نرمال بوتیل الکل (n-Butyl alcohol)

معرفی اجمالی نرمال بوتیل الکل (n-Butyl alcohol)

نرمال بوتیل الکل یک حلال آلی است که بیشتر با نام بوتانول در بازار شناخته می‌­شود. این ماده، مایعی بی‌­رنگ با بوی قوی مانند الکل است. بوتانول یک الکل ساده و بسیار اشتعال پذیر می­‌باشد. سازمان آیوپاک یا اتحادیه بین‌المللی شیمی محض و کاربردی، این ماده را بوتان-1-اٌل نام ­گذاری کرده است. این ماده با CAS number یا کد شناسایی 3-36-71 در مراجع بین‌المللی شیمی از جمله پابکم شناخته می­‌شود. فرمول مولکولی بوتانول C₄H₁₀O می‌­باشد. بوتانول در بازارهای جهانی و دنیای تجارت با نام نرمال بوتانول نیز شناخته می­‌شود. این ماده به صورت طبیعی در بدن انسان نیز موجود است. در واقع باکتری­‌های روده، روزانه مقدار کمی بوتانول تولید می­‌کنند.

این ماده دارای ویژگی­‌های منحصر به فردی می‌­باشد که باعث شده در صنایعی مانند حلال­‌ها، رزین‌­ها، پوشش‌­ها، نرم ­کننده‌­ها، شوینده‌­ها، داروها، سوخت‌­ها و… کاربرد مؤثری داشته باشد. بوتانول با بسیاری از حلال‌­های آلی قابل انحلال است. استون، اتانول و اتیل اتر چند نمونه از این حلال­‌ها هستند. بوتانول همچنین حلال خوبی برای چربی‌­ها و روغن­‌ها می­‌باشد. برخورد دوز بالای بوتانول با سطح بدن موجب تحریک پوست، چشم و مجاری تنفسی می­‌گردد. همچنین در صورت قرار گرفتن بلند مدت در معرض نرمال بوتانول، فرد دچار افسردگی سیستم عصبی مرکزی می­‌شود.

معرفی تخصصی نرمال بوتانول

نرمال بوتانول در سایت­‌ها و مراجع مختلف، با نام­‌های بسیاری شناخته می­‌شود. 1-بوتانول، n-بوتانول، بوتیل الکل، n-بوتیل الکل و پروپیل کاربینول معروف‌­ترین و پرکاربردترین این نام­‌ها هستند. از دیگر خواص ظاهری بوتانول می‌­توان به بوی تند الکلی و طعمی شبیه به موز اشاره کرد.

نرمال بوتانول به علت وجود زنجیره هیدروکربنی، دارای نیروی گشتاور دو قطبی پایینی می‌­باشد. هنگامی که نیروی گشتاور دو قطبی یک ماده کم باشد، در موادی محلول است که آن­‌ها نیز نیروی گشتاور دو قطبی پایینی داشته باشند. این حلال­‌ها را نا قطبی می­‌نامند. به همین علت این ماده در آب و سایر حلال‌­های قطبی به مقدار خیلی کم انحلال پذیر است. نقطه جوش نرمال بوتیل الکل کمی بیشتر از آب است. هر چه نقطه جوش یک ماده بالاتر باشد، تبخیر سطحی آن ماده کاهش می‌­یابد. (تبخیر سطحی نوعی تبخیر است که طی آن مولکول­‌های سطح مایع از محلول جدا می‌­شوند، وارد فاز گازی شده و به هوا می­‌پیوندند.) از این رو تبخیر سطحی یا فراریت بوتانول در دمای 25 درجه سانتی­‌گراد، متوسط می‌­باشد.

گشتاور دو قطبی پایین و فراریت متوسط، باعث شده است این حلال دارای ویژگی­‌های منحصر به فردی شود. به همین علت کاربرد اصلی نرمال بوتانول در صنعت به عنوان حلال و واسطه شیمیایی می­‌باشد. این ماده به عنوان حلال در رنگ­‌ها، لاک‌­ها، رزین­‌های طبیعی و مصنوعی، روغن­‌های گیاهی و آلکالوئیدها استفاده می­‌شود.

