سرویس ترجمه انجمن لوله و اتصالات پی وی سی: یک گروه بین المللی از دانشمندان، راز نهفته کاتالیست طلا که روشی سازگار با محیط زیست و جدید برای تولید مونومر وینیل کلراید ((vcm، ماده اولیه تولید پلی وینیل کلراید ( (pvc که سومین پلاستیک گسترده در جهان است، را آشکار کردند.

بر اساس این گزارش با استفاده از تکنیک های طیف سنجی مبتنی بر سینکروترون و میکروسکوپ الکترونی پیشرفته، دانشمندان تشخیص دادند که می توانند یون های طلای جدا شده را به طور موثری به استیلن، گاز حاصل از زغال سنگ برای ایجاد مولکول های vcm تبدیل کنند که با اتصال  این مولکول ها به هم pvc را شکل دهند.

کشف آنها در میان تلاش ها برای جایگزین کردن روش معمول تبدیل استیلن که از کاتالیزور های حاوی جیوه فرار و سمی استفاده می شد، روشی با ثبات بیشتر و آلودگی کمتر بود که از کاتالیست طلا با ساپورت کربن به جای جیوه استفاده شد. محققان از انگلستان و ایالت متحده یافته های خود را در مجله  ساینس با عنوان شناسایی کاتالیست های تک سایت طلا در هیدرو کلراسیون استیلن گزارش کردند.

گروه قبل و بعد از استفاده از کاتالیست، آن را با اسکن تصاویر میکروسکوپ الکترونی انتقالی JEOL JEM-ARM200CF بررسی کردند که یکی از قدرتمندترین ابزارها در نوع خود است و اجازه آنالیز شیمیایی و تصویری از مواد را در سطح اتمی می دهد. گروه همچنین آزمایشات جذب اپرتو ایکس بسط یافته ساختار ظریف (EXAFS) و جذب اشعه ایکس در نزدیکی ساختار لبه  (XANES)با استفاده از امکانات سینکروترون الماس در انگلستان برای مطالعه کاتالیست تحت شرایط واکنش کار انجام دادند.

 این آزمایشات به تعیین پراکندگی اتمی طلا جایی که اتم ها بر روی ساپورت کربن جدا می شوند و قابل لمس نیستند، کمک کرد  و این یک فرم ایده آل از گونه های کاتالیزوری برای این واکنش بود. آنها همچنین نشان دادند که برای اینکه تبدیل رخ دهد لازم است که اتم های طلا یونیزه شوند یعنی برخی از الکترون های خود را از دست دهند.  Led by Cو Richard A از موسسه کاتالیست کاردیف و دانشگاه کالج لندن همچنین از لحاظ نظری واکنش را با استفاده از یون های طلای جدا شده مدل سازی کردند و نتایج تجربی را تایید کردند.

دانشمندان از طلای پراکنده اتمی در واکنش های کاتالیز شده همگن، که در محلول انجام می شد، شناخت داشتند و در اینجا موفق شدند که از ثابت شدن طلای پراکنده اتمی بر روی یک ساپورت جامد به همان اثر مشابه برسند. Kiely و Hutchings که چندین دهه با هم همکاری می کنند، در مقاله ای در مجله Nature Communications سال قبل برای واکنش دیگر، اکسیداسیون در دمای پایین مونوکسید کربن به کربن دی اکسید، ماهیت متفاوت از طلا که خوشه های فوق العاده کوچک متشکل از تعداد کم گونه های بسیار فعال اتم طلا بودند، گزارش کردند نتایج هر دو این پروژه ها به Kiely و Hutchings در طراحی و بهینه سازی سیستم های کاتالیست بر پایه طلا برای استفاده در سایر واکنش های مهم کمک خواهد کرد مانند واکنش های شیفت آب- گاز که هیدروژن تولید می کند.

Pvc به یک بخش مهم از زندگی مدرن تبدیل شده است. کاربرد آن شامل ساخت لوله ها، کارت های اعتباری، فریم درب و پنجره، تجهیزات لوله کشی و عایق کابل های الکتریکی است. علاوه بر هیدروکلراسیون استیلن، مولکول های vcm ماده متشکله pvc، می توان از اتیلن به دست آید، یک محصول جانبی از تصفیه نفت که می تواند از گاز طبیعی نیز جدا شود. اما هیدروکلراسیون استیلن مسیر غالب در تولید pvc در کشورهایی  است که دارای ذخایر زغال سنگ فراوان است.

برای تبدیل استیلن مشتق شده از زغال سنگ به مونومر وینیل کلراید، مهندسان شیمی در طول نیم قرن گذشته، آن را با هیدروکلریک اسید ( (HCLدر حضور کاتالیزور کلرید جیوه واکنش دادند؛ اما کاتالیزور در دمای واکنش فرار بوده و اجازه می دهد که جیوه سمی تبخیر شود و وارد محیط زیست شده و زمین های کشاورزی و آب را آلوده کند.

در اوایل دهه 1980Hutchings نشان داد که کاتالیست طلا با ساپورت کربن بی خطر تر می تواند برای تبدیل استیلن به VCM استفاده شود. کشف او در آن زمان توجه برخی را به خود جلب کرد اما به عنوان کاتالیست مورد نیاز به علت مقدار  نسبتا زیاد طلای گران و ناپایداری آن مورد بهره برداری تجاری قرار نگرفت.

در سال 2007، Johnson Matthey یک شرکت جهانی مواد شیمیایی مستقر در انگلستان علاقه مند به نتایج Hutchings شروع به کار بر روی کاتالیستی طلا بر ساپورت کربن با پایداری بالاتر، با استفاده از  مقدار طلای کمتر کرد. شرکت کاتالیستی با نام Pricat MFC توسعه داد که در حال حاضر در کارخانه های بزرگ تولید PVC در چین استفاده می شود و تجاری شده است.

 چین بزرگترین تولید کننده و مصرف کننده PVC در جهان است و هنوز هم با تکیه بر زغال سنگ محصول VCM را تولید می کند. در همین حال قرارداد میناتاما در سال 2013 در مورد جیوه، که توسط 140 کشور به امضا رسید، ساخت کارخانه های تولید VCM با استفاده از کلرید جیوه را پس از سال 2017 منع کرد و از تمام کارخانه های VCM خواست که تا سال 2022 از تولید بر پایه جیوه استفاده نکنند. آنها یک دستاورد بی سابقه در زمینه کاتالیست را ارائه دادند.

دانشمندان همیشه در حال تحقیق برای افزایش سرعت و بهینه سازی فرمول کاتالیست هستند، اما این اولین بار در 50 سال است که  این دستاورد در صنعت استاندارد تولید کاتالیست جایگزین شده و در واکنشی اصلی با سیستم  کاتالیزوری کاملا متفاوت استفاده شده است.

-----

بیشتر بخوانید

لوله چیست؟ پی وی سی Pvc چیست؟ معرفی انواع لوله های پی وی سی

کاربرد انواع لوله ها / چگونگی انتخاب مواد ترموپلاستیک مناسب برای لوله کشی صنعتی

عمر طولانی لوله های پی وی سی ( PVC )

نقایص در فرایند اکستروژن و تاثیر بر کیفیت محصول

معرفی لوله های pvc شفاف مقاوم در برابر uv

5 گام کنترل ظاهری لوله و اتصالات پی وی سی