Hóa chất công nghiệp Ethylene, ứng dụng và cách sử dụng
Ethylene (tên IUPAC: ethene) là một hydrocarbon có công thức C2H4 hoặc H2C = CH2. Được biến đến là một loại khí dễ cháy không màu với mùi giống mùi ngọt của xạ hương mờ nhạt. Những đặc điểm nổi bật của Ethylene:
- Là alkene đơn giản nhất, đứng đầu trong dãy alkene.
- Là loại khí olefin đơn giản nhất.
- Là phân tử tín hiệu sinh học dạng khí đầu tiên được biết đến.
Ethylene được tổng hợp bởi thực vật trong các giai đoạn phát triển nhất định và đáp ứng yêu cầu sinh học và phi sinh học theo từng giai đoạn. Ethylene ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh của sự tăng trưởng, phát triển và phản ứng với các dấu hiệu môi trường của thực vật.
Xem thêm:
Hóa chất công nghiệp Natri Hydroxide, ứng dụng và cách sử dụng
Hóa chất công nghiệp Acid Sulfuric, ứng dụng và cách sử dụng
Lịch sử nghiên cứu của Ethylene
Những phát hiện đầu tiên về Ethylene
Ethylene đã được sử dụng kể từ khi người Ai Cập cổ đại gảy quả sung để kích thích chín. Vết thương kích thích sản xuất ethylene bởi mô thực vật.
Người Trung Quốc cổ đại sẽ thắp hương trong các phòng kín để tăng cường sự chín muồi của quả lê.
Năm 1864, người ta phát hiện ra rằng rò rỉ khí từ đèn đường dẫn đến sự chậm phát triển, xoắn cây và dày bất thường của thân cây.
Năm 1901, nhà khoa học người Nga: Dimitry Neljubow đã chỉ ra rằng thành phần hoạt tính là ethylene. Nông dân ở Florida thường thu nông sản để chín trong nhà kho bằng ánh sáng đèn dầu. Phương pháp này ban đầu được cho là tạo ra sự chín từ nhiệt.
Phân tử Ethylene
Nghiên cứu chuyên về Ethylene
Nghiên cứu dẫn đến việc phát hiện ra ethylene là một hormone thực vật bắt đầu vào những năm 1800. Các nhà khoa học kiểm tra ảnh hưởng của việc đốt cháy khí trên thực vật.
Năm 1901, Dimitry Neljubow xác định rằng ethylene là thành phần hoạt động của khí chiếu sáng ảnh hưởng đến thực vật và do đó đưa ra lĩnh vực nghiên cứu quan trọng này.
Sarah Doubt đã phát hiện ra rằng ethylene đã kích thích abscission vào năm 1917.
Năm 1924, Frank E. Denny phát hiện ethylene phát ra từ các đèn dầu hỏa gây ra sự chín của thực vật.
Năm 1934 Richard Gane cung cấp bằng chứng kết luận rằng các nhà máy tổng hợp ethylene. Nghiên cứu ban đầu này cho thấy ethylene được cảm nhận bởi thực vật.
Giai đoạn 1930 – 1960, có một nghiên cứu nhỏ về ethylene như một loại hormon vì nhiều nhà nghiên cứu không tin rằng ethylene thực sự là một hormon thực vật vì việc phát hiện ethylene rất khó khăn.
Năm 1935, Crocker đã đề xuất rằng ethylene là hormone thực vật chịu trách nhiệm cho việc chín trái cây cũng như sự lão hóa của các mô thực vật.
Cuối những năm 1950, việc áp dụng sắc kí khí dẫn đến sự quan tâm gia tăng trong nghiên cứu ethylene.
Giai đoạn 1960 – 1980, con đường hóa sinh tổng hợp ethylene ở thực vật đã được làm sáng tỏ và các vị trí liên kết ethylene với màng tế bào được phát hiện và mô tả
Việc sử dụng Arabidopsis thaliana như một hệ thống mô hình thực vật. Việc sử dụng rộng rãi các kỹ thuật sinh học phân tử bắt đầu từ những năm 1980 tương quan với một sự gia tăng thứ hai và lớn hơn về năng suất nghiên cứu ethylene.
Thông tin thu được từ nhà máy mô hình này hiện đang được áp dụng cho nhiều loài thực vật. Các mô hình chi tiết cho việc điều chỉnh quá trình sinh tổng hợp ethylene, tín hiệu etylen đã xuất hiện.
Ethyelen là thành phần kích thích sự chín ở thực vật
Ứng dụng
Ethylene được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa chất và sản lượng trên toàn thế giới. Hơn 150 triệu tấn Ethylene được sử dụng năm 2016. Là nguyên liệu được sử dụng trong sản xuất các polyme như polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl clorua (PVC) và polystyrene (PS) cũng như các loại sợi và hóa chất hữu cơ khác. Các sản phẩm này được sử dụng trong nhiều thị trường công nghiệp và tiêu dùng khác nhau như:
- Bao bì.
