Vimumunyisho vya Kikaboni ni nini?

Viyeyusho-hai ni misombo ya kaboni- ya kioevu yenye uwezo wa kuyeyusha au kutawanya vitu vingine bila kuvibadilisha kemikali. Michanganyiko hii ina atomi za kaboni zilizounganishwa na vitu vingine kama hidrojeni, oksijeni, au halojeni, inayotofautisha na vimumunyisho vya isokaboni kama vile maji. Zaidi ya vimumunyisho 200 tofauti vya kikaboni vinapatikana katika familia mbalimbali za kemikali, kila moja ikitumikia matumizi mahususi ya viwandani na kibiashara kulingana na muundo wao wa molekuli na sifa halisi.

Sifa inayobainisha ya vimumunyisho vya kikaboni iko katika usanifu wao wa molekuli. Viyeyusho vyote vya kikaboni vina kaboni-kaboni au kaboni{2}vifungo vya hidrojeni kama uti wa mgongo wa muundo wao. Muundo huu wa kaboni-unawapa uwezo wa kipekee wa kuyeyusha, hasa kwa-vitu visivyo vya polar na hafifu vya polar ambavyo maji hayawezi kuyeyushwa kwa ufanisi.

Vimumunyisho vya kikaboni huonyesha mali kadhaa za kawaida za kimwili zinazowafanya kuwa wa thamani ya viwanda. Nyingi ni vimiminiko tete kwenye joto la kawaida, kumaanisha kwamba huyeyuka kwa urahisi. Viingilio vyake vya mchemko kwa kawaida huanzia chini ya nyuzi 100 hadi digrii karibu 250 , na viwango vya chini vya mchemko vinavyolingana na tete la juu zaidi. Dielectric constant-kipimo cha uwezo wa kiyeyushi kupunguza nguvu kati ya chembe zinazochajiwa-hutofautiana kwa kiasi kikubwa kati ya vimumunyisho vya kikaboni, na kuathiri moja kwa moja uwezo wao wa kuyeyusha misombo ya ioni kama vile chumvi za lithiamu.

Mnato unawakilisha mali nyingine muhimu. Vimumunyisho vya -viscosity ya chini huruhusu ayoni na molekuli kusonga kwa uhuru zaidi kupitia myeyusho, ambayo inakuwa muhimu katika programu kama vile elektroliti za betri ya lithiamu ambapo upitishaji wa ioni huamua utendakazi. Mwingiliano kati ya mara kwa mara ya dielectric na mnato mara nyingi huhitaji vimumunyisho vya kuchanganya na mali za ziada ili kufikia matokeo bora.

Vimumunyisho vya hidrokaboni vinajumuisha atomi za kaboni na hidrojeni pekee. Viyeyusho hivi visivyo{1}} vya polar hufaulu katika kuyeyusha mafuta, nta, mafuta na grisi.

Aliphatic hidrokabonionyesha minyororo ya kaboni iliyonyooka au yenye matawi bila pete za kunukia. Mifano ya kawaida ni pamoja na hexane, heptane, na etha ya petroli. Vimumunyisho hivi vina polarity ya chini sana, tete ya juu, na ni imara kwa kemikali lakini huwaka sana. Viwanda huzitumia kwa uchimbaji wa mafuta, utengenezaji wa dawa, uundaji wa rangi, na utengenezaji wa wambiso.

Hidrokaboni yenye kunukiavyenye pete za benzini katika muundo wao, na kuwapa mali tofauti. Benzeni, toluini, na zilini huwakilisha vimumunyisho vyenye kunukia vinavyojulikana zaidi. Michanganyiko hii ina polarity wastani, nguvu ya juu ya kutengenezea kuliko hidrokaboni aliphatic, na harufu maalum. Utumiaji wao huchukua matumizi ya viyeyusho vya viwandani katika rangi, vibandiko, wino za uchapishaji, na shughuli za uondoaji mafuta. Hata hivyo, hidrokaboni kadhaa zenye kunukia hubeba hatari kubwa za kiafya{{4}benzini ni kanojeni inayojulikana, hivyo kufanya vikomo vya kukaribiana vidhibitiwe kikamilifu.

Vimumunyisho vyenye oksijeni hujumuisha atomi za oksijeni katika muundo wao wa molekuli, na kuunda sifa za polar zinazopanua uwezo wao wa kuyeyusha.

Vileovina vikundi vya haidroksili (-OH) vilivyounganishwa kwenye minyororo ya kaboni. Methanoli, ethanoli, isopropanol, na butanoli hutumiwa sana katika tasnia. Vileo vinaweza kuyeyusha polar na baadhi -vitu visivyo vya polar, na kuvifanya viyeyusho vingi. Ethanoli hutumika kama kiungo muhimu katika dawa, vipodozi, manukato, na sanitizers. Matumizi ya viwandani ni pamoja na matumizi kama wakala wa kusafisha na katika usanisi wa kemikali.

Ketonihuangazia kikundi cha kabonili (C=O) kilichounganishwa kwa atomi mbili za kaboni. Acetone na methyl ethyl ketone (MEK) huongoza kategoria hii. Ketoni ni polar sana, zina uwezo bora wa kutengenezea, na huvukiza haraka. Asetoni inaonekana katika viondoa rangi ya kucha, vichuuzi vya rangi, na kama kiyeyusho cha kusafisha katika utengenezaji wa vifaa vya elektroniki. Katika maabara, ketoni hutumika kama vimumunyisho vya kawaida vya mmenyuko.

