زایلین مخلوط ایزومرها، که به‌طور علمی به‌عنوان مخلوطی از سه ایزومر اورتو-زایلین، متا-زایلین و پارا-زایلین شناخته می‌شود، یکی از مهم‌ترین ترکیبات هیدروکربنی آروماتیک در صنایع شیمیایی و پتروشیمی است. این ماده، که با نام‌های مترادف دی‌متیل‌بنزن یا زایلول نیز شناخته می‌شود، به دلیل خواص حلالیت عالی و کاربردهای گسترده‌اش در صنایع مختلف، جایگاه ویژه‌ای در بازار جهانی دارد. زایلین مخلوط ایزومرها ACS (American Chemical Society) به‌طور خاص به گریدی از این ماده اشاره دارد که با استانداردهای بالای خلوص و کیفیت برای کاربردهای آزمایشگاهی و صنعتی تخصصی تولید می‌شود. این گرید به دلیل خلوص بالا و انطباق با استانداردهای ACS، برای استفاده در تحقیقات علمی، آنالیزهای شیمیایی و فرآیندهای حساس مناسب است.

تاریخچه زایلین

زایلین برای اولین بار در سال ۱۸۵۰ توسط شیمیدان فرانسوی آگوست کاهور (Auguste Cahours) کشف شد. او این ماده را از تقطیر چوب جدا کرد و نام "زایلین" را از واژه یونانی "xylon" به معنای چوب اقتباس نمود، زیرا زایلین در قطران چوب خام یافت می‌شد. کاهور دریافت که زایلین یک هیدروکربن آروماتیک با فرمول شیمیایی C8H10 است که از یک حلقه بنزنی با دو گروه متیل تشکیل شده است. این کشف، نقطه عطفی در شیمی آلی بود، زیرا زایلین به‌عنوان یکی از مشتقات بنزن، پتانسیل بالایی برای کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی نشان داد.

در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، با توسعه صنعت پتروشیمی، تولید زایلین از منابع نفتی و زغال‌سنگ به‌صورت تجاری آغاز شد. زایلین به‌تدریج به یکی از محصولات کلیدی در فرآیندهای پالایش نفت تبدیل شد، به‌ویژه در واحدهای ریفورمینگ کاتالیزوری که ترکیبات آروماتیک مانند بنزن، تولوئن و زایلین (BTX) را تولید می‌کردند. در دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰، با افزایش تقاضا برای حلال‌های شیمیایی و مواد اولیه پلیمری، تولید زایلین مخلوط ایزومرها به‌صورت انبوه گسترش یافت. پیشرفت‌های فناوری در جداسازی ایزومرها، به‌ویژه پارا-زایلین برای تولید پلی‌استر، نقش مهمی در افزایش اهمیت این ماده ایفا کرد.

گرید ACS زایلین مخلوط ایزومرها در اواخر قرن بیستم به‌عنوان پاسخی به نیاز آزمایشگاه‌ها به مواد شیمیایی با خلوص بالا معرفی شد. استانداردهای ACS تضمین می‌کنند که این گرید عاری از ناخالصی‌های مضر است و برای کاربردهای حساس مانند آنالیزهای طیف‌سنجی و کروماتوگرافی مناسب است. امروزه، زایلین مخلوط ایزومرها ACS به‌طور گسترده در تحقیقات علمی و فرآیندهای صنعتی با دقت بالا استفاده می‌شود و جایگاه خود را به‌عنوان یک ماده شیمیایی کلیدی حفظ کرده است.

ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی

زایلین مخلوط ایزومرها ACS یک مایع بی‌رنگ با بوی شیرین و معطر است که از ترکیب سه ایزومر اصلی (اورتو-زایلین، متا-زایلین و پارا-زایلین) و اغلب مقداری اتیل‌بنزن تشکیل شده است. فرمول شیمیایی آن C6H4(CH3)2 یا C8H10 است و جرم مولکولی آن ۱۰۶٫۱۶ گرم بر مول است. این ماده به دلیل ساختار آروماتیک خود، پایداری شیمیایی بالایی دارد، اما به‌شدت قابل‌اشتعال است و بخارات آن می‌توانند در دمای پایین با هوا مخلوط انفجاری تشکیل دهند.

