مواد شیمیایی صنعتی چیست و چه کاربردی در صنایع مختلف دارد؟
امروزه مواد شیمیایی صنعتی نقش بسیار مهمی در فرآیند تولید بسیاری از صنایع ایفا می‌کنند و نیاز به این مواد نسبت به گذشته به‌طور چشمگیری افزایش یافته است. از مواد شیمیایی در حوزه‌هایی مانند نگهداری مواد غذایی و جلوگیری از فساد، تولید کودهای شیمیایی، کاربردهای آزمایشگاهی، تولید دارو و تصفیه آب استفاده می‌شود.
مواد شیمیایی صنعتی چیست؟
مواد شیمیایی به موادی گفته می‌شود که ترکیب مشخص و خواص شیمیایی ثابتی دارند. این مواد می‌توانند در حالات مختلف جامد، مایع یا گاز وجود داشته باشند و به‌صورت عنصر خالص (مانند اکسیژن) یا ترکیب شیمیایی (مانند آب) در طبیعت یا محیط‌های مصنوعی یافت شوند.
در این میان، مواد شیمیایی صنعتی به آن دسته از ترکیبات شیمیایی گفته می‌شود که در فرآیندهای تولید، فرآوری یا نگهداری محصولات در کارخانه‌ها و صنایع مختلف به‌کار می‌روند. استفاده از این مواد در افزایش روند تولید، بهبود کیفیت خروجی و افزایش بهره وری نقش موثری دارد.
انواع مواد شیمیایی
از نظر نوع ماده، انواع مختلفی از مواد شیمیایی وجود دارد که میتوان به حلال‌ها، فلزات، فتالات‌ها، نمک‌های معدنی و اکسیدها اشاره کرد. این دسته‌بندی‌ها کمک می‌کنند تا شناخت بهتری از تنوع و گستردگی این مواد در صنایع مختلف داشته باشیم.از نظر ساختار، این مواد به دو گروه اصلی مواد آلی و مواد معدنی طبقه‌بندی می‌شوند.
مواد شیمیایی آلی
مواد شیمیایی آلی به آن دسته از ترکیبات گفته می‌شود که پایه اصلی آنها اتم کربن است. این ترکیبات می‌توانند از منابع طبیعی مانند گیاهان و جانوران به‌دست آیند، یا از طریق فرایندهای سنتز شیمیایی در آزمایشگاه‌ها و صنایع تولید شوند. از مهم ترین ترکیبات آلی میتوان به نفت و فرآورده‌های نفتی، زغال سنگ، کربوهیدرات‌ها (گلوکز و نشاسته)، الکل ها، روغن های گیاهی و حیوانی و … نام برد.
مواد شیمیایی معدنی
مواد شیمیایی معدنی به ترکیباتی گفته می‌شود که طی فرآیندهای طبیعی به‌وجود می‌آیند و انسان نقشی در تولید اولیه آنها ندارد. این گروه از مواد معمولاً به‌صورت ترکیبات شیمیایی خاص و با ساختار بلوری یا کریستالی دیده می‌شوند. از جمله انواع مواد معدنی میتوان به نمک‌ها، فسفر، کلسیم، الماس، گرانیت و ترکیبات مشابه اشاره کرد.
کاربرد مواد شیمیایی صنعتی
انواع مختلفی از مواد شیمیایی در صنایع مختلف کاربردهای گوناگونی دارند. مواد شیمیایی در فرآیند تولید و بهره برداری و نگهداری نقش موثری دارند. در زیر با انواع مواد شیمیایی در صنایع مختلف و کاربردهای آنها آشنا می‌شویم.
صنایع تصفیه آب و تصفیه فاضلاب
دو صنعت تصفیه آب و تصفیه فاضلاب شامل مراحلی مختلف هستند که طی آن، کیفیت آب یا پساب به سطح قابل‌قبولی برای مصرف مجدد، استفاده صنعتی یا حتی آشامیدنی می‌رسد. در برخی از این مراحل، از مواد شیمیایی مختلفی برای گندزدایی، کنترل رسوبات و حذف ویروس‌ها، باکتری‌ها و سایر عوامل بیماری‌زا استفاده می‌شود.