Estakuunda kupitia athari kati ya asidi na alkoholi. Acetate ya ethyl na acetate ya methyl huajiriwa mara kwa mara. Vimumunyisho hivi vina harufu ya kupendeza ya matunda, kutengenezea vizuri kwa resini na polima, na polarity wastani. Sekta ya mipako hutumia esta sana katika rangi na varnish. Viwanda vya chakula hutumia esta fulani kama mawakala wa ladha. Acetate ya ethyl inaonekana katika viondoa rangi ya kucha na kama kisafishaji cha bodi ya mzunguko.

Ethavyenye atomi ya oksijeni iliyounganishwa na minyororo miwili ya kaboni. Diethyl etha na tetrahydrofuran (THF) huwakilisha etha muhimu katika mipangilio ya maabara na viwanda. Etha kwa kawaida huwa na polarity ya chini na tete la juu. Ingawa diethyl etha iliwahi kutumika kama anesthetic ya kawaida, kuwaka kwake kupita kiasi kulipunguza matumizi yake. THF inabakia kuwa maarufu katika utengenezaji wa polima na kama kiyeyushi cha mmenyuko wa maabara.

Vimumunyisho vya halojeni hujumuisha atomi za halojeni (klorini, florini, bromini, au iodini) katika muundo wao. Vimumunyisho hivi vina uwezo wa kipekee wa kuyeyusha kwa nyenzo zinazokinza vimumunyisho vingine.

Vimumunyisho vya klorinini pamoja na dichloromethane (methylene kloridi), klorofomu, tetrakloridi kaboni, na trikloroethilini. Michanganyiko hii-haiwezi kuwaka-faida kubwa ya usalama-na ina nguvu ya juu ya kutengenezea. Shughuli za uondoaji wa metali, uondoaji wa rangi, na usafishaji kavu kwa kawaida ulitegemea sana viyeyusho vya klorini. Hata hivyo, vimumunyisho vingi vya klorini ni sumu, na vingine vinaainishwa kama kansajeni au hatari za uzazi. Tetrakloridi ya kaboni na triklorethilini zinakabiliwa na vikwazo vikali vya udhibiti kutokana na hatari za afya na wasiwasi wa kupungua kwa ozoni.

Vimumunyisho vya florinizimezingatiwa hivi karibuni, haswa katika programu maalum. Michanganyiko hii hutoa sumu ya chini kuliko njia mbadala za klorini katika hali nyingi na huonyesha uthabiti bora wa kemikali. Sekta ya betri imeonyesha kupendezwa hasa na kabonati zenye florini kwa-utumizi wa betri ya lithiamu yenye voltage ya juu kutokana na uthabiti wa hali ya juu wa oksidi.

Vimumunyisho vya kaboni vinachukua nafasi maalum kwa sababu ya jukumu lao muhimu katika uhifadhi wa nishati ya kisasa. Michanganyiko hii ina kundi la kaboni (−O−CO-O-) katika muundo wao.

Kabonati za baiskelikama vile ethilini kabonati (EC) na propylene carbonate (PC) zina viwango vya juu vya dielectric lakini pia mnato wa juu. Kabonati ya ethilini, imara kwenye joto la kawaida, inakuwa kioevu inapochanganywa na vimumunyisho vingine. Misombo hii huunda filamu za kinga imara kwenye nyuso za electrode.

Kabonati za mstarikama vile dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), na ethyl methyl carbonate (EMC) zina mnato wa chini lakini pia viwango vya chini vya dielectric. Mchanganyiko wa carbonates ya mzunguko na ya mstari huunda ufumbuzi wa electrolyte na mali ya usawa.

Kuelewabetri ya lithiamu ni niniteknolojia inahitaji kutambua kazi muhimu ya vimumunyisho vya kikaboni katika vifaa hivi vya kuhifadhi nishati. Betri za lithiamu hubadilisha nishati ya kemikali kuwa nishati ya umeme kupitia harakati ya ioni ya lithiamu kati ya elektroni. Vimumunyisho vya kikaboni huunda msingi wa elektroliti ya kioevu inayowezesha usafirishaji huu wa ioni.

Katika elektroliti za betri ya lithiamu, vimumunyisho vya kikaboni lazima vikidhi mahitaji mengi yanayohitajika kwa wakati mmoja. Wanahitaji viwango vya juu vya dielectric ili kuyeyusha chumvi za lithiamu kama vile lithiamu hexafluorofosfati (LiPF₆), lakini mnato mdogo ili kuruhusu harakati za haraka za ayoni. Ni lazima zisalie kuwa na uthabiti wa kielektroniki kwenye safu ya volteji ya uendeshaji wa betri, zizuie mtengano katika elektrodi zote mbili, na zifanye kazi kwa ufanisi katika masafa mapana ya joto.