ویژگی‌های فیزیکی

• حالت فیزیکی: مایع بی‌رنگ با ظاهری شفاف و کمی روغنی.

• چگالی: کمتر از آب (حدود ۰٫۸۶ تا ۰٫۸۸ گرم بر سانتی‌متر مکعب)، به‌طوری‌که روی آب شناور می‌ماند.

• نقطه جوش: بسته به ترکیب ایزومرها، بین ۱۳۸ تا ۱۴۴ درجه سانتی‌گراد (متا-زایلین: ۱۳۹٫۱، اورتو-زایلین: ۱۴۴٫۴، پارا-زایلین: ۱۳۸٫۴ درجه سانتی‌گراد).

• نقطه انجماد: متغیر، اما برای پارا-زایلین حدود ۱۳ درجه سانتی‌گراد و برای متا-زایلین حدود -۴۸ درجه سانتی‌گراد.

• حلالیت: نامحلول در آب، اما به‌خوبی در حلال‌های آلی مانند اتانول، دی‌اتیل‌اتر، استون، بنزن و تتراکلرید کربن حل می‌شود.

• فشار بخار: حدود ۶ تا ۸ میلی‌متر جیوه در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد، که نشان‌دهنده فراریت متوسط است.

ویژگی‌های شیمیایی

• ساختار مولکولی: زایلین از یک حلقه بنزنی با دو گروه متیل تشکیل شده است. موقعیت گروه‌های متیل (۱,۲ برای اورتو، ۱,۳ برای متا، ۱,۴ برای پارا) خواص ایزومرها را متمایز می‌کند.

• واکنش‌پذیری: به دلیل حلقه آروماتیک، زایلین در واکنش‌های الکتروفیلی مانند نیتراسیون، سولفوناسیون و هالوژناسیون شرکت می‌کند. گروه‌های متیل آن مستعد اکسیداسیون یا هالوژناسیون هستند.

• قطبیت و اسیدیته: زایلین غیرقطبی است و اسیدیته قابل‌توجهی ندارد، که آن را به یک حلال عالی برای ترکیبات غیرقطبی تبدیل می‌کند.

• پایداری: در شرایط عادی پایدار است، اما در حضور اکسیدان‌های قوی یا دمای بالا ممکن است تجزیه شود.

گرید ACS زایلین مخلوط ایزومرها با خلوص حداقل ۹۹٪ تولید می‌شود و عاری از ناخالصی‌هایی مانند آب، اسیدها، بازها و فلزات سنگین است. این ویژگی‌ها آن را برای کاربردهای دقیق، مانند کروماتوگرافی گازی و مایع، مناسب می‌سازد.

ترکیبات و ایزومرها

زایلین مخلوط ایزومرها ACS معمولاً شامل سه ایزومر اصلی و گاهی مقداری اتیل‌بنزن است. ترکیب تقریبی گرید تجاری یا آزمایشگاهی به شرح زیر است:

• متا-زایلین (m-Xylene): ۴۰ تا ۶۵٪، رایج‌ترین ایزومر در مخلوط.

• اورتو-زایلین (o-Xylene): تا ۲۰٪، برای تولید انیدرید فتالیک استفاده می‌شود.

• پارا-زایلین (p-Xylene): تا ۲۰٪، ماده اولیه کلیدی برای تولید پلی‌استر.

• اتیل‌بنزن: ۵ تا ۱۵٪، به‌عنوان ناخالصی یا جزء فرعی در مخلوط.

هر ایزومر ویژگی‌های خاص خود را دارد:

• متا-زایلین: مایع بی‌رنگ با نقطه جوش ۱۳۹٫۱ درجه سانتی‌گراد، برای تولید اسید ایزوفتالیک استفاده می‌شود.

• اورتو-زایلین: کمی روغنی‌تر، با نقطه جوش ۱۴۴٫۴ درجه سانتی‌گراد، در سنتز مواد شیمیایی مانند فتالیک انیدرید کاربرد دارد.