درباره نحوه­ تولید و فرمولاسیون بوتانول

نرمال بوتانول دارای ساختاری خطی و فرمول شیمیایی CH₃CH₂CH₂CH₂OH می‌­باشد. بوتانول از لحاظ ساختار مولکولی شبیه به بوتان (C₄H₁₀) است. با این تفاوت که بوتانول در کربن شماره یک دارای یک گروه عاملی هیدروکسیل (OH) می‌­باشد. قسمت قطبی این مولکول گروه هیدروکسیل و باقی عناصر مولکول قسمت ناقطبی آن می‌­باشد. در مولکول بوتانول، بخش ناقطبی بر بخش قطبی غلبه می­‌کند. به همین علت نرمال بوتیل الکل حلالیت کمی در آب و سایر حلال­‌های قطبی دارد.

این ماده نخستین بار به عنوان یک ماده جانبی در یک واکنش پدید آمد. متخصصان شیمی یافتند حین تخمیر ذرت، استون تولید می­‌شود. سپس متوجه شدند که ماده‌­ای متفاوت به نام نرمال بوتانول به عنوان ماده جانبی در این فرایند تولید شده است. با گسترش صنعت، تخمیر ذرت دیگر صرفه اقتصادی نداشت. امروزه راه‌کارهای بهتری برای تولید بوتانول کشف شده است که در ادامه به آن­‌ها می‌­پردازیم.

در حال حاضر، بهترین روش برای تولید بوتانول در صنعت، فرایند اکسو (Oxo reaction) می‌­باشد. در این واکنش، مونوکسید کربن، هیدروژن و پروپیلن با یکدیگر واکنش می‌­دهند. فراورده­‌های تولید شده این واکنش نرمال بوتیر الدهید و ایزو بوتیر الدهید می‌­باشند. سپس این دو فراورده به وسیله فرایند تقطیر، جداسازی می­‌شوند. سپس ایزومرهای بوتیر الدهید هیدروژنه می‌­شوند و نرمال بوتانول تولید می‌­شود.

کاربرد ایزوبوتیل الکل در صنایع مختلف

نرمال بوتانول دارای دو گرید صنعتی و خوراکی می‌­باشد. همان‌طور که قبل­‌تر اشاره کردیم، کاربرد اصلی نرمال بوتیل الکل در صنایع حلال­‌ها و واسطه­‌های شیمیایی است. نرمال بوتیل الکل به عنوان واسطه شیمیایی در ساخت انواع دارو و مواد شیمایی در صنایع تولید چرم مصنوعی، منسوجات، شیشه­‌های ایمنی، فیلم‌­های عکاسی و عطرها کاربرد دارد. همچنین بوتانول به عنوان یک واسطه صنعتی در تولید اتر­ها، اکریلات­‌ها، بوتیل­اتر استات­‌ها و پلیمرها استفاده می­‌شود. مواردی که به آن اشاره کردیم شامل گرید صنعتی این محصول می‌­شود. در ادامه به برسی گرید خوراکی نرمال بوتانول می‌­پردازیم.

در ایالات متحده آمریکا، بوتانول یک طعم ­دهنده مجاز می‌­باشد. این ماده به عنوان طعم ­دهنده مصنوعی در بسیاری از نوشیدنی­‌ها، شیرینی­‌ها و غذاها مورد استفاده قرار می­‌گیرد. کره، بستنی و خامه نمونه‌­ای از مواد دارای گرید خوراکی بوتانول هستند. بوتانول در صنایع آرایشی و بهداشتی نیز دارای کاربرد گسترده­‌ای می­‌باشد. به طوری که از نرمال بوتیل الکل در ساخت انواع صابون، رژ لب، شامپو و… استفاده می­‌گردد.

سایر کاربردهای صنعتی نرمال بوتانول

• استفاده به عنوان سوخت­‌های سبز
• انواع پوشش‌­های صنعتی
• بخشی از ماده اولیه در ساخت ابریشم مصنوعی
• مواد جاذب پارافین
• چسب­‌ها و مواد شیمیایی درزگیر
• و…