Electrolite ya kawaida ya betri ya lithiamu ina vimumunyisho vilivyochanganywa vya kikaboni. Uundaji wa kawaida huchanganya ethilini kabonati na dimethyl carbonate au diethyl carbonate katika uwiano maalum. Dielectric ya juu ya ethilini ya carbonate huyeyusha chumvi za lithiamu kwa ufanisi na kuunda safu ya kinga ya elektroliti interphase (SEI) kwenye anodi ya grafiti. Safu hii ya SEI huzuia mtengano zaidi wa kutengenezea huku ikiruhusu njia ya ioni ya lithiamu. Hata hivyo, kiwango cha juu cha kuyeyuka cha EC (digrii 36) huhitaji kuchanganywa na viyeyusho vya kioevu kama vile DMC au DEC.

Propylene carbonate ilionekana kuwa ya kutegemewa mwanzoni lakini husababisha uchujaji wa grafiti katika betri za kawaida za lithiamu-ioni. Watafiti huihifadhi kwa betri zinazotumia nyenzo mbadala za anode. Kabonati za mstari kama vile DMC na DEC hupunguza mnato wa elektroliti, kuboresha utendakazi wa ioni na{3}}utendaji wa chini wa halijoto.

Ukuzaji wa hali ya juu wa betri ya lithiamu huchochea uvumbuzi wa vimumunyisho vya kikaboni. Nyenzo za -za umeme wa juu huhitaji viyeyusho vyenye ukinzani wa hali ya juu wa oksidi. Vimumunyisho vya kikaboni vilivyo na florini vimejitokeza kama vitahiniwa, vinavyotoa uthabiti katika uwezo ulio juu ya 4.5V dhidi ya lithiamu. Viyeyusho hivi maalum huwasha-betri za kizazi kijacho zenye msongamano mkubwa wa nishati.

Mahitaji ya ubora wa viyeyusho hai vya betri- ni magumu sana. Usafi lazima uzidi 99.9%, na unyevu chini ya sehemu 10 kwa milioni. Uchafuzi wa maji husababisha hidrolisisi ya chumvi ya lithiamu, kuzalisha asidi hidrofloriki ambayo huharibu vipengele vya betri na kupunguza utendaji. Uchafu hupunguza uwezekano wa oxidation na kuathiri usalama.

Urejelezaji wa betri huwasilisha changamoto za ziada kwa usimamizi wa viyeyusho vya kikaboni. Betri za lithiamu zilizotumiwa zina elektroliti zilizozeeka na bidhaa za mtengano. Uchimbaji salama na ama kuchakata tena au utupaji sahihi wa vimumunyisho hivi vya kikaboni huzuia uchafuzi wa mazingira na kurejesha nyenzo muhimu.

Vimumunyisho vya kikaboni huonekana katika karibu kila sekta ya sekta, na matumizi ya kila mwaka ya kimataifa yanazidi tani milioni 28. Uwezo wao wa kuyeyusha, kusimamisha, kutoa, au kuzimua nyenzo zingine bila kusababisha mabadiliko ya kemikali huzifanya zisibadilishwe katika michakato mingi.

Sekta ya mipako na rangi inawakilisha mtumiaji mkubwa zaidi wa vimumunyisho vya kikaboni. Viyeyusho huyeyusha resini na rangi, kudhibiti mnato kwa matumizi sahihi, na kuyeyuka ili kuacha mipako sare. Toluini, zilini, asetoni, na alkoholi mbalimbali hutumika kama vipunguza rangi na kusafisha vifaa vya kupaka rangi.

Utengenezaji wa dawa hutegemea sana vimumunyisho vya kikaboni wakati wote wa ukuzaji na utengenezaji wa dawa. Viyeyusho hufanya kama mmenyuko wa usanisi wa kemikali, mawakala wa uchimbaji wa kutenganisha misombo amilifu kutoka kwa vyanzo asilia, vyombo vya utakaso katika michakato ya uwekaji fuwele, na vibebaji katika uundaji. Ethanoli, methanoli, asetoni, na dichloromethane ni kati ya vimumunyisho vya dawa vinavyotumiwa mara nyingi.

Sekta ya vibandiko na vifungashio hutumia vimumunyisho vya kikaboni ili kudhibiti uthabiti na kuwezesha matumizi. Baada ya maombi, uvukizi wa kutengenezea huruhusu wambiso kuweka. Viungio vya viwandani, viambatisho vya ujenzi, na gundi za nyumbani zote hujumuisha vimumunyisho vya kikaboni katika uundaji wao.

Wino za kuchapisha zinahitaji vimumunyisho ili kudumisha unyevu ufaao na kuhakikisha usambazaji sawa kwenye nyuso za uchapishaji. Mbinu tofauti za uchapishaji-kukabiliana, flexographic, gravure-hutumia mifumo tofauti ya kutengenezea iliyoboreshwa kwa mahitaji yao mahususi. Hidrokaboni za kunukia na esta kwa kawaida huonekana katika uundaji wa wino wa uchapishaji.

Operesheni za usanisi wa kemikali kwenye mizani zote hutumia vimumunyisho vya kikaboni kama midia ya athari. Viyeyusho hurahisisha mchanganyiko wa kiitikio, hudhibiti halijoto ya mmenyuko kupitia uwezo wao wa joto, na huathiri viwango vya athari na uteuzi. Watafiti wa maabara na mimea ya kemikali za viwandani zote zinategemea kuchagua vimumunyisho vinavyofaa kwa mabadiliko ya kemikali yenye mafanikio.