• پارا-زایلین: مایع شفاف با نقطه جوش ۱۳۸٫۴ درجه سانتی‌گراد، ماده اولیه تولید اسید ترفتالیک و پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) است.

گرید ACS به دلیل خلوص بالا، نسبت ایزومرها را با دقت کنترل می‌کند تا اطمینان حاصل شود که ناخالصی‌ها تأثیر منفی بر عملکرد آن در کاربردهای آزمایشگاهی ندارند. این گرید معمولاً با استفاده از فرآیندهای پیشرفته تقطیر و خالص‌سازی تولید می‌شود.

روش تولید

زایلین مخلوط ایزومرها به‌طور عمده از منابع نفتی و زغال‌سنگ تولید می‌شود. روش‌های اصلی تولید عبارت‌اند از:

1. ریفورمینگ کاتالیزوری: در این فرآیند، نفتای نفتی در حضور کاتالیزورهای فلزی (مانند پلاتین) تحت دما و فشار بالا به ترکیبات آروماتیک (BTX: بنزن، تولوئن، زایلین) تبدیل می‌شود. زایلین به‌صورت مخلوطی از ایزومرها استخراج می‌شود.

2. کربنه‌سازی زغال‌سنگ: در فرآیند تولید سوخت کک، زایلین به‌عنوان محصول جانبی از قطران زغال‌سنگ به دست می‌آید. این روش امروزه کمتر رایج است.

3. متیلاسیون بنزن و تولوئن: زایلین با افزودن گروه‌های متیل به بنزن یا تولوئن در حضور کاتالیزورهای زئولیتی تولید می‌شود.

4. پیرولیز و کراکینگ: در واحدهای الفین و استیم کراکینگ، زایلین به‌عنوان بخشی از جریان آروماتیک تولید می‌شود.

برای تولید گرید ACS، زایلین مخلوط ابتدا از طریق تقطیر جزئی از سایر آروماتیک‌ها جدا می‌شود. سپس، با استفاده از فرآیندهای پیشرفته مانند جذب فاز مایع، تبلور یا ایزومریزاسیون، ایزومرها خالص‌سازی می‌شوند تا به استانداردهای ACS برسند. این فرآیندها ناخالصی‌هایی مانند آب، ترکیبات گوگردی و فلزات سنگین را حذف می‌کنند.

کاربردها

زایلین مخلوط ایزومرها ACS به دلیل خلوص بالا، در طیف وسیعی از کاربردهای آزمایشگاهی و صنعتی استفاده می‌شود. مهم‌ترین کاربردها عبارت‌اند از:

کاربردهای آزمایشگاهی

• حلال در آنالیزهای شیمیایی: زایلین به‌عنوان حلال در کروماتوگرافی گازی و مایع برای جداسازی و شناسایی ترکیبات استفاده می‌شود.

• تهیه نمونه‌های بافت‌شناسی: در آزمایشگاه‌های پزشکی، زایلین برای پردازش بافت، رنگ‌آمیزی و پوشش اسلایدها به کار می‌رود.

• طیف‌سنجی: به دلیل خلوص بالا، زایلین ACS در طیف‌سنجی مادون قرمز (IR) و ماوراء بنفش (UV-Vis) به‌عنوان حلال مرجع استفاده می‌شود.

• سنتز شیمیایی: در واکنش‌های سنتزی، زایلین به‌عنوان محیط واکنش برای تولید ترکیبات آلی پیچیده عمل می‌کند.

کاربردهای صنعتی

• حلال در صنایع رنگ و رزین: زایلین به‌عنوان رقیق‌کننده در رنگ‌ها، لاک‌ها و رزین‌ها استفاده می‌شود و به خشک شدن یکنواخت کمک می‌کند.

• تولید پلیمرها: پارا-زایلین موجود در مخلوط برای تولید اسید ترفتالیک و پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) به کار می‌رود، که در ساخت بطری‌های پلاستیکی و الیاف پلی‌استر استفاده می‌شود.

• صنایع چاپ و لاستیک: زایلین به‌عنوان حلال در تولید جوهر چاپ و ترکیبات لاستیکی کاربرد دارد.

