Vlastnosti a použitie etylénglykolu

Fyzikálno-chemické vlastnosti etylénglykolu

Etylénglykol so _{vzorcom CH20H2} , tiež známy ako 1,2-etándiol, je populárna organická zlúčenina. Karta bezpečnostných údajov pre etylénglykol, ako aj pre iné látky, je primárnym zdrojom informácií o ich fyzikálnych a chemických vlastnostiach. Etylénglykol je hlavnou zložkou nemrznúcej zmesi v HVAC a automobilových systémoch. Vzorec glykolu jasne naznačuje, že patrí do chemickej skupiny dihydroxyalkoholov, tiež známych ako dioly . Glykol ako alkohol je teda bezfarebná kvapalina s vysokou viskozitou a sladkou chuťou. Okrem výbornej miešateľnosti s vodou je dobre rozpustný aj v aldehydoch, ketónoch a kyseline octovej , ale vôbec sa nerozpúšťa v tetrachlórmetáne. Vyrába sa pomerne lacno. Jeho nevýhodou je kryštalizácia pri nízkych teplotách a nižšia (v porovnaní s propylénglykolom) schopnosť absorbovať teplo (to je asi 50%tepelnej kapacity vody). Etylénglykol má vysoký bod varu (197°C), pričom má nízku molekulovú hmotnosť. Je to spôsobené silnou asociáciou molekúl v kvapalnej fáze, ktorá je spôsobená tvorbou vodíkových väzieb. Vo svojej čistej forme etylénglykol mrzne asi pri -13 °C, zatiaľ čo zmes etylénglykolu a vody môže zostať tekutá pri oveľa nižších teplotách. Napríklad zmes 40 %vody a 60 %glykolu znesie teploty až do -37 °C. Treba poznamenať, že etylénglykol je miešateľný s vodou vo všetkých pomeroch. Je to spôsobené prítomnosťou dvoch hydroxylových skupín v jeho štruktúre. Pri prezeraní literatúry či ponúk výrobcov sa možno stretnúť s pojmom monoetylénglykol (MEG). Majte však na pamäti, že monoetylénglykol a etylénglykol sú v skutočnosti tá istá látka.

Etylénglykol – výroba

Etylénglykol vyrábaný v priemyselnom meradle sa vyrába hydrolýzou etylénoxidu získaného pri oxidácii etylénu. Výroba etylénoxidu V prvej fáze výroby etylénglykolu sa etylén a kyslík zavádzajú do viackanálového reaktora. Reakcia prebieha v plynnej fáze v prítomnosti striebra ako katalyzátora na báze oxidu hlinitého. Reakcia je vysoko exotermická a uvoľňuje veľké množstvo tepla. Výroba a čistenie etylénglykolu Etylénoxid reaguje s_CO2 za vzniku etylénkarbonátu, ktorý sa potom hydrolyzuje na etylénglykol. Obidve reakcie sa uskutočňujú v kvapalnej fáze s použitím homogénnych kyslých katalyzátorov. Prúd _C02 z predchádzajúcich reakčných krokov sa recykluje do etylénkarbonátového reaktora. Etylénglykol sa potom čistí v dvoch destilačných kolónach, v ktorých sa z produktu odstraňuje voda. Katalyzátor sa oddelí a vráti sa do reaktorov s uzavretou slučkou.

Etylénglykol a propylénglykol – základné rozdiely

Jedným z hlavných rozdielov medzi etylénglykolom a propylénglykolom je úroveň toxicity. Etylénglykol je toxický a propylénglykol nie. V aplikáciách, kde nezáleží na toxicite, je etylénglykol často najlepšou voľbou pre teplonosnú kvapalinu. Etylénglykol by sa nemal používať, ak je pravdepodobné, že dôjde k jeho požitiu alebo ak by mohol náhodne prísť do kontaktu s jedlom alebo pitnou vodou. Nemal by sa používať ani vo vykurovacích alebo chladiacich systémoch v priestoroch, ako sú závody na spracovanie potravín alebo iné prevádzky, kde sa vyrábajú produkty určené na spotrebu. Ak sa vyžaduje nízka toxicita, bežne sa používa propylénglykol kvôli jeho nízkej akútnej toxicite pri perorálnom podávaní. Oba typy glykolov sa líšia svojimi fyzikálnymi vlastnosťami. Ich chemické vlastnosti sú tiež odlišné. Etylénglykol je široko používaný tam, kde je dôležitý výkon a nedochádza k priamemu kontaktu s ľuďmi alebo zvieratami. Etylénglykol má vynikajúci prenos tepla a ochranu pred mrazom. Nízka viskozita glykolu prispieva k vynikajúcej účinnosti prenosu tepla a transportné vlastnosti prevyšujú propylénglykol pri nižších teplotách. Keďže však propylénglykol má vyššie špecifické teplo, je potrebné cirkulovať viac etylénglykolu na prenos rovnakého množstva energie ako propylénglykol. Roztoky propylénglykolu majú za rovnakých podmienok vyššiu viskozitu a bod tuhnutia ako etylénglykol. Po prvé, pri nižších teplotách je propylénglykol tepelne menej účinný ako etylénglykol.