Sekta ya vifaa vya elektroniki huajiri vimumunyisho vya kikaboni kwa kusafisha bodi za saketi, kuondoa mabaki ya flux, na vifaa vya kupunguza mafuta. Kusafisha kwa usahihi kunahitaji vimumunyisho ambavyo huyeyuka kabisa bila kuacha mabaki. Isopropanoli na vimumunyisho maalum vya fluorinated hutumikia maombi haya.

Utunzaji wa kibinafsi na vipodozi hujumuisha vimumunyisho vya kikaboni katika manukato, rangi ya kucha, viondoa rangi ya kucha, na michakato mbalimbali ya uundaji. Ethanoli na acetate ya ethyl huonekana mara kwa mara katika bidhaa hizi za walaji.

Shughuli za kusafisha kavu kwa jadi zilitegemea vimumunyisho vya kikaboni, haswa perklorethilini (tetrakloroethilini), kusafisha vitambaa maridadi bila maji. Wasiwasi wa kimazingira na kiafya umesababisha ukuzaji wa vimumunyisho mbadala vya programu hii.

Organic Solvents

Vimumunyisho vya kikaboni huhatarisha afya nyingi kulingana na muundo wao wa kemikali, ukolezi, muda wa kukaribiana na njia ya kukaribia aliyeambukizwa. Mamilioni ya wafanyikazi ulimwenguni kote wanakabiliwa na mfiduo wa viyeyusho katika maeneo yao ya kazi.

Athari za mfiduo wa papo hapokimsingi huhusisha unyogovu wa mfumo mkuu wa neva. Mfiduo wa muda mfupi-wa hali ya juu-husababisha dalili kuanzia maumivu ya kichwa, kizunguzungu, na kichwa chepesi hadi kuchanganyikiwa, kupoteza uwezo wa kufanya kazi, kupoteza fahamu, kifafa na uwezekano wa kifo. Kuwashwa kwa macho, pua na koo kwa kawaida hutokea wakati mvuke wa kutengenezea ukikaa. Athari hizi za papo hapo hutatuliwa haraka mfiduo unapoisha, lakini huunda hatari za usalama za papo hapo kwa kudhoofisha uamuzi na wakati wa majibu.

Mfiduo wa kudumukwa vimumunyisho vya kikaboni kwa miezi au miaka husababisha matokeo mabaya zaidi ya kiafya. Mfiduo wa muda mrefu huharibu mifumo mingi ya viungo:

Mfumo wa neva unaonyesha hatari fulani. Niurotoxicity sugu hujidhihirisha kama kuharibika kwa utambuzi, matatizo ya kumbukumbu, mabadiliko ya utu, na kupungua kwa uratibu. Baadhi ya viyeyusho-n-hexane, toluini, na styrene-ni sumu ya niuroni iliyothibitishwa. Hali inaweza kubadilika kwa kiasi na kukoma kwa mfiduo, lakini kesi kali husababisha uharibifu wa kudumu.

Vimumunyisho kadhaa vya kikaboni vimethibitishwa kuwa kansa za binadamu. Benzene husababisha leukemia na matatizo ya damu. Formaldehyde huongeza hatari ya saratani ya nasopharyngeal na leukemia. Trichlorethilini na tetrakloridi kaboni pia hubeba uainishaji wa kansa.

Athari za afya ya uzazi zimerekodiwa kwa vimumunyisho kadhaa. 2-ethoxyethanol na 2-methoxyethanol huharibu uzazi kwa wanaume na wanawake. Wanawake wajawazito walio katika viwango vya juu vya kuyeyusha hukabili hatari za kuharibika kwa mimba, kasoro za kuzaliwa, na watoto wanaozaliwa wakiwa na uzito mdogo.

Uharibifu wa ini na figo hutokana na mfiduo sugu wa vimumunyisho vingi. Viungo hivi hutengeneza viyeyusho, na hivyo kuvifanya viwe katika hatari ya kutengenezea-sumu inayoletwa. Vimumunyisho vya klorini huathiri hasa kazi ya ini.

Athari za ngozi hutokea mara kwa mara kati ya wafanyakazi wanaoshughulikia vimumunyisho. Vimumunyisho huondoa mafuta ya asili kutoka kwa ngozi, na kusababisha ukavu, ngozi, na ugonjwa wa ngozi. Vimumunyisho vingine hupenya ngozi nzima na kuingia kwenye mfumo wa damu, na kutengeneza njia ya mfiduo zaidi ya kuvuta pumzi.

Njia za mfiduokuamua ukali na aina ya madhara ya afya. Kuvuta pumzi huwakilisha njia ya msingi ya mfiduo wa vimumunyisho tete vya kikaboni. Mivuke ya kuyeyusha huingia kwenye mapafu na kusambaa kwa haraka katika mwili wote kupitia mkondo wa damu. Unyonyaji wa ngozi hutokea wakati vimumunyisho vya kioevu vinapogusa ngozi au wakati wafanyakazi wanaingiza mikono yao katika bafu za kutengenezea. Kumeza, ingawa sio kawaida, hutokea kwa mikono iliyochafuliwa kugusa chakula au vyombo vya kunywea.

