ضد یخ به آن دسته از مواد شیمیایی گفته می شود که نه تنها یخ زدایی می کنند، بلکه روی سطح باقی می مانند و در مدت معینی از دوباره یخ زدن جلوگیری می کنند. همچنین مانع چسبیدن اجسام به یخ می شود. ما در این مقاله توضیح می دهیم مواد شیمیایی که برای تولید ضد یخ استفاده میشود چه موادی هستند و کاربرد های ضد یخ در صنایع مختلف چیست.
ضد یخ های شیمیایی چگونه عمل می کنند؟
برای این که بدانیم مواد شیمیایی که برای تولید ضد یخ استفاده میشود چه موادی هستند، باید به کاربرد ضد یخ توجه کنیم. همه ضد یخ های شیمیایی مکانیسم مشترکی دارند. آن ها از نظر شیمیایی از اتصال مولکول های آب در دما های زیر صفر درجه سانتی گراد (نقطه انجماد آب) جلوگیری می کند. گاهی اوقات یک واکنش گرمازا در ضد یخ ها باعث می شود که این محلول ها قدرت ذوب قوی تری داشته باشند.
مواد شیمیایی رایج برای تولید ضد یخ
رایج ترین مواد شیمیایی ضد یخ و فرمول شیمیایی معمول آن ها عبارت است از:
- نمک های غیر آلی
نمک های غیر آلی یکی از رایج ترین ترکیبات ضد یخ ها هستند. به طور معمول نمک های غیر آلی رایج ترین مواد شیمیایی که برای تولید ضد یخ استفاده میشود هستند و به راحتی می توان آن ها را با وسایل نقلیه پخش کرد. این نمک ها خورنده هستند و نه تنها وسایل نقلیه بلکه سازه های فولادی و پل های بتنی را دچار زنگ زدگی می کنند. علاوه بر این، نمک های غیر آلی اثرات زیست محیطی دارند و در غلظت های بالا می توانند برای گیاهان و حیوانات مضر باشند. با افزودن این مواد به ضد یخ نقطه انجماد آب کاهش پیدا می کند:
- سدیم کلراید یا NaCl
- منیزیم کلراید یا MgCl2
- کلسیم کلراید یا CaCl2
- پتاسیم کلراید یا KCl
- ترکیبات آلی
از آنجایی که استفاده از نمک در غلظت های بالا ممکن است اثرات زیست محیطی داشته باشد، امروزه ترکیبات آلی به طور فزاینده ای در ضد یخ ها به کار برده می شوند. مخلوط کردن ترکیبات آلی با نمکن منجر به ایجاد ضد یخی می شود که تا دمای منفی 34 درجه سانتی گراد نقطه انجماد را پایین می آورد.
- کلسیم منیزیم استات یا CaMg2(CH3COO)6
- پتاسیم استات یا CH3COOK
- پتاسیم فرمات یا CHO2K
- سدیم فرمات یا HCOONa
- کلسیم فرمات یا Ca(HCOO)2
- اوره یا CO(NH2)2
- الکل ها، دی ال ها و پلی ال ها
مقادیر نسبتا کم این مواد می تواند بر نقطه انجماد تاثیر زیادی داشته باشد و آن را به طرز قابل توجهی کاهش دهد.
- متانول یا CH4O
- مونو اتیلن گلایکول یا C2H6O2
- پروپیلن گلایکول یا C3H8O2
- گلیسرول یا C3H8O3
کاربرد های ضد یخ در صنایع مختلف
- صنعت حمل و نقل
یخ زدایی جاده ها به طور سنتی با نمک انجام می شد. ماشین های برف روبی مخلوطی از شن و ماسه و نمک را بر جاده های لغزنده پخش می کردند. از آن جایی که آب نمک در دمای منفی 18 درجه سانتی گراد یخ می زند، وقتی دما به این نقطه می رسد، نمک هیچ کمکی به یخ زدایی نمی کند. امروزه برف شکن ها از نمک های دیگری مانند کلسیم کلراید یا منیزیم کلراید استفاده می کنند که نقطه انجماد آب را به طور قابل توجهی کاهش می دهند و واکنش گرمازا نیز ایجاد می کنند.