از جمله مهم‌ترین این مواد شیمیایی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- آنتی‌اسکالانت قلیایی و اسیدی: جلوگیری از تشکیل رسوب روی ممبران‌های اسمز معکوس (RO)
- شوینده ممبران (قلیایی و اسیدی): شست‌وشوی دوره‌ای و حذف رسوبات از سطح ممبران‌ها (سولفوریک اسید و کلریدریک اسید)
- اسید دیسکلر: حذف کلر آزاد باقی‌مانده در آب برای جلوگیری از آسیب به ممبران
- بیوساید (مواد ضد جلبک): جلوگیری از رشد جلبک، باکتری و میکروارگانیسم‌ها در مخازن و خطوط آب
- فلوکولانت‌ها: کمک به ته‌نشینی ذرات معلق و کاهش کدورت آب
- کلر و پرکلرین: گندزدایی آب و از بین بردن عوامل بیماری‌زا
- ازن: یک ماده مؤثر برای گندزدایی پیشرفته در تصفیه آب‌های آشامیدنی و صنعتی
صنعت غذا
استفاده از مواد شیمیایی در صنعت غذا، به منظور فرآوری، آماده‌سازی، پاستوریزه کردن، نگهداری و بسته‌بندی محصولات، به‌طور گسترده‌ای رواج یافته است. این صنعت یکی از حوزه‌های بسیار حساس محسوب می‌شود که در آن مواد شیمیایی نقشی حیاتی در کیفیت، ایمنی و ماندگاری محصولات ایفا می‌کنند. برخی از رایج‌ترین مواد شیمیایی مورد استفاده در این صنعت عبارت‌اند از:
- اسید سیتریک: برای بهبود طعم و بوی مواد غذایی و همچنین افزایش طول عمر محصول مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده یک تنظیم‌کننده pH طبیعی نیز هست.
- اسپارتام: نوعی شیرین‌کننده مصنوعی است که در نوشابه‌های رژیمی، دسرها و برخی آدامس‌ها استفاده می‌شود. به دلیل کالری پایین، در رژیم‌های غذایی محبوب است.
- سدیم بنزوات: به عنوان یک نگهدارنده در محصولاتی با ماندگاری بالا استفاده می‌شود. این ماده از رشد قارچ‌ها و باکتری‌ها جلوگیری می‌کند و از فساد مواد غذایی جلوگیری می‌نماید.
صنعت داروسازی
صنعت داروسازی به دلیل ارتباط مستقیم با سلامت انسان، یکی از صنایع بسیار مهم و حساس است که در آن مواد شیمیایی به عنوان مواد اولیه و همچنین برای نگهداری و بهبود کیفیت داروها استفاده می‌شوند. از جمله مهم‌ترین مواد شیمیایی پرکاربرد در این صنعت میتوان موارد زیر را نام برد:
- اتانول: به عنوان حلال و ضدعفونی‌کننده کاربرد دارد.
- گلیسرین: مرطوب‌کننده و نرم‌کننده در داروهای موضعی و مایع.
- هیدروکسید سدیم: ماده قلیایی برای تنظیم pH و فرآیندهای شیمیایی.
- اکسید روی (ZnO): زینک اکساید یا اکسید روی در داروهای موضعی و کرم‌ها به عنوان ضدالتهاب و محافظ پوست.
صنعت کشاورزی
کودهای شیمیایی امروزه در صنعت کشاورزی به وفور استفاده می‌شوند. این کودها با تأمین تغذیه گیاهان و کمک به مقابله با حشرات و آفات، از محصولات کشاورزی در برابر بیماری‌ها محافظت می‌کنند.
- نیترات کلسیم: کود معدنی تامین‌کننده نیتروژن و کلسیم برای گیاهان.
- کلرید پتاسیم: منبع مهم پتاسیم برای افزایش رشد و مقاومت محصولات کشاورزی.
- سولفات آمونیوم: تولید کودهای شیمیایی نیتروژنه.
- پتاسیم سولفات: کمک به بهبود طعم و مزه مواد و رشد بهتر گیاه.
مواد شیمیایی آزمایشگاهی
برای انجام آزمایش‌ها، تحقیقات و سنتز ترکیبات شیمیایی پیچیده، معمولاً از مواد شیمیایی ساده با درصد خلوص بالا استفاده می‌شود تا نتایج حاصل قابل اعتماد و دقیق باشند. از مواد شیمیایی پرکاربرد در ازمایشگاه میتوان موارد زیر را نام برد:
- اتانول: حلال و ضدعفونی‌کننده رایج در آزمایشگاه‌ها.
- استون: حلال در واکنش‌های آلی و شستشو تجهیزات.