• تمیزکننده صنعتی: برای شست‌وشوی تجهیزات فلزی، سیلیکونی و ظروف حمل‌ونقل مانند کامیون‌ها و مخازن هواپیما استفاده می‌شود

کاربردهای  دیگر

• افزایش اکتان بنزین: زایلین به مقدار کم به بنزین اضافه می‌شود تا عدد اکتان را بهبود بخشد.

   

• دندانپزشکی: در درمان کانال ریشه (اندودنتیکس)، زایلین برای حل کردن مواد پرکننده استفاده می‌شود.

گرید ACS به دلیل خلوص بالا، به‌ویژه در کاربردهایی که دقت و نبود ناخالصی حیاتی است، ترجیح داده می‌شود.

مزایا

زایلین مخلوط ایزومرها ACS مزایای متعددی دارد که آن را به یک ماده شیمیایی پرکاربرد تبدیل کرده است:

• حلالیت عالی: زایلین با اکثر ترکیبات آلی غیرقطبی سازگار است و به‌عنوان حلال در واکنش‌ها و فرآیندهای مختلف عمل می‌کند.

• خلوص بالا در گرید ACS: این گرید عاری از ناخالصی‌هایی است که می‌توانند در آنالیزهای حساس اختلال ایجاد کنند، و برای تحقیقات علمی ایده‌آل است.

• انعطاف‌پذیری کاربرد: از آزمایشگاه‌های پزشکی تا صنایع سنگین، زایلین در طیف وسیعی از حوزه‌ها استفاده می‌شود.

• پایداری شیمیایی: ساختار آروماتیک زایلین آن را در برابر تجزیه در شرایط عادی مقاوم می‌کند.

• دسترسی آسان: زایلین به‌صورت انبوه تولید می‌شود و در بازارهای جهانی به‌راحتی در دسترس است.

• هزینه‌اثربخشی: با توجه به کاربردهای گسترده، زایلین یک حلال اقتصادی برای صنایع و آزمایشگاه‌ها است.

معایب

با وجود مزایا، زایلین مخلوط ایزومرها معایبی نیز دارد که باید در نظر گرفته شوند:

• قابلیت اشتعال بالا: زایلین به‌شدت قابل‌اشتعال است و بخارات آن می‌توانند مخلوط انفجاری تشکیل دهند.

• سمیت و خطرات سلامتی: تماس با زایلین می‌تواند باعث تحریک پوست، چشم و سیستم تنفسی شود. استنشاق طولانی‌مدت ممکن است به سیستم عصبی مرکزی آسیب برساند و علائمی مانند سردرد، سرگیجه و تهوع ایجاد کند.

• نامحلول در آب: این ویژگی استفاده از زایلین را در برخی فرآیندهای آبی محدود می‌کند.

• تأثیرات زیست‌محیطی: نشت زایلین به خاک یا آب می‌تواند آلودگی ایجاد کند و به اکوسیستم آسیب برساند.

• نیاز به نگهداری ویژه: زایلین باید در محیطی با تهویه مناسب و دور از منابع اشتعال ذخیره شود، که هزینه‌های لجستیکی را افزایش می‌دهد.

اثرات زیست‌محیطی و سلامتی

اثرات سلامتی

زایلین مخلوط ایزومرها، به‌ویژه در گرید ACS، اگرچه خلوص بالایی دارد، اما همچنان خطرات سلامتی متعددی ایجاد می‌کند:

• تماس با پوست: باعث تحریک، قرمزی و سوختگی‌های حساسی می‌شود. این اثرات معمولاً پس از یک ساعت از قطع تماس برگشت‌پذیر هستند.

• تماس با چشم: بخارات زایلین در غلظت‌های بالای ۲۰۰ ppm می‌توانند تحریک چشمی ایجاد کنند.

• استنشاق: استنشاق بخارات زایلین به سیستم عصبی مرکزی آسیب می‌رساند و علائمی مانند سردرد، گیجی، تهوع، استفراغ و در موارد شدید، از دست دادن هوشیاری را به دنبال دارد.