نحوه حمل و نقل و نگهداری بوتانول

نرمال بوتانول به طور کلی در مکانی خشک، خنک و دارای تهویه مناسب باید نگهداری ‌شود. این ماده در صورت برخورد با بعضی مواد واکنش شدید و خطرناک می­‌دهد. به همین علت باید از موادی مانند اکسیدان­‌های قوی و آلومینیوم به دور باشد. نقطه اشتعال این ماده 35 درجه سانتی­‌گراد می­‌باشد. بوتانول هنگامی که در معرض نور خورشید، هالوژن­‌ها، آلیاژهای قوی، شعله مستقیم آتش و جرقه قرار می­‌گیرد، احتمال اشتعال آن به شدت افزایش می‌­یابد. پس با توجه به نقطه اشتعال پایین این ماده، باید از این عوامل به دور باشد. بوتانول باید در دمای پایین­‌تر از 30 درجه سانتی‌­گراد نگهداری شود. ظروف نگهداری نرمال بوتیل الکل معمولاً از جنس فولاد ضدزنگ می­‌باشند. بعد از باز و بسته کردن درب ظروف این ماده، از بسته بودن آن اطمینان حاصل کنید.

بوتانول در بشکه­‌هایی درون کانتینر حمل و نقل می­‌شود. به طور کلی این ماده توسط خطوط جاده­‌ای و دریایی حمل می­‌گردد. نقطه جوش بوتانول برابر با 243.9 درجه فارنهایت می­‌باشد. پس باید از افزایش دمای کانتینرهای حمل و نقل به شدت جلوگیری شود. برای افزایش آگاهی و ایمنی افراد، سه برچسب ایمنی بر روی بشکه­‌های حمل و نقل این ماده درج شده است. این سه برچسب شامل بسیار اشتعال‌­زا، خورنده و تحریک ­کننده می‌­باشند. به علت پیشگیری از نشت این ماده هنگام حمل و نقل، بشکه­‌های بوتانول قبل از حمل و نقل مهروموم می‌­شوند. جنس این بشکه­‌ها از فولاد ضدزنگ می‌­باشد. هنگام پروسه‌­ی حمل و نقل، باید از آسیب رسیدن به بشکه­‌های حاوی این ماده جلوگیری کنید. اکسیزان با رعایت تمامی مقررات ایمنی حمل و نقل، نرمال بوتانول را از مبدأ به محل مورد نظر شما ارسال می­‌کند.

نکات مربوط به حفظ ایمنی در برابر نرمال بوتانول

بر اساس تحقیقات سازمان NFPA یا انجمن ملی آتش‌­نشانان آمریکا، این ماده در حالت فشار و دمای معمول، حتی در هنگام آتش­‌سوزی پایدار است. نرمال بوتانول در تمام شرایط دمایی قابل اشتعال است. همچنین نرمال بوتیل الکل حتی اگر در دمای بالا قرار نگیرد، تحت یک عامل آتش‌­زا مانند جرقه، به سرعت مشتعل می­‌شود. در موارد شدیدتر، حتی امکان انفجار نیز وجود دارد. بوتانول تقریباً در همه شرایط، حتی زمانی که نمی­‌سوزد، پیوسته با هوا اتمسفر­های خطرناک تولید می‌­کند. همچنین طبق رتبه بندی سلامت این سازمان، بوتانول در دسته موادی قرار می‌­گیرد که خطرات زیادی را برای سلامتی انسان ایجاد می‌­کنند.

همان‌­گونه که از برچسب­‌های روی ظروف نگهداری و حمل و نقل بوتانول پیدا است، این ماده خاصیت خورندگی دارد. در صورت برخورد این ماده با پوست، باعث سوزش و تحریک آن می­‌شود. همچنین این ماده مجاری تنفسی و چشم را به شدت تحریک می‌­کند. خطرات این ماده به تحریکات سطحی و موضعی محدود نمی­‌شود. اگر به صورت بلند مدت در معرض بخارات این ماده قرار بگیرید، دچار افسردگی CNS (افسردگی سیستم عصبی مرکزی) می­‌شوید. سرگیجه، سردرد و درماتیت پوستی از دیگر عوارض شایع حضور بلند مدت در معرض نرمال بوتانول می‌­باشند.

همان‌طور که یافتیم، نرمال بوتانول می­‌تواند سلامتی انسان را تحریک کند. اگر هنگام آزمایش یا کار با این ماده موارد ایمنی را رعایت نکنیم، سلامتی ما در هاله‌­ای از خطر قرار می‌­گیرد. پس رعایت موارد ایمنی هنگامی که در معرض این ماده قرار گرفته‌­ایم، الزامی است. بهتر است برای جلوگیری از آلوده شدن چشم‌تان، از عینک ایمنی استفاده کنید. همچنین حین جابه‌جایی نرمال بوتیل الکل، باید از دستکش و لباس محافظ استفاده شود. بهتر است حین انجام کار بر روی این ماده از ماسک استفاده کنید. همچنین در محیط کار چیزی نخورید و سیگار نکشید.