Hatari za moto na mlipukohatari za papo hapo. Vimumunyisho vingi vya kikaboni vinaweza kuwaka sana na vifijo vya chini. Michanganyiko ya mvuke-ya hewa ndani ya safu inayoweza kuwaka inaweza kuwaka kutoka kwa umeme tuli, cheche, miale iliyo wazi au sehemu za moto. Uhifadhi sahihi unahitaji vyombo vya kutuliza ili kuzuia kutokwa tuli. Vifaa vya umeme katika maeneo ya matumizi makubwa ya kutengenezea lazima iwe salama kabisa. Vibali vya kufanya kazi na uingizaji hewa kamili ni lazima kabla ya "kazi moto" katika maeneo ya matumizi ya kutengenezea{6}.

Vikomo vya mfiduo vya udhibitikusaidia kulinda wafanyakazi. Utawala wa Usalama na Afya Kazini (OSHA) huweka Vikomo vya Mfiduo Unaoruhusiwa (PEL) kwa vimumunyisho vingi. Taasisi ya Kitaifa ya Usalama na Afya Kazini (NIOSH) huchapisha Vikomo vya Kukaribia Aliyependekezwa (RELs). Mkutano wa Marekani wa Wataalamu wa Usafi wa Viwanda wa Kiserikali (ACGIH) unakuza Maadili ya Kikomo cha Kikomo (TLVs). Vikomo hivi vinabainisha viwango vya juu vya viwango vya hewani vilivyo wastani wa zamu za kazi za-saa nane.

Hatua za kingalazima itekelezwe popote ambapo vimumunyisho vya kikaboni vinatumika:

Udhibiti wa uhandisi hutoa safu ya kwanza ya ulinzi. Uingizaji hewa wa kutosha huondoa mvuke za kutengenezea kwenye chanzo chao. Mifumo ya mahali pa kutolea moshi, vifuniko vya moshi, na maeneo ya kuhifadhi yenye uingizaji hewa hupunguza viwango vya hewa. Mifumo iliyofungwa hupunguza kutolewa kwa kutengenezea.

Vifaa vya kujikinga binafsi (PPE) ni pamoja na glavu-za kemikali zinazokinza zilizochaguliwa kwa viyeyusho mahususi, miwani ya usalama au miwani, vipumuaji wakati uingizaji hewa hautoshi na nguo za kujikinga. Uchaguzi wa glavu unahitaji uangalifu wa makini-familia tofauti za kutengenezea hupenya nyenzo tofauti za glavu.

Udhibiti wa kiutawala unahusisha mazoea sahihi ya kazi. Wafanyakazi wanapaswa kutumia kiasi kidogo cha viyeyusho, kuweka vyombo vikiwa vimefunikwa wakati havitumiki, waepuke kunawa mikono kwa viyeyusho, kubadilisha mara moja-nguo zilizochafuliwa, na kupokea mafunzo ya mara kwa mara kuhusu taratibu za utunzaji salama.

Mafuta ya asili{{0}viyeyusho vya kikaboni vinavyotokana na mafuta huchangia pakubwa matatizo ya kimazingira. Utepetevu wao wa juu husababisha uzalishaji mkubwa wa anga. Michanganyiko ya kikaboni tete (VOCs) iliyotolewa kutoka kwa viyeyusho hushiriki katika uundaji wa moshi wa picha na kuchangia-uchafuzi wa kiwango cha ozoni. Mnamo mwaka wa 2017, vimumunyisho vya kikaboni viliorodheshwa kati ya kutolewa kwa kiwango cha juu zaidi cha kemikali hewani kinachofuatiliwa na Wakala wa Ulinzi wa Mazingira wa Merika.

Utupaji usiofaa huchafua udongo na maji ya chini ya ardhi. Vimumunyisho vingi vya kikaboni hupinga uharibifu wa viumbe, vikiendelea katika mazingira kwa muda mrefu. Mifumo ya ikolojia ya majini hupata madhara hasa wakati viyeyusho-vinavyoingia kwenye vijito, mito au maziwa. Asili ya petroli{{4}msingi ya viyeyusho vya kawaida pia huzua wasiwasi wa uendelevu kutokana na rasilimali za mafuta yenye kikomo.

Shinikizo la udhibiti limeongezeka katika miaka ya hivi karibuni. Maelekezo ya VOC ya Umoja wa Ulaya yanaweka mipaka ya utoaji wa hewa chafu. Wakala wa Ulinzi wa Mazingira wa Marekani huweka viwango vikali vya matumizi, uhifadhi na utupaji wa kutengenezea. Maeneo mengi ya mamlaka yanapiga marufuku au kuweka vikwazo vikali hasa viyeyusho hatari kama vile tetrakloridi kaboni na misombo fulani ya klorini.

Kanuni za kemia ya kijani zimechochea maendeleo ya vimumunyisho mbadala na kupunguzwa kwa athari za mazingira na afya. Vimumunyisho- vinavyotokana na malisho vinavyoweza kutumika tena vinatoa mwelekeo mmoja mzuri.

Ethanolikutoka kwa mahindi, miwa, au vyanzo vingine vya mimea huwakilisha kiyeyushi kinachotumika zaidi-kitokanacho na mimea. Miundombinu yake iliyopo, ujuzi, na wasifu usiofaa huifanya kuvutia kwa programu nyingi. Bio-ethanol ni kemikali sawa na petroli-inatokana na ethanoli lakini inatokana na rasilimali zinazoweza kutumika tena.