• بلعیدن: سمیت خفیفی از راه خوراکی دارد، اما مصرف مقادیر زیاد می‌تواند باعث مشکلات عصبی و گوارشی شود.

• قرارگیری طولانی‌مدت: ممکن است به عوارض قلبی، کلیوی یا حتی سرطان منجر شود، اگرچه شواهد قطعی در این مورد محدود است.

اثرات زیست‌محیطی

زایلین به دلیل فراریت و نامحلول بودن در آب، می‌تواند به محیط‌زیست آسیب برساند:

• آلودگی هوا: بخارات زایلین به‌عنوان یک ترکیب آلی فرار (VOC) به آلودگی هوا و تشکیل اوزون در سطح زمین کمک می‌کنند.

• آلودگی خاک و آب: نشت زایلین به خاک یا آب‌های زیرزمینی می‌تواند اکوسیستم را مختل کند، زیرا این ماده به‌کندی تجزیه می‌شود.

• تأثیر بر حیات‌وحش: تماس حیوانات با زایلین می‌تواند باعث سمیت و اختلالات رفتاری شود.

برای کاهش این اثرات، استفاده از زایلین باید با رعایت نکات ایمنی و در محیط‌های کنترل‌شده انجام شود.

ماندگاری و ذخیره‌سازی

زایلین مخلوط ایزومرها ACS در شرایط مناسب، ماندگاری طولانی دارد و به دلیل پایداری شیمیایی، به‌راحتی تجزیه نمی‌شود. با این حال، شرایط ذخیره‌سازی تأثیر زیادی بر کیفیت آن دارد:

• محیط ذخیره‌سازی: باید در ظروف دربسته، در محیطی خنک (دمای ۱۵ تا ۲۵ درجه سانتی‌گراد)، خشک و با تهویه مناسب نگهداری شود.

• دور از منابع اشتعال: به دلیل قابلیت اشتعال بالا، زایلین باید دور از شعله، جرقه و الکتریسیته ساکن ذخیره شود.

• جلوگیری از تماس با اکسیدان‌ها: زایلین با اکسیدان‌های قوی واکنش می‌دهد و ممکن است باعث آتش‌سوزی یا انفجار شود.

• ماندگاری: در شرایط ایده‌آل، زایلین ACS می‌تواند سال‌ها بدون افت کیفیت باقی بماند، اما باید به‌طور دوره‌ای بررسی شود تا از نبود ناخالصی اطمینان حاصل شود.

بسته‌بندی

زایلین مخلوط ایزومرها ACS معمولاً در بسته‌بندی‌های مقاوم و ایمن عرضه می‌شود تا از نشت و آلودگی جلوگیری شود:

• ظروف آزمایشگاهی: بطری‌های شیشه‌ای یا پلاستیکی مقاوم (مانند HDPE) با حجم ۵۰۰ میلی‌لیتر، ۱ لیتر یا ۴ لیتر، با درپوش‌های ضد نشت.

• بسته‌بندی صنعتی: بشکه‌های فلزی یا پلاستیکی ۱۹۰ تا ۲۲۰ لیتری برای استفاده‌های عمده.

• ویژگی‌های بسته‌بندی: برچسب‌های ایمنی با اطلاعات MSDS (برگه اطلاعات ایمنی)، شماره CAS (۱۳۳۰-۲۰-۷)، و هشدارهای مربوط به اشتعال و سمیت.

• حمل‌ونقل: ظروف باید مطابق با استانداردهای DOT (وزارت حمل‌ونقل) و IATA (انجمن بین‌المللی حمل‌ونقل هوایی) بسته‌بندی شوند تا ایمنی در حمل‌ونقل تضمین شود.

ویژگی‌های ظاهری

زایلین مخلوط ایزومرها ACS به‌صورت مایع بی‌رنگ و شفاف با بوی شیرین و معطر ظاهر می‌شود. این ماده کمی روغنی است و در نور مستقیم، جلوه‌ای براق دارد. بخارات آن سنگین‌تر از هوا هستند و ممکن است در محیط‌های بسته تجمع کنند. گرید ACS به دلیل خلوص بالا، عاری از ذرات معلق یا رنگ غیرعادی است و ظاهری کاملاً یکنواخت دارد.