- Vận chuyển
- Điện tử
- Dệt ma
- Công nghiệp xây dựng
- Hóa chất tiêu dùng
- Chất phủ và chất kết dính.
Một số sản phẩm ứng dụng lớn nhất của Ethylene
- Sản phẩm có số lượng lớn nhất, chiếm 60% nhu cầu ethylene trên toàn cầu, là polyethylene. Polyethylene tỷ trọng thấp (LDPE) và polyethylene mật độ thấp tuyến tính (LLDPE). Chủ yếu sử dụng vào các ứng dụng như bao bì bởi khả năng co lại và kéo dài khi gia công. Polyethylene tỷ trọng cao (HDPE) sử dụng trong các ứng dụng đúc thổi và ép phun. Các ứng dụng này gồm thùng chứa, đồ gia dụng, thiết bị đựng và pallet. HDPE cũng có thể được ép thành ống dẫn, túi vận chuyển và lớp lót công nghiệp.
- Sản phẩm được sản xuất có số lượng lớn nhất tiếp theo của ethylene là ethylene oxide (EO). Được sử dụng chủ yếu để sản xuất ethylene glycol. Hầu hết monoethylene glycol (MEG) sử dụng để làm sợi polyester cho các ứng dụng dệt, nhựa PET cho chai và màng polyester. MEG cũng được sử dụng trong các ứng dụng chống đông. Các dẫn xuất EO khác bao gồm ethyoxylat (để sử dụng trong dầu gội đầu, chất tẩy rửa nhà bếp…), glycol ete (dung môi, nhiên liệu…) và ethanolamines (chất hoạt động bề mặt, sản phẩm chăm sóc cá nhân…).
- Ethylene dichloride (EDC) được tạo ra bởi quá trình chlorine hóa etylen, được tách ra để tạo ra vinyl clorua monomer (VCM). Gần như tất cả VCM được sử dụng để sản xuất polyvinyl clorua trong ngành xây dựng.
- Ethylene có thể được phản ứng với benzen để tạo ra etylbenzen. Được tiếp tục chế biến thành styrene. Các sản phẩm chính cho styrene là polyme, cao su tổng hợp. Các sản phẩm cao su tổng hợp là polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) và styrene butadiene cao su (SBR).
- Các dẫn xuất etylen khác gồm các olefin alpha được sử dụng trong sản xuất LDPE, cồn. Vinyl acetate monomer (VAM) được sử dụng trong các chất kết dính, sơn, lớp phủ giấy, nhựa. Ethanol công nghiệp được sử dụng làm dung môi hoặc trong sản xuất các chất trung gian hóa học. Các sản phẩm phổ biến như ethyl acetate và ethyl acrylate.
- Ethylene là một trong những sản phẩm hóa dầu lớn nhất. Với một loạt các mục đích sử dụng cuối cùng, nhu cầu quan trọng và cần thiết với cả chu kỳ kinh tế và năng lượng. Nó thường được xem như sản phẩm biểu hiện cho hiệu suất của ngành công nghiệp hóa dầu nói chung.
Xem thêm:
Hóa chất công nghiệp Propylene, ứng dụng và cách sử dụng
Lưu ý khi sử dụng đối với Ethylene
Các mối nguy hiểm đến từ Ethylene
- Mối nguy hiểm chính: Tất cả các thiết bị chứa khí để vận chuyển đều là bình chứa có áp suất cao. Tính chất của Ethylene là tính dễ cháy của và tiềm năng gây ngạt do làm suy giảm giảm hàm lượng oxy.
- Tác dụng đến sức khỏe: Việc hít phải kéo dài nồng độ Ethylene với mức độ đáng kể dẫn đến mất nhận thứ. Gây mê nhẹ, gây mê sâu hiếm khi xảy ra. Gây tử vong khi hít phải nếu khí được chứa gây ngạt. Tiếp xúc trực tiếp với dạng lỏng có thể gây tê và đông lạnh ở các mô bị phơi nhiễm.
- Nguy hiểm sinh học: Chưa từng ghi nhận ảnh hưởng gây hại bởi Ethylene trong các hệ thống cơ quan. Việc thở ra giúp loại bỏ phần lớn Ethylene trong vòng vài phút hoặc cũng có thể bị bão hòa hoàn toàn bởi chất béo trong cơ thể mất vài giờ.
- Hơi thở: Tác động ảnh hưởng của Ethylene đến quá trình thở là do thiếu oxy. Các biểu hiện: thở nhanh, giảm tỉnh táo, suy giảm cơ bắp, suy nhược, mất cảm giác, bất ổn cảm xúc và mệt mỏi. Khi ngạt thở tiến triển, buồn nôn, suy nhược và mất ý thức có thể xảy ra, cuối cùng dẫn đến co giật, hôn mê và tử vong.