نکات ایمنی مربوط به چشم

پس از برخورد نرمال بوتانول خورنده با چشم، ابتدا قربانی را از نظر وجود لنزهای تماسی بررسی کنید. در صورت وجود لنز آن را از چشم وی خارج کنید. سپس سریعاً چشم­‌ها را با آب یا محلول نرمال سالین شستشو دهید. هنگام شستشو، پلک­‌های بالا و پایین را باز و بسته کنید تا آب به تمامی نقاط چشم برسد. بدون هماهنگی با پزشک، از هیچ گونه قطره چشمی برای درمان قربانی استفاده نکنید. پس از اتمام شستشو، حتی اگر قربانی در چشمان خود حس سوزش نداشت، فوراً وی را به بیمارستان برسانید.

نکته‌های مهم ایمنی در خصوص پوست

بعد از برخورد بوتانول با سطح پوست، منطقه آلوده را با آب فراوان بشویید. اگر آلودگی به لباس‌­های قربانی سرایت کرده است، آن را از بدن وی خارج کنید. بعد از اتمام شستشو، اگر قربانی در پوست خود احساس سوزش نمی‌­کرد، نیازی به انتقال وی به بیمارستان نیست. در غیر این صورت، وی را به نزدیک‌­ترین بیمارستان انتقال دهید.

نکات ایمنی مربوط به تنفس

نخستین اقدام بعد از تنفس بخارات بوتانول، ترک محیط آلوده است. سپس به مکانی دارای هوای پاک بروید و چند نفس عمیق بکشید. اگر فرد مقادیر زیادی از این ماده را تنفس کرده باشد، ممکن است تنفس وی قطع گردد. در این صورت، به او تنفس مصنوعی بدهید. بهتر است مجرای تنفسی وی را باز بگذارید، او را به پهلو بخوابانید و سرش را کمی پایین­‌تر از بدنش قرار دهید. بعد از انجام این اقدامات، قربانی را بیمارستان منتقل کنید.

نکته‌های مهم ایمنی در خصوص بلع

در صورت بلع نرمال بوتانول توسط قربانی، سریعاً دهان و زبان وی را با آب بشویید. برای رقیق کردن نرمال بوتیل الکل در معده قربانی، به او دو لیوان آب بدهید تا بنوشد. سعی کنید از استفراغ وی جلوگیری کنید. در صورت استفراغ، ریه دچار آسیب­‌های جدی می­‌شود. اگر قربانی بی­هوش است یا تشنج می­‌کند، هرگز چیزی از راه دهان به وی ندهید. مجرای تنفسی وی را باز نگه دارید. پس از انجام این اقدامات وی را به بیمارستان انتقال دهید.

نکات مربوط به اطفای حریق

هنگام آتش گرفتن بوتانول، نخست در صورت امکان، ظروف سالم را از محل آتش­‌سوزی دور کنید. اگر ظروف در حال اشتعال هستند، از دیواره آن‌­ها را خنک نگه دارید. برای اطفای حریق نرمال بوتانول، از آب، فوم مقاوم در برابر الکل، مواد شیمیایی خشک یا دی اکسید کربن استفاده کنید. در صورت لزوم از دستگاه اکسیژن نیز برای خاموش کردن آتش استفاده کنید. اگر آتش­‌سوزی بسیار بزرگ بود، سریعاً محل را ترک کنید.

نکته‌های مهم ایمنی در خصوص دفع

بهترین راه برای دفع نرمال بوتیل الکل، سوزاندن آن است. به طور کلی، این ماده در کوره‌­هایی با حرارت بسیار بالا سوزانده و دفع می‌­شود. از آنجا که این ماده بسیار اشتعال پذیر است، باید دقت زیادی در خصوص انتقال این ماده به کوره‌­ها، داشته باشید. همان‌طور که پیش­تر اشاره کردیم، بوتانول هنگام سوختن از خود بخارات سمی تولید می­‌کند. پس این کوره‌­ها باید مجهز به اسکرابر باشند. اسکرابر گازهای سمی حاصل از سوختن بوتانول را کاتالیز می­‌کند و به عبارتی از انتشار این بخارات سمی جلوگیری می‌کند.