تبلیغات
وبلاگ زندگی با شیمی - نقش تركیبات‌ آلی فرار (VOC) در آلودگی هوا
تاریخ : دوشنبه 15 اسفند 1390 | 09:43 ق.ظ | نویسنده : محسن کمالی فر


تركیبات آلی، تركیباتی هستند كه دارای كربن و هیدروژن باشند. این تركیبات در بدن تمامی موجودات زنده یافت می شود. بیشتر تركیبات آلی كه مورد استفاده قرار می گیرند ساخته دست بشر هستند. بعضی از این تركیبات به صورت مایع وجود دارند و برای ایجاد بخار به یك مرحله اضافی مانند گرم شدن یا سرد شدن احتیاج دارند. این دسته از مواد آلی، تركیبات پایدار هستند. گروهی دیگر از تركیبات آلی ناپایدارند و گروهی دیگر به تركیبات آلی فرّار معروفند. یك تركیب آلی در صورتی فرّار نامیده می شود كه یك بخار (گاز) در دمای متعادل محیط و فشار نرمال اتمسفر بوجود آورد. برخی از این بخارات در صورت استنشاق بیش از اندازه، خطرناك هستند.
بعضی از تركیبات آلی فرّار موجب جلوگیری از رشد طبیعی گیاهان می شوند و گروهی دیگر از تركیبات آلی و فرّار باعث تشكیل اُزن و مه دود (Smog) می شوند.
به طور معمول این تركیب در طبیعت یافت می شود ولی ورود مقادیر زیاد VOC به اتمسفر پایینی (هوای نزدیك به ما) باعث بوجود آمدن مقادیری اُزن خطرناك می شود. اُزن در اتمسفر بالایی، یك لایه مهم محسوب می شود كه زمین را از آسیب های اشعه ماورای بنفش خورشید محافظت می كند. به طور كلی اُزن در اتمسفر نزدیك زمین یك تركیب خطرناك است كه با سایر تركیبات موجود در هوا تركیب شده و موجب تشكیل »مه دود« می شود.
»مه دود« شبیه ابر قهوه ای رنگ ناخوشایندی است كه در اطراف بیشتر شهرها معلق است و باعث بروز بیماریهای تنفسی و قلبی شده و به محیط زیست آسیب می رساند.
بهترین راه برای پیشگیری از افزایش اُزن و ایجاد مه دود، جلوگیری از پخش مواد آلی فرّار در محیط زیست است.

تعریف آلاینده های خطرناك هوا (HAPs)
یك آلاینده خطرناك، تركیب آلی فرّاری است كه نسبت به سایر تركیبات، خواصِ زیانبار بیشتری دارد، به بیانی دیگر آثار زیانبار تركیبات HAP خیلی شدیدتر از تركیبات VOCs است. بر اساس تحقیقات انجام شده در امریكا، تركیبات (HAPs) در سال باعث هزاران مورد مرگ سرطانی می شود. همچنین این مواد باعث بروز نقص های مادر زادی در نوزادان و اختلال در سیستم عصبی مركزی می شوند. چنانچه این تركیبات به طور تصادفی، در حجم زیاد، وارد هوا شوند منجر به مرگ خواهند شد. این تركیبات به محیط زیست نیز آسیب های جدی می رسانند.
خوشبختانه اكسیداسیون تركیبات VOC و HAP ، آثار مخرب شدید آنها را از بین می برد.

اكسیداسیون تركیبات HAPs و VOCs
اكسیداسیون باعث می شود كه تركیبات آلایندة هوا شكسته شده و دوباره به صورت تركیبات بی ضرر درآیند. واكنش اكسیداسیون هیدروكربنها كه در حضور گرما و اكسیژن انجام می شود به صورت زیر است:

CnH2m+(n+m/2)O2=>nCo2+H2O+Heat
این تركیبات در واكنشهای اكسیداسیون گرمایی هوای آلوده، گرم و شكسته می شوند، سپس دوباره پیوند تشكیل داده و به صورت تركیبات بی ضرر دی اكسیدكربن و بخار آب درآمده و مقداری انرژی آزاد می شود. در طی واكنشهای كاتالیزوری، اكسیداسیون تركیبات آلاینده موجود در هوا با یك كاتالیزور (مانند پلاتین، پالاریم، رودیم و غیره) واكنش می دهند كه این واكنش باعث شكسته شدن آسانتر پیوندهای این تركیبات می شود.
این مكانیسم یعنی شكستن تركیبات
زیان آور به تركیبات بی ضرر و آزاد سازی مقداری انرژی، اساس تمام روشهای اكسیداسیون است. اكسیداسیون گرمایی برای شكسته شدن تركیبات به گرمای زیادی نیاز دارد، در نتیجه برای تامین این دماها مقادیر بالایی سوخت لازم است كه تامین این مقدار سوخت خود هزینه بالایی در بردارد. استفاده از كاتالیزور در این واكنش باعث كاهش هزینه یاد شده می شود.
روش اكسیداسیون مناسب ترین روش برای كنترل آلودگی هوا است و برای انجام آن موارد زیر ضرروی است:

دما: بسته به نوع ماده آلی فرّار (VOC) كه باید از بین برود، دمای خاصی مورد نیاز است، تا آن ماده بتواند اكسید شود.
زمان: میزان زمان لازم بستگی به این دارد كه یك تركیب چه مدت زمانی لازم دارد تا در یك دمای خاص اكسیده شود. برای مثال بنزن به دمای227 درجه سانتیگراد و سكون24 صدم ثانیه زمان، نیاز دارد تا99 درصد آن توسط یك اكسیداسیون كاتالیزوری از بین برود.
اما در یك اكسیداسیون گرمایی، برای تخریب99 درصد بنزن به دمای794 درجه سانتیگراد و زمان سكون1 ثانیه نیاز داریم.
گردش هوا: شرایط ثابتی است كه برای هر دستگاه طراحی می شود و سوختن مخلوط مناسبی از VOC و اكسیژن را تضمین می كند.
بنابراین كنترل تركیبات VOC زمانی محقق خواهد شد كه واكنش اكسیداسیون كامل VOC با تركیب مخلوط مناسبی از اكسیژن و مواد آلاینده در مدت زمان مناسب انجام شود.



طبقه بندی: شیمی الی و دانلود گزارش کار،