Etylénglykol – aplikácia

Vzhľadom na široké použitie v automobilovom priemysle stojí za to položiť si otázku: čo je etylénglykol a aké sú jeho použitia a vlastnosti. Etylénglykol je široko používaný v mnohých priemyselných a komerčných aplikáciách. Tento produkt sa objavuje aj v mnohých populárnych výrobkoch pre domácnosť, ako sú pracie prostriedky , kozmetika , farby a rozpúšťadlá na plasty . Ďalšie aplikácie glykolu sú:

• výroba sklenených vlákien pre produkty ako vodné skútre, vane a bowlingové gule.
• výroba atramentu pre perá a iné druhy atramentov. Etylénglykol zvyšuje viskozitu atramentu a znižuje pravdepodobnosť jeho odparovania.
• kvapalné nosiče tepla, ako sú priemyselné chladivá pre plynové kompresory, vykurovacie, ventilačné a klimatizačné systémy, ako aj klziská. Etylénglykol dodáva priemyselné chladivá vlastnosti, ktoré im pomáhajú prúdiť chladiacimi systémami a odolávať extrémnym teplotám.

Etylénglykol v chladiacich kvapalinách

Pre svoje vlastnosti je etylénglykol (okrem propylénglykolu) obľúbenou zložkou chladiacich kvapalín pre spaľovacie motory. Hlavnou úlohou chladiacej kvapaliny je efektívne zhromažďovať tepelnú energiu z motora a odvádzať ju cez chladič do okolia. Chladiaca kvapalina teda zabraňuje zamrznutiu motora v zime a zároveň pôsobí ako chladiaca kvapalina pri vysokých teplotách v lete. Okrem odvodu tepla z motora musí chladiaca kvapalina spĺňať množstvo nemenej dôležitých funkcií, ako napr.

• ochrana proti zamrznutiu – etylénglykol ako zložka nemrznúcich prostriedkov ovplyvňuje zlepšenie prenosových vlastností tepla vrátane nižšej dynamickej viskozity a vyššej tepelnej vodivosti
• ochrana proti kavitácii – chladiaca kvapalina vytvára účinnú ochrannú vrstvu proti zamrznutiu, varu a kavitácii, ktorá zabraňuje vzniku kavitačných jamiek
• ochrana proti korózii rôznych prvkov motora a celého chladiaceho systému – to je možné dosiahnuť vďaka obsahu synergických inhibítorov korózie , ktoré chránia kovy, ktoré sa bežne používajú v tomto type systému. To pomáha zabezpečiť dlhú životnosť a vysokú tepelnú účinnosť
• ochrana pred tvorbou a usadzovaním nečistôt v systéme

Etylénglykol ako zložka nemrznúcich prostriedkov má zlepšené vlastnosti prenosu tepla, vrátane nižšej dynamickej viskozity a vyššej tepelnej vodivosti. Kvapaliny na báze etylénglykolu možno úspešne použiť v zariadeniach vyrobených z kovov a ich zliatin, ako je meď, mosadz, oceľ, liatina alebo hliník . V takýchto chladiacich systémoch je možné bez problémov použiť všetky bežné tesnenia. Budúcnosť chladiacich kvapalín Faktory, ako je zvyšujúci sa dopyt po vysokovýkonných vozidlách a zvýšené používanie vysokokvalitných high-tech aditív, dopĺňajú vývoj na globálnom trhu s nemrznúcou zmesou pre automobily. Výkyvy cien surovín (ropa) a rastúci dopyt po elektromobiloch poháňaných batériami však do istej miery brzdia rozvoj tohto odvetvia. Dostupnosť nových ekologických biotechnologických chladív a nemrznúcich zmesí v blízkej budúcnosti určite doplní rozvoj trhu s nemrznúcimi zmesami pre automobily a zvýši kvalitu tých v súčasnosti používaných. Skupina PCC ponúka etylénglykol (CAS 9005-07-6) . Dostupný etylénglykol pôsobí ako emulgátory a mazacie oleje najmä v automobilovom priemysle. Je to vynikajúci komponent na výrobu chladiacich kvapalín so špeciálnymi požiadavkami.