اخیرا ترکیبات آلی همراه با نمک در یخ زدایی استفاده می شود. بعضی از این ترکیبات محصولات جانبی عملیات کشاورزی مانند تصفیه چغندر قند یا فرایند تقطیر اتانول هستند. بعضی مانند کلسیم منیزیم استات از چمن های کنار جاده یا زباله های آشپزخانه ساخته شده اند.
- صنایع هوایی
فرایند یخ زدایی هواپیما از بیرون شبیه سم پاشی یا گذر از کارواش به نظر می رسد. تیم های عملیاتی فرودگاه با یک دستگاه غول پیکر یک مایع مه آلود سبز یا نارنجی را به بیرون هواپیما می پاشند. ماده استفاده شده در بیشتر محلول های ضد یخ پروپیلن گلایکول و اتیلن گلایکول است که بسته به شرایط با آب نیز مخلوط می شود. ترکیبات مبتنی بر کلراید به دلیل خاصیت خورندگی آن ها در فرودگاه ها استفاده نمی شود. مخلوط اوره به دلیل هزینه کم برای یخ زدایی استفاده می شود؛ اما برای محیط زیست خطرناک است.
همچنین با مواد شیمیایی که برای تولید ضد یخ استفاده میشود، می توان یخ زدایی زمین های فرودگاه را انجام داد.
تاثیر مواد شیمیایی یخ زدا بر محیط زیست
نمک های یخ زدایی مانند سدیم کلراید یا کلسیم کلراید به آب های طبیعی نفوذ می کند که به شدت بر شوری آن ها تاثیر می گذارد. اتیلن گلایکول و پروپیلن گلایکول سطح اکسیژن بیوشیمیایی یا BOD را بالا می برند. هنگامی که پروپیلن گلایکول تجزیه می شود، مقادیر زیادی از اکسیژن محلول در آب مصرف می شود. سطح اکسیژن محلول کافی در آب های سطح زمین برای بقای موجودات آبزی بسیار حیاتی است. اگر غلظت اکسیژن کاهش پیدا کند، موجودات زنده در صورت امکان به مناطقی که سطح اکسیژن بالاتری دارند مهاجرت می کنند یا در نهایت می میرند. این اثر می تواند زیستگاه های آبی را در سطح کره زمین کم کند.
برخی از فرودگاه ها ضد یخ استفاده شده را بازیافت می کنند و آب را از آلاینده های شیمیایی جدا می کنند. سایر فرودگاه ها مجهز به تصفیه فاضلاب در محل هستند یا مایع جمع شده را به یک تصفیه خانه فاضلاب شهری می فرستند. سمی بودن مواد شیمیایی که برای تولید ضد یخ استفاده میشود، یکی از نگرانی های زیست محیطی است و تحقیقات جدید سعی دارند جایگزین هایی که سمیت کمتری دارند، جایگزین این مواد شیمیایی کنند. اوره نیز یک آلاینده است که پس از استفاده به آمونیاک تبدیل می شود و تا حد زیادی در فرودگاه ها استفاده نمی شود.
جمع بندی
ما در این مقاله مواد شیمیایی که برای تولید ضد یخ استفاده میشود، معرفی کردیم و کاربرد های ماده ضد یخ را در صنایع حمل و نقل و هواپیمایی بررسی کردیم. نمک های غیر آلی مانند سدیم کلراید در صنایع حمل و نقل استفاده می شود؛ اما برای محیط زیست ضرر دارد. ترکیبات آلی دیگری مانند پتاسیم استات کاربرد های بیشتری دارند و برای محیط زیست خطری ندارند.