Ethyl lactate, zinazozalishwa kutokana na usindikaji wa mahindi, hutumika kama mbadala salama kwa acetate ya ethyl na asetoni. Esta hii-inayotokana na wasifu hufanya kazi kwa ufanisi kwa kusafisha chuma, kuondoa rangi, na kama kiyeyusho cha kupaka. Uharibifu wake wa kibiolojia na sumu ya chini huifaa kwa matumizi ambapo udumifu wa mazingira huleta wasiwasi.

2-Methyltetrahydrofuran (2-MeTHF), inayotokana na mahindi na bagasse ya miwa, hutoa mbadala ya kijani kwa dichloromethane na tetrahydrofuran ya kawaida. Etha hii ya mzunguko imepata matumizi katika usanisi wa dawa na utengenezaji wa polima.

Cyrene (dihydrolevoglucosenone)inawakilisha uvumbuzi wa hivi karibuni katika vimumunyisho vya kijani. Imeunganishwa kutoka kwa taka ya selulosi kupitia mchakato wa karibu wa nishati-upande wowote, Cyrene hutoa sumu ya chini na inaweza kuchukua nafasi ya dimethylformamide (DMF) na N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) katika matumizi mengi. Imethibitisha ufanisi katika uzalishaji wa graphene na athari za kuunganisha msalaba wa kaboni. Cyrene ilipokea kutambuliwa kupitia tuzo kadhaa kwa uvumbuzi wake na sifa endelevu.

Vimumunyisho vya asili vya kina vya Eutectic (NADESs)huunda kundi linaloibuka la vimumunyisho vya kijani vinavyoundwa kwa kuchanganya misombo asilia kama vile kloridi ya choline, urea, glycerol, na asidi za kikaboni. Mchanganyiko huu wa eutectic hubaki kioevu kwenye joto la kawaida licha ya vipengele vyake vilivyo imara. NADES hutoa sumu ya chini, uwezo wa kuoza, na uwezo wa kuyeyusha vitu mbalimbali. Maombi yao ni pamoja na uchimbaji wa misombo ya bioactive kutoka kwa mimea, usanisi wa dawa, na kemia ya uchanganuzi.

Soko-limekua kwa kiasi kikubwa, huku makadirio yakionyesha upanuzi unaoendelea. Utafiti wa Soko la Washirika unakadiria soko la viyeyusho vya kijani na kibiolojia{2}} litasajili kiwango cha ukuaji wa kila mwaka cha 4.3% kati ya 2014 na 2020. Mahitaji ya watumiaji wa bidhaa zinazowajibika kwa mazingira, pamoja na mahitaji ya udhibiti, huchangia ukuaji huu.

Walakini, vimumunyisho vya kijani kinakabiliwa na changamoto. Bado haziwezi kuchukua nafasi ya vimumunyisho vya kawaida katika programu zote kutokana na mapungufu ya utendaji au gharama kubwa zaidi. Baadhi ya malisho -yatokanayo na wasifu hushindana na uzalishaji wa chakula, hivyo basi kuibua maswali ya uendelevu. Tathmini ya-ya mzunguko wa maisha ya viyeyusho vya kijani lazima izingatie msururu wao mzima wa uzalishaji, ikijumuisha pembejeo za kilimo, nishati ya usindikaji na usafirishaji.

Hakuna kutengenezea ni "kijani" kikamilifu katika mazingira yote. Kila moja lazima itathminiwe ndani ya matumizi yake mahususi, kwa kuzingatia mbinu za uzalishaji, uwezekano wa kuchakata tena, mwisho-wa-uondoaji wa maisha, na ufanisi wa mchakato kwa ujumla. Lengo si kiyeyushi kimoja cha kijani kibichi bali ni zana mbalimbali za njia mbadala salama zinazolingana na programu tofauti.

Kuchagua kiyeyushi kikaboni kinachofaa kwa programu fulani kunahitaji kusawazisha vipengele vingi. Miongozo ya uteuzi wa kutengenezea imetengenezwa ili kuwasaidia wanakemia na wahandisi kufanya maamuzi sahihi.

Vigezo vya umumunyifutabiri kama kutengenezea kutayeyusha nyenzo fulani. Kanuni ya "kama kuyeyuka kama" hutoa kianzio-viyeyusho vya polar huyeyusha miyeyusho ya polar, wakati{2}}viyeyusho visivyo vya polar huyeyusha-vitu visivyo vya polar. Vigezo vya umumunyifu vya Hansen vinatoa mbinu ya kisasa zaidi-ya vipimo vitatu, kuvunja polarity kuwa nguvu za mtawanyiko, mwingiliano wa polar na viambajengo vya kuunganisha hidrojeni.

Mazingatio ya majibukatika usanisi wa kemikali ni pamoja na athari za kutengenezea kwenye kiwango cha mmenyuko, kuchagua, na mavuno. Polarity ya kutengenezea huathiri mifumo ya athari. Vimumunyisho vya protiki (vilivyo na uwezo wa kuunganisha hidrojeni) hutenda tofauti na vimumunyisho vya aprotiki (vile visivyo na) katika athari nyingi. Mahitaji ya halijoto yanaweza kulazimisha uteuzi wa viyeyusho-maitikio katika halijoto ya juu huhitaji vimumunyisho vya juu-kuchemka, ilhali miitikio ya-ya chini joto huhitaji viyeyusho vinavyosalia kuwa kioevu kwenye viwango hivyo vya joto.

