متیلن کلراید

متیلن کلراید یا دی کلرومتان چیست؟

دی کلرومتان (DCM یا متیلن کلرید، متیلن بی کلراید یک ترکیب آلی کلردار با فرمول CH2Cl2 است. این مایع بی رنگ و فرار با بوی شیرین و کلروفرم مانند به طور گسترده به عنوان حلال استفاده می شود. اگرچه با آب قابل اختلاط نیست، اما قطبی است و با بسیاری از حلال های آلی قابل اختلاط است. این مایع فرار دمای جوشی در حدود 40 درجه سانتی گراد دارد.

منابع طبیعی دی کلرومتان عبارتند از منابع اقیانوسی، جلبک های بزرگ، تالاب ها و آتشفشان ها. با این حال، اکثر دی کلرومتان در محیط زیست نتیجه انتشارات صنعتی است.

تهیه و توزیع عامل فوم زای فیزیکی متیلن کلراید که برای تولید اسفنج های با دانسیته زیر 20 کیلوگرم بر مکعب الزامی می باشد.

افزودن متیلن کلراید به فرمولاسیون اسفنج سبب سبک تر شدن اسفنج و هچنین پایین آمدن دمای اسفنج هنگام تولید می شود. زیرا متیلن کلراید با گرفتن گرمای واکنش (به ویژه گرمای واکنش میان آب و تی دی آی) تبخیر شده و تولیدگاز می کند. در واقع به عنوان یه عامل فوم زای فیزیکی عمل خواهد کرد. همچنین افزودن متیلن کلراید به فرمولاسیون اسفنج سبب نرم تر شدن اسفنج و در اصطلاح پایین آمدن سختی اسفنج خواهد شد.

تولید

متیلن کلراید با تصفیه کلرومتان یا متان با گاز کلر در دمای 400-500 درجه سانتیگراد تولید می شود. در این دماها، متان و کلرومتان هر دو تحت یک سری واکنش‌ها قرار می‌گیرند که به تدریج محصولات کلردار بیشتری تولید می‌کنند. به این ترتیب، در سال 1993 حدود 400،000 تن در ایالات متحده، اروپا و ژاپن تولید شد.

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl

CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl

CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl

خروجی این فرآیندها مخلوطی از کلرومتان، دی کلرومتان، کلروفرم و تتراکلرید کربن و همچنین کلرید هیدروژن به عنوان یک محصول جانبی است. این ترکیبات با تقطیر جدا می شوند.

متیلن کلراید اولین بار در سال 1839 توسط شیمیدان فرانسوی Henri Victor Regnault (1810-1878) تهیه شد که آن را از مخلوطی از کلرومتان و کلر که در معرض نور خورشید قرار گرفته بود جدا کرد.

کاربردها

فراریت و توانایی متیلن کلراید برای حل کردن طیف وسیعی از ترکیبات آلی، آن را به حلال مفیدی برای بسیاری از فرآیندهای شیمیایی تبدیل می‌کند. در صنایع غذایی، از آن برای کافئین زدایی قهوه و چای و همچنین برای تهیه عصاره رازک و سایر طعم دهنده ها استفاده می شود. فرار بودن آن منجر به استفاده از آن به عنوان یک پیشرانه اسپری آئروسل و به عنوان یک عامل دمنده برای فوم های پلی اورتان شده است.

پیوند هیدروژنی

متیلن کلراید یک اسید لوئیس است که می تواند با دهنده های الکترون پیوند هیدروژنی برقرارکند. به عنوان یک اسید سخت طبقه بندی می شود و در مدل ECW گنجانده شده است. این یک حلال است که در بسیاری از مطالعات ترمودینامیکی پیوند دهنده و گیرنده استفاده شده است.

استفاده های تخصصی

نقطه جوش کم این ترکیب شیمیایی به ماده شیمیایی اجازه می دهد تا در یک موتور حرارتی که می تواند انرژی مکانیکی را از اختلاف دماهای کوچک استخراج کند، عمل کند. نمونه ای از موتور حرارتی متیلن کلراید پرنده آبخوری است. اسباب بازی ای که در دمای اتاق کار می کند.

متیلن کلراید پلاستیک های خاصی را به صورت شیمیایی جوش می دهد. به عنوان مثال، برای آب بندی بدنه کنتورهای الکتریکی استفاده می شود. اغلب به عنوان یکی از اجزای اصلی چسب های جوش پلاستیک فروخته می شود، همچنین به طور گسترده توسط علاقه مندان به ساختمان سازی برای اتصال اجزای پلاستیکی به یکدیگر استفاده می شود. معمولاً به آن “Di-clo” می گویند.

متیلن کلراید همچنین در صنعت چاپ پوشاک نیزکاربرد دارد.

متیلن کلراید در زمینه آزمایش مواد در مهندسی عمران استفاده می شود. به طور خاص از آن در طول آزمایش مواد قیر به عنوان یک حلال برای جدا کردن بایندر از سنگدانه‌های آسفالت یا ماکادام استفاده می‌شود تا امکان آزمایش مواد را فراهم کند.

این ماده به عنوان جزء اصلی پاک کننده رنگ استفاده شده است، اما استفاده از آن برای این منظور در حال حاضر در ایالات متحده و اتحادیه اروپا ممنوع است.