Škodlivosť etylénglykolu

Etylénglykol je pre ľudí toxický a spôsobuje množstvo fyziologických problémov vrátane smrti (Centrum pre kontrolu chorôb odhaduje smrteľnú dávku medzi 1 400 a 1 600 mg/kg). V ľudskom tele sa vstrebáva kožou (dermálnou cestou), dýchacím a gastrointestinálnym traktom. V dôsledku toho by sa etylénglykol nemal používať v aplikáciách, kde je možná kontaminácia pitnej vody. Nemal by sa používať ani vo vykurovacích alebo chladiacich systémoch v priestoroch, ako sú závody na spracovanie potravín alebo iné zariadenia, kde sa vyrábajú produkty určené na spotrebu. Výpary etylénglykolu môžu viesť k bezvedomiu a v nízkych koncentráciách spôsobujú podráždenie nosa a hrdla. Oveľa závažnejšie sú účinky požitia etylénglykolu. Jeho toxicita je spôsobená najmä akumuláciou toxických metabolitov. Etylénglykol má silný účinok na centrálny nervový systém (CNS). Má akútny účinok podobný etanolu. Tento účinok na centrálny nervový systém prevláda v prvých hodinách po expozícii. Nediagnostikovaný alebo neliečený príjem etylénglykolu môže viesť k ťažkým telesným poraneniam a dokonca k smrti.

Etylénglykol – často kladené otázky

1. Môže sa etylénglykol zmiešať s propylénglykolom?

Odpoveď na túto otázku hľadá každý majiteľ auta, ktorý sa pýta, či je možné miešať chladiace kvapaliny na báze rôznych glykolov. Nemalo by sa to robiť. V prípade etylénglykolu a propylénglykolu je hlavným rozdielom hustota týchto látok. V praxi je ťažké merať mrazuvzdornosť kvapaliny, čo môže mať za následok problémy počas zimnej sezóny.

2. Ako rozlíšiť etylénglykol od propylénglykolu?

Existuje metóda na rozlíšenie týchto dvoch glykolov. Využíva rozdiely vo fyzikálnych vlastnostiach, špecifickej hustote a indexe lomu medzi etylénom a propylénglykolom. Ten je veľmi užitočným parametrom pri určovaní, s ktorým vzťahom máme do činenia. Niekoľko kvapiek látky sa nanesie na hranol špeciálneho prístroja, takzvaného refraktometra a odčíta index lomu umožňujúci identifikáciu.

3. Ako sa etylénglykol líši od glycerolu?

Obidve zlúčeniny patria do rovnakej chemickej skupiny, tj alkoholy . Líšia sa množstvom -OH hydroxylových skupín v molekule. Glycerol je derivát propánu (propántriolu), zatiaľ čo etylénglykol je derivát etánu (etándiolu). Vo vodných roztokoch znižujú bod tuhnutia a tiež zvyšujú bod varu. Ak máte na výber z glycerolu a etylénglykolu, oplatí sa zvážiť použitie prvého, pretože jeho použitie je bezpečnejšie. Menší je aj jej negatívny vplyv na životné prostredie.

4. Kde sa dá kúpiť etylénglykol?

Etylénglykol možno ľahko kúpiť v obchodoch s chemikáliami alebo vo veľkoobchodoch . Cena tejto látky sa pohybuje v pomerne širokom rozmedzí. Stojí za to venovať pozornosť nákupu tovaru najvyššej kvality. Etylénglykol je tiež zahrnutý v rade činidiel, ktoré ponúka skupina PCC (číslo CAS 9005-07-6).

5. Otrava etylénglykolom – aké sú príznaky?

Otrava etylénglykolom veľmi často pripomína stav intoxikácie alkoholom. Je badateľná nesúdržnosť pohybov, ospalosť, zrýchlené dýchanie, zvýšený krvný tlak a v niektorých prípadoch aj kŕče. Otravu etylénglykolom nemožno podceňovať. Po 24 hodinách sa objavia prvé príznaky zlyhania obličiek. Otrava spôsobuje zlyhanie krvného obehu a dokonca vážne poškodenie centrálneho nervového systému.

6. Ako rozlíšiť etylénglykol od glukózy?

Tieto dve zlúčeniny môžeme rozlíšiť vykonaním populárneho Trommerovho testu. Glukóza patrí medzi takzvané aldózy, ktoré sa zas zaraďujú medzi aldehydy. Je známe, že aldehydy prechádzajú Trommerovým testom, zatiaľ čo dioly (napr. etylénglykol) ním neprechádzajú. Celý experiment je založený na redukcii (použitím testovanej látky) modro sfarbeného hydroxidu meďnatého CuOH ₂ na tehlovo zafarbený oxid meďnatý Cu ₂ O v alkalickom prostredí.