منابع خرید

زایلین مخلوط ایزومرها ACS از تأمین‌کنندگان معتبر مواد شیمیایی قابل‌تهیه است:

• تأمین‌کنندگان بین‌المللی: شرکت‌هایی مانند Sigma-Aldrich، Merck و Thermo Fisher Scientific گرید ACS را با تضمین کیفیت عرضه می‌کنند.

• تأمین‌کنندگان داخلی: در ایران، شرکت‌هایی مانند آبتین شیمی، پیشگامان شیمی، تهران اسید و نگین تجارت شرق زایلین ACS را ارائه می‌دهند.

• فروشگاه‌های آنلاین: وب‌سایت‌هایی مانند iranemart.com و tamadkala.com امکان خرید آنلاین با تحویل سریع را فراهم می‌کنند.

• پتروشیمی‌ها: پتروشیمی‌های اصفهان، تبریز و نوری زایلین مخلوط را تولید می‌کنند، اما گرید ACS معمولاً از طریق توزیع‌کنندگان تخصصی عرضه می‌شود.

   

هنگام خرید، باید به گواهی آنالیز (COA) و انطباق با استانداردهای ACS توجه شود.

قیمت

قیمت زایلین مخلوط ایزومرها ACS به عوامل متعددی بستگی دارد:

• حجم خرید: قیمت برای مقادیر آزمایشگاهی (مثلاً ۱ لیتر) معمولاً بین ۵۰۰,۰۰۰ تا ۲,۰۰۰,۰۰۰ تومان است، در حالی که بشکه‌های صنعتی (۲۲۰ لیتر) ممکن است ۲۰ تا ۵۰ میلیون تومان هزینه داشته باشند.

• برند و تأمین‌کننده: برندهای بین‌المللی مانند Merck گران‌تر از محصولات داخلی هستند.

• نوسانات بازار: قیمت مواد پتروشیمی به نرخ ارز و قیمت نفت خام وابسته است.

• هزینه‌های حمل‌ونقل: حمل ایمن زایلین به دلیل قابلیت اشتعال، هزینه اضافی دارد.

نکات ایمنی

استفاده از زایلین مخلوط ایزومرها ACS نیازمند رعایت نکات ایمنی دقیق است:

• تجهیزات حفاظت فردی (PPE): استفاده از دستکش مقاوم، عینک ایمنی، ماسک تنفسی و لباس ضدشیمیایی ضروری است.

• تهویه مناسب: کار با زایلین باید در هود شیمیایی یا محیط با تهویه قوی انجام شود.

• جلوگیری از تماس: در صورت تماس با پوست، محل را با آب و صابون بشویید. در صورت استنشاق، فرد را به هوای آزاد منتقل کنید.

• اقدامات در صورت آتش‌سوزی: از دی‌اکسید کربن، پودر خشک یا فوم برای خاموش کردن استفاده کنید. آب ممکن است مؤثر نباشد.

• دفع ایمن: زایلین باید طبق مقررات زیست‌محیطی به‌عنوان زباله خطرناک دفع شود.

نتیجه‌گیری

زایلین مخلوط ایزومرها ACS یک ماده شیمیایی کلیدی با کاربردهای گسترده در آزمایشگاه‌ها و صنایع است. خلوص بالای این گرید، آن را برای آنالیزهای دقیق و فرآیندهای حساس مناسب می‌سازد، در حالی که ویژگی‌های حلالیت و پایداری آن، کاربردهای صنعتی متنوعی را فراهم می‌کند. با این حال، قابلیت اشتعال، سمیت و اثرات زیست‌محیطی زایلین نیازمند رعایت نکات ایمنی دقیق است. انتخاب تأمین‌کنندگان معتبر و ذخیره‌سازی مناسب، کیفیت و ایمنی این ماده را تضمین می‌کند.با توجه به اهمیت زایلین در تحقیقات و صنایع، سرمایه‌گذاری در این ماده باکیفیت می‌تواند به بهبود دقت و کارایی فرآیندها کمک کند. تأمین‌کنندگانی مانند آبتین شیمی و