- Tiếp xúc với mắt: Tiếp xúc với chất lỏng bay hơi có thể gây đông lạnh mô. Chưa có ghi nhận nào về tác động với mắt theo phương pháp khác.
- Tiếp xúc với da: Tiếp xúc với chất lỏng bốc hơi nhanh có thể gây ra tình trạng bỏng lạnh.
- Tính chất cháy: Là loại khí rất dễ cháy, do thường chứa trong các bình chứa có áp lực cao nên rất nguy hiểm khi xảy rò rỉ.
Xem thêm:
Hóa chất Ca(OH)2 là gì? 15 Ứng dụng của Ca(OH)2
Hóa chất TiO2 là gì? 13 ứng dụng của Tio2 bạn cần biết
Sơ cứu khi xảy ra rủi ro với Ethylene:
- Cần chăm sóc y tế nhanh chóng trong mọi trường hợp phơi nhiễm quá mức với Ethylene. Nhanh chóng đưa nạn nhân ra khỏi khu vực ô nhiễm, đến một khu vực không bị ô nhiễm và hít thở không khí trong lành. Sự chăm sóc y tế là cần thiết và ưu tiên thiết bị hỗ trợ thở trong trường hợp này. Nếu hơi thở ngừng hoạt động cần hồi sức nhân tạo và oxy bổ sung. Giữ ấm cho bệnh nhân và duy trì không gian yên tĩnh.
- Trường hợp tác động đến mắt: Trong trường hợp bỏng do chất lỏng bay hơi cần đưa nạn nhân ra khỏi nguồn ô nhiễm. Cần chú ý không bôi thuốc mỡ hoặc dầu vào mắt mà không có sự tư vấn y tế. Không rửa mắt bằng nước nóng hoặc thậm chí là nước ấm. Mở mí mắt rộng để cho chất lỏng bay hơi. Nếu có đau mắt cần đưa nạn nhân đến bác sĩ nhãn khoa để điều trị và theo dõi. Nếu bệnh nhân không thể chịu được ánh sáng cần quấn băng nhẹ để hạn chế ánh sáng và bảo vệ mắt.
- Trường hợp do tiếp xúc với da: Đối với tiếp xúc với da hoặc tê cóng, đưa nạn nhân đến khu vực có nước ấm, không sử dụng nước nóng. Ngay lập tức đưa bệnh nhân đến gặp bác sỹ nếu “bỏng” đông lạnh đã dẫn đến phồng rộp bề mặt da hoặc đóng băng mô sâu.
Đối với trường hợp cháy bởi khí ethylene:
- Vật liệu chữa cháy: Cacbondioxide, hóa chất khô, phun nước.
- Các mối nguy hiểm từ cháy Ethylene: Rất dễ cháy. Có thể tạo thành hỗn hợp khí nổ với không khí. Gây ngạt thở.
- Công việc cần làm: Nếu có thể, tắt dòng khí tại nguồn. Di tản khu vực. Đăng cảnh báo để ngăn chặn tiếp cận với ngọn lửa. Sử dụng nước giữ mát tất cả các thiết bị chứa Ethylene và thiết bị nén các loại khí khác trong vùng lân cận của ngọn lửa.
- Trang phục bảo hộ cần thiết phải có thiết bị hỗ trợ thở, có găng tay và giày bảo hộ.
- Những phòng ngừa về môi trường: Khi khí nhẹ hơn không khí, đảm bảo rằng nó không bị mắc kẹt trong không gian hạn chế do điều này có thể dẫn đến sự hình thành hỗn hợp khí tạo ra khí dễ nổ. Thông gió tất cả các không gian hạn chế bằng cách sử dụng các thiết bị thông gió nếu cần. Đảm bảo rằng tất cả các thiết bị chạy bằng điện sử dụng vật liệu chống lại sự tạo ra ngọn lửa.
Các biện pháp giảm thiểu tai nạn:
- Phòng ngừa cá nhân: Vì Ethylene là một chất gây ngạt và dễ bắt lửa nên được thực hiện khi đi vào các chỗ kín, nơi rò rỉ đã xảy ra không được mang theo bất kỳ thiết bị nào dễ cháy hoặc có thể phát sinh ngọn lửa.
- Phòng ngừa môi trường: Ethylene không gây nguy hiểm cho môi trường. Tuy nhiên có thể tạo thành hỗn hợp khí gây nổ khi rò rỉ xảy ra. Cần chú ý loại bỏ tất cả các vật liệu hoặc tác động có thể tạo ra tia lửa.
- Sự cố tràn nhỏ: Tắt nguồn cung cấp, ví dụ: đóng van trên xy lanh hoặc thắt chặt đai ốc khi thích hợp. Nếu không thể dừng rò rỉ nhỏ nên chuyển thiết bị chứa đến khu vực an toàn và đốt hủy khí.
Xem thêm:
6 vai trò quan trọng của ngành công nghiệp hóa chất
Một số loại dung môi công nghiệp bạn nên biết
