیقت به نوعی این مجازات مرگ برای ایشان بود .Pliny علایم جیوه سمی را در قرن اول میلادی شرح داد .شنگرف یا سولفورسیماب بعنوان یک دانه ی رنگی و به طور گسترده در جهان باستان به کار میرفت .
موارد دیگر
در یک زمانی مردم از جیوه و ترکیباتش برای درمان سیفلیس استفاده می کردند. اگر چه موفقیت آمیز نبود اما برای یک زمان قابل توجهی رواج داشت تا اینکه پنی سیلین که یک داروی موثر برای مراحل اولیه این بیماری بود کشف شد .
یکی دیگر از موارد استفاده از جیوه استفاده از آنها در کلاه سازی بود . ۲۰۰ سال پیش خزهای بکار رفته برای ساختن قسمت پایینی کلاه های نمدی در محلول نیترات جیوه (II) به عنوان یک محافظ و برای نرم کردن موهای حیوانات غوطه ور می شدند .متاسفانه کارگرانی که در این قسمت فعالیت داشتند بدلیل جذب جیوه از طریق پوستشان دچار لرزش و لکنت زبان میشدند . به این بیماری در گذشته بیماری کلاهدوزان می گفتند . که اعتقاد داشتند از شخصیت کلاهدوز عصبانی در داستان آلیس در سرزمین عجایب الهام گرفته است .
استفاده دیگر از ترکیبات آلکیل جیوه ،‌استفاده در قارچ کش های دانه ها بو د. بین جنگ های جهانی کارگران ساخت قارچ کش های گیاهی ،‌جیوه سمی را گسترش دادند .
در سال ۱۹۴۲ دو جوان منشی کانادایی بدلیل حضور در یک انبار گمرکی در کانادا به طرز شدیدی مسموم شدند . در انبار گمرک دانه های عمل شده با جیوه وجود داشت .
در سال ۱۹۶۰ کشاورزان سویدی متوجه شدند که پرندگان به طرز اسفناکی به روی زمین می افتند و می میرند . پرندگان دانه های عمل شده با جیوه یا حیوانانی که چنین دانه هایی را مصرف کرده بودند خورده بودند و به چنین سرنوشتی گرفتار شده بودند .
ترس بیشتر از همه گیر شدن این مسمومیت بود . استفاده مردم از چنین دانه های خطرناک …
یک اپیدمی مهم و خطرناک در عراق در سالهای ۱۹۵۶ و ۱۹۶۰ اتفاق افتاد . در حالیکه به کار بردن دانه های گندم (‌که با یک مخلوطی از C۲H۵HgCl و C۶H۵HgOCOCH۳ عمل شده بودند )‌برای غذا ،‌سبب مسمویمت حدود ۱۰۰ نفر در پاکستان در سال ۱۹۶۱ شد .حوادث دیگر در سال گواتمالا در سال ۱۹۶۵ و در عراق در سال ۱۹۷۱ تا ۱۹۷۲ رخ داد که بر طبق آمار رسمی ۴۴۵۹ نفر مردند. دانه با ترکیبات متیل جیوه به عنوان یک قارچ کش به عمل می آْمد و سپس کاشته میشد و بعد از آن آسیاب شده و به نان تبدیل میشد.
حادثه ی میناماتا
در اوایل ۱۹۵۰ ماموران ساحل میناماتا در جزیره کیوشو در ژاپن متوجه رفتارهای عجیب و غریبی در حیوانات آن منطقه شدند . گربه ها حرکات عصبی از خودشان نشان می دادند و به طور ناگهانی جیغ می کشیدند ،‌پرندگان از آسمان سقوط می کردند و علایم بیماری همچنین در ماهیها هم مشاهده شد که جزء مهمی در برنامه ی غذایی قشر فقیر بود .
علایم این بیماری مرموز در انسانها در سال ۱۹۵۶ شروع شد . در سال ۱۹۵۷ ماهیگیری به طور رسمی ممنوع اعلام شد .
پس از مدتی کشف شد که شرکت چیزو _ که یک کمپانی پتروشیمی و تولید کننده پلاستیک هایی ماننده وینیل کلراید – مواد زاید فلزی سنگین را به داخل دریا خالی میکرده است . آنها ترکیبات جیوه را به عنوان کاتالیزو در سنتزهایشان بکار می بردند .احتمالا بیش از ۱۴۰۰ نفر از مردم کشته شدند و شاید ۲۰۰۰۰ نفر هم به اندازه ی کمتری مسموم شدند .
علت
متیل کبال آمین ( یک کو آنزیم از ویتامین B۱۲ )قادر است ترکیبات جیوه ی غیر آلی و همچنین خود جیوه را به شکل CH۳Hg+(aq) متیله کند . گونه های واقعی جیوه حاضر در محلول احتمالا CH۳HgOH بودند.
یون CH۳Hg+(aq) بوسیله پلانکتون جذب می شد .
ماهی ها این پلانکتون های آلوده را می خوردند و خیلی آرام جیوه را دفع می کردند . جیوه بدین ترتیب به تدریج در سیستم بدنشان انباشته می شد . سپس این ماهی ها توسط ماهی های بزرگتر دیگر و در نهایت توسط حیوانات و انسانها خورده می شد .و هر بار غلظت جیوه افزایش پیدا می کرد .غلظت نهایی جیوه در حیوانات و انسانها هزاران یا میلیونها برابر از غلظت جیوه در آب اصلی بیشتر بود .
جیوه با بسیاری از فلزات مخلوط های مشهور به ملغمه تشکیل می دهد . از جیوه برای استخراج طلا ی فلزی از سنگ معدن طلا در تخمین آن استفاده می شد .طلا با تقطیر از جیوه بازیافت می شود .بیشتر معدنچیان جیوه را بازیابی نمی کردند. بنابراین جیوه وارد رودخانه ها میشد که تبدیل به یون متیل جیوه می گردید . جیوه برای خالص کردن وتصفیه نقره مکزیکی در قرن شانزدهم هم بکار می رفت . استفاده های نادرست از جیوه در استخراج طلا ،‌پیامدهایی را در ناحیه آمازون آمریکای شمالی ،‌آفریقای غربی و دیگر از جاها به دنبال داشته است .