سمیت

با وجود اینکه متیلن کلراید کمترین سمیت را در میان کلروهیدروکربن های ساده دارد، خطرات جدی برای سلامتی دارد. فراریت بالای آن، آن را به یک خطر حاد استنشاقی تبدیل می کند. همچنین می تواند از طریق پوست جذب شود. علائم مواجهه بیش از حد حاد با دی کلرومتان از طریق استنشاق عبارتند از: مشکل در تمرکز، سرگیجه، خستگی، حالت تهوع، سردرد، بی حسی، ضعف، و تحریک دستگاه تنفسی فوقانی و چشم. عواقب شدیدتر می تواند شامل خفگی، از دست دادن هوشیاری، کما و مرگ باشد.

متیلن کلراید همچنین توسط بدن به مونوکسید کربن متابولیزه می شود که به طور بالقوه منجر به مسمومیت با مونوکسید کربن می شود. قرار گرفتن حاد در معرض آن از طریق استنشاق منجر به نوروپاتی بینایی  و هپاتیت شده است. تماس طولانی مدت با پوست می تواند منجر به حل شدن برخی از بافت های چربی در متیلن کلراید شود که منجر به تحریک پوست یا سوختگی های شیمیایی می شود.

ممکن است سرطان زا باشد، زیرا با سرطان ریه، کبد و پانکراس در حیوانات آزمایشگاهی مرتبط است. سایر مطالعات حیوانی سرطان سینه و سرطان غدد بزاقی را نشان داد. تحقیقات هنوز مشخص نیست که چه سطوحی ممکن است سرطان زا باشد. سمیت جنینی در زنانی که در دوران بارداری در معرض آن قرار می گیرند، اثبات نشده است. در آزمایشات حیوانی، در دوزهایی که برای مادر سمی بود، جنین سمی بود اما هیچ اثر تراتوژنی مشاهده نشد.

در افرادی که از قبل مشکلات قلبی دارند، قرار گرفتن در معرض متیلن کلراید می‌تواند باعث ریتم غیرطبیعی قلب ویا حملات قلبی شود. افراد مبتلا به مشکلات کبدی، سیستم عصبی یا پوستی ممکن است پس از قرار گرفتن در معرض متیلن کلراید بدتر شوند.

مقررات

در بسیاری از کشورها، محصولات حاوی متیلن کلراید باید دارای برچسب هشدار دهنده خطرات سلامتی آن باشند.

در فوریه 2013، اداره ایمنی و بهداشت شغلی ایالات متحده (OSHA) و مؤسسه ملی ایمنی و بهداشت شغلی هشدار دادند که حداقل 14 ماشین کار وان حمام از سال 2000 بر اثر قرار گرفتن در معرض متیلن کلراید جان خود را از دست داده اند. این کارگران به تنهایی، در حمام هایی با تهویه ضعیف، با حفاظت تنفسی ناکافی و بدون آموزش در مورد خطرات متیلن کلراید کار می کردند. از آن زمان OSHA استاندارد دی کلرومتان را صادر کرده است. در اتحادیه اروپا، پارلمان اروپا در سال 2009 به ممنوعیت استفاده از دی کلرومتان در پاک کننده های رنگ برای مصرف کنندگان و بسیاری از متخصصان رأی داد. این ممنوعیت در دسامبر 2010 اعمال شد.

در اروپا، کمیته علمی مقادیر محدودیت مواجهه شغلی (SCOEL) برای دی کلرومتان یک حد قرار گرفتن در معرض شغلی (میانگین وزنی 8 ساعته) 100 پی پی ام و یک حد قرار گرفتن در معرض کوتاه مدت (15 دقیقه) 200 پی پی ام را توصیه می کند.

نگرانی در مورد اثرات سلامتی آن منجر به جستجوی جایگزین در بسیاری از این برنامه ها شده است.

در 15 مارس 2019، آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) قانون نهایی را برای ممنوعیت ساخت (از جمله واردات و صادرات)، پردازش، و توزیع متیلن کلراید در تمام پاک کننده های رنگ برای مصرف مصرف کننده صادر کرد.

تاثیرات محیطی

ازن

دی کلرومتان توسط پروتکل مونترال به عنوان یک ماده تخریب کننده لایه ازن طبقه بندی نشده است. قانون هوای پاک ایالات متحده، دی کلرومتان را به عنوان یک عامل تخریب کننده ازن تنظیم نمی کند. تحقیقات اخیر نشان می دهد که دی کلرومتان و سایر مواد هالوژنه بسیار کوتاه مدت (VSLSs)، علیرغم عمر کوتاه جوی کمتر از 0.5 سال، می توانند در تخریب لایه ازن استراتوسفر نقش داشته باشند، به ویژه اگر در مناطقی که انتقال سریع به استراتوسفر وجود داد منتشر شوند. فراوانی اتمسفر دی کلرومتان در سال های اخیر افزایش یافته است.

غلظت ازن اندازه گیری شده در عرض های میانی از زمین تا استراتوسفر از سال 1998 تا 2016 به میزان 2.2 واحد دابسون، کمی کمتر از 1 درصد کاهش یافته است. دلایل این کاهش نامشخص است، اما یک فرضیه تایید نشده وجود مواد کوتاه مدت مانند دی کلرومتان در پایین جو است.