- اتر: حلال مورد استفاده در ترکیبات آلی.
- کلروفرم: حلال سنگین برای استخراج ترکیبات آلی و نگهداری نمونه‌های بافتی در آزمایشگاه.
مواد شیمیایی خطرناک
مواد شیمیایی خطرناک شامل ترکیباتی هستند که می‌توانند اثرات جبران‌ناپذیری بر سلامت انسان ها و محیط زیست داشته باشند. این مواد ممکن است سمی، قابل اشتعال، خورنده یا پرتوزا باشند و تماس یا استنشاق آنها می‌تواند منجر به بروز مشکلاتی همچون تحریک تنفسی، حساسیت‌های شدید، آسیب به اندام‌های داخلی و حتی ابتلا به بیماری‌های خطرناکی مانند سرطان شود. در ادامه با چند ماده شیمیایی خطرناک رایج و تأثیرات آنها آشنا می‌شویم:
سرب (Lead): فلزی سنگین که به‌صورت جامد در طبیعت وجود دارد. در صنایع باتری‌سازی، رنگ و پلاستیک‌سازی کاربرد دارد. تماس یا استنشاق طولانی‌مدت با سرب می‌تواند منجر به آسیب کلیوی، اختلالات خونی و صدمات مغزی شود.
آرسنیک (Arsenic): ماده‌ای بسیار سمی که در کشاورزی به عنوان آفت‌کش کاربرد دارد. می‌تواند سیستم عصبی و تنفسی را دچار آسیب کند و خطر ابتلا به سرطان را افزایش دهد.
بنزن (Benzene): ترکیبی پرکاربرد در صنایع شیمیایی که می‌تواند باعث کم‌خونی، ضعف سیستم ایمنی و سرطان شود.
تولوئن (Toluene): مایعی سمی که در ساخت رنگ، رزین، چسب و بنزین استفاده می‌شود. علائمی مانند سرگیجه، بی‌حسی، تهوع و آسیب‌های شنوایی و بینایی از عوارض آن هستند.
جیوه (Mercury): فلزی مایع و بسیار سمی که در ابزارهای پزشکی، دندانپزشکی و لامپ‌های فلورسنت به کار می‌رود. قرار گرفتن در معرض جیوه می‌تواند منجر به مسمومیت و آسیب به کلیه‌ها شود.
کلر (Chlorine): گازی بسیار فعال و خورنده که به عنوان ضدعفونی‌کننده در تصفیه آب و استخرها استفاده می‌شود. استنشاق طولانی‌مدت آن می‌تواند منجر به التهاب مجاری تنفسی و حساسیت شود.
آمونیاک (Ammonia): گازی با بوی تند که در تولید کودهای شیمیایی کاربرد دارد. تماس یا استنشاق آن ممکن است باعث تحریک شدید دستگاه تنفسی و آسیب به ریه‌ها شود.
لیست مواد شیمیایی صنعتی پرمصرف
در صنایع مختلف، برخی مواد شیمیایی کاربردهای بسیار گسترده‌ای دارند و به‌عنوان مواد اولیه یا مکمل در فرآیندهای تولید، تصفیه یا نگهداری مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه لیستی از پرمصرف‌ترین مواد شیمیایی صنعتی را مشاهده می‌کنید.
| نام ماده شیمیایی | کاربرد کلی |
|---|---|
| اسید سولفوریک | تولید کود، تصفیه آب، صنایع شیمیایی |
| اسید فسفریک | صنایع غذایی، دارو، کودها |
| پلی آلومینیوم کلراید (PAC) | تصفیه آب و فاضلاب |
| کربنات سدیم (سودا اش) | صنایع شوینده، شیشه‌سازی، کاغذ |
| اوره | کودهای شیمیایی |
| کلر | گندزدایی آب، سفیدکننده، تصفیه فاضلاب |
| اسید نیتریک | تولید کود، مواد منفجره، آبکاری |
| متانول | حلال، سوخت صنعتی، مواد واسطه |
| اتیلن | پلی‌اتیلن، حلال، مواد پلیمری |
| نیتروژن | جلوگیری از اکسیداسیون در صنایع غذایی و شیمیایی |
| اکسیژن | گاز اکسیدکننده، برشکاری فلزات، پزشکی |
| سولفات آلومینیوم | تصفیه آب، صنایع کاغذسازی |
| کربن فعال | تصفیه آب، بوگیری |