Usindikaji wa mkondo wa chinihuathiri uchaguzi wa kutengenezea. Ikiwa bidhaa inapaswa kutengwa na kutengenezea, urahisi wa kujitenga ni muhimu. Vimumunyisho tete huruhusu uvukizi rahisi. Viyeyusho visivyoweza kuchanganywa huwezesha ukamuaji wa kioevu-kioevu. Michakato mingine hurejesha na kutumia tena vimumunyisho, na kufanya uthabiti na urahisi wa utakaso kuwa muhimu.

Wasifu wa mazingira, afya na usalama (EHS).ina uzito mkubwa katika uteuzi wa kisasa wa kutengenezea. Zana kama mwongozo wa uteuzi wa viyeyusho vya CHEM21 husaidia kutambua njia mbadala salama. Miongozo hii huweka viyeyusho katika kategoria nyingi: usalama (kuwaka, utendakazi tena), afya (sumu kali, athari sugu), mazingira (uvumilivu, sumu ya majini), na ugumu wa matibabu ya taka.

Mambo ya kiuchumini pamoja na gharama ya kutengenezea, ambayo inatofautiana sana, na mahitaji ya miundombinu. Vimumunyisho maalum vinaweza kuhitaji vifaa vya gharama kubwa kwa kuzuia au kurejesha. Gharama za kufuata kanuni-kuruhusu, ufuatiliaji, kuripoti-zinaongeza gharama ya jumla ya kutumia viyeyusho fulani.

Mifumo ya kutengenezea mchanganyikomara nyingi hutoa utendaji bora kuliko vimumunyisho moja. Mchanganyiko wa binary au ternary unaweza kuchanganya faida za vimumunyisho tofauti huku ukipunguza hasara. Elektroliti za betri ya lithiamu ni mfano wa mbinu hii, ikichanganya vimumunyisho ili kufikia mnato wa juu wa dielectric na wa chini.

Teknolojia ya kutengenezea kikaboni inaendelea kubadilika kulingana na mahitaji ya kiteknolojia na mahitaji endelevu.

Michakato isiyolipishwa ya kuyeyusha{0}kuwakilisha lengo bora katika kemia ya kijani. Inapowezekana, kuondoa vimumunyisho huondoa kabisa hatari na gharama zinazohusiana. Miitikio thabiti-ya hali, miitikio nadhifu (viyeyusho vilivyochanganywa bila kutengenezea), na michakato ya kimekanokemia huendeleza lengo hili. Hata hivyo, maombi mengi bado yanahitaji vimumunyisho kwa utekelezaji wa vitendo.

Vimiminika vya hali ya juu sana, hasa kaboni dioksidi kali zaidi (scCO₂), hutoa mbadala kwa vimumunyisho vya kikaboni vya kawaida. Juu ya halijoto yake muhimu na shinikizo, CO₂ inakuwa giligili yenye kioevu-kama msongamano lakini gesi-kama utengamano. ScCO₂ huyeyusha vitu vingi -si vya polar, haitoi mabaki ya sumu, na hutengana kwa urahisi kwa kupunguza shinikizo. Sekta ya kahawa hutumia scCO₂ kwa kupunguza kafeini. Uchimbaji wa dawa na usindikaji wa polima pia hutumia vimiminiko vya hali ya juu. Mahitaji ya{8}ya juu ya vifaa vya shinikizo na polarity mdogo huzuia kupitishwa kwa mapana.

Vimiminiko vya Ionicinajumuisha ioni ambazo hubaki kioevu kwenye joto la kawaida. Vimumunyisho hivi vya vibunifu vinaweza kubinafsishwa kwa programu mahususi kwa kuchagua michanganyiko inayofaa-ya anion. Shinikizo lao lisilo na maana la mvuke huzuia uzalishaji wa angahewa. Hata hivyo, vimiminika vingi vya ioni vina sumuolojia isiyojulikana, usanisi wao unaweza kuwa ghali, na urejeleaji wake unahitaji tathmini kila moja.

Uchunguzi wa kutengenezea wa kimahesabuhuharakisha uteuzi wa viyeyusho kupitia uundaji wa molekiuli na ujifunzaji wa mashine. Kutabiri sifa za kutengenezea, matokeo ya athari, na athari za kimazingira hupunguza majaribio ya majaribio-na{2}}hitilafu. Zana hizi husaidia kutambua wagombeaji wanaoahidi kutoka kwa nafasi kubwa za kemikali.

Vimumunyisho vya florini kwa betri za hali ya juukupata umakini wa kina wa utafiti. -betri za lithiamu za kizazi kijacho zenye voltages za juu na msongamano wa nishati zinahitaji viyeyusho vilivyo thabiti zaidi ya 4.8V. Kabonati na etha zenye florini zinaonyesha ahadi. Trifluoroethyl methyl carbonate na misombo mingine yenye florini huwezesha-lithiamu ya voltage-tajiri ya cathodi na anodi za metali za lithiamu.

Usafishaji wa kutengenezea na urejeshajiteknolojia kuboresha uendelevu. Kunereka hutenganisha vimumunyisho vilivyochanganywa kulingana na tofauti za kiwango cha mchemko. Utenganishaji wa utando, utangazaji, na michakato ya hali ya juu ya oksidi hurejeshwa na kutakasa vimumunyisho vilivyotumika. Mifumo iliyofungwa-inapunguza matumizi mapya ya viyeyusho na uzalishaji wa taka.

Sekta ya kutengenezea kikaboni inakabiliwa na mvutano unaoendelea kati ya mahitaji ya utendaji na malengo ya uendelevu. Baadhi ya programu huenda zisipate vibadala vya kutosha vya kijani, vinavyohitaji kuendelea kwa matumizi ya vimumunyisho vya jadi chini ya udhibiti mkali. Programu zingine zitabadilika hadi kwa mbinu-msingi, zisizo na madhara kabisa au zenye kuyeyusha kabisa-mbinu zisizolipishwa. Mwelekeo unaelekeza kwenye zana tofauti zaidi, za utumizi-mahususi za kutengenezea zinazotanguliza usalama na wajibu wa kimazingira.

Utafiti kuhusu muundo-uhusiano wa mali unaendelea kufichua jinsi muundo wa molekuli huamua sifa za kuyeyusha. Maarifa haya huwezesha muundo wa kimantiki wa vimumunyisho vipya vilivyoboreshwa kwa madhumuni mahususi. Mchanganyiko wa kanuni za kemia ya kijani kibichi, mbinu za hali ya juu za uainishaji, na zana za kukokotoa ni kuunda upya teknolojia ya viyeyushi vya kikaboni katika karne ya 21.

Organic Solvents

Kiyeyushi kikaboni kina atomi za kaboni kama sehemu ya muundo wake wa molekuli, kwa kawaida huunganishwa na hidrojeni, oksijeni, nitrojeni, au atomi za halojeni. Hii hutofautisha vimumunyisho vya kikaboni na vimumunyisho vya isokaboni kama vile maji (H₂O) au amonia ya kioevu ambayo haina kaboni. Muundo unaotegemea kaboni-hupa viyeyusho vya kikaboni uwezo wao bainifu wa kuyeyusha viambajengo vingine vya kikaboni.

Sio vimumunyisho vyote vya kikaboni vina kiwango sawa cha sumu. Sumu inatofautiana kwa kiasi kikubwa kulingana na muundo wa kemikali. Ethanoli inaonyesha sumu ya chini na inaonekana katika vinywaji na dawa. Kinyume chake, benzene ni sumu kali na kusababisha kansa. Tetrakloridi ya kaboni husababisha uharibifu mkubwa wa ini. Kila kiyeyushi kinahitaji tathmini ya mtu binafsi ya hatari zake za kiafya kupitia laha za data za usalama na miongozo ya udhibiti.

Ndiyo, vimumunyisho vingi vya kikaboni vinaweza kusindika tena kwa kunereka, ambayo hutenganisha vipengele kulingana na pointi tofauti za kuchemsha. Viwanda vya kemikali hupata nafuu mara kwa mara na kutumia tena vimumunyisho ili kupunguza gharama na athari za mazingira. Uwezekano wa kuchakata unategemea aina ya kutengenezea, mahitaji ya usafi, na kiwango cha uchafuzi. Baadhi ya programu zinahitaji vimumunyisho bikira huku zingine zikikubali nyenzo zilizosindikwa.

Betri za lithiamu zinahitaji vimumunyisho vya kikaboni kwa sababu lithiamu humenyuka kwa ukali ikiwa na maji, hivyo kufanya elektroliti za maji zisiwezekane. Vimumunyisho vya kaboni ya kaboni huyeyusha chumvi za lithiamu huku vikisalia kuwa na uthabiti wa kielektroniki kwenye safu ya volteji ya betri. Pia huunda filamu za uso wa kinga kwenye elektroni ambazo huzuia mtengano zaidi. Mchanganyiko maalum wa ethylene carbonate na carbonates linear hutoa uwiano bora wa conductivity ionic na ulinzi electrode.

Viyeyusho-hai ni vimiminiko vya kaboni-vimiminika vinavyotokana na kaboni muhimu katika sekta zote kuanzia dawa hadi vifaa vya elektroniki, vyenye zaidi ya misombo 200 tofauti inayotoa programu maalum.

Hatari za kiafya na kiusalama hutofautiana kwa kiasi kikubwa kati ya vimumunyisho vya kikaboni, kutoka kwa ethanoli isiyo na madhara hadi benzini ya kusababisha kansa, inayohitaji udhibiti mkali wa kuambukizwa na vifaa vya kinga vinavyofaa.

Teknolojia ya betri ya lithiamu inategemea sana viyeyusho vya kaboni ya kikaboni ambavyo huyeyusha chumvi za lithiamu, hupitisha ioni kati ya elektrodi, na kuunda filamu za kinga zinazowezesha maisha marefu ya betri.

Mibadala ya kijani ikijumuisha{{0}viyeyusho vinavyotokana na kibayolojia, vimumunyisho asilia vya kina kirefu, na misombo ya florini vinachukua nafasi ya petroli hatari-viyeyusho vinavyotokana

Uteuzi wa kiyeyusho unahitaji kusawazisha vipengele vingi ikiwa ni pamoja na uwezo wa kuyeyusha, wasifu wa usalama, athari za mazingira, gharama na{0}}masharti mahususi ya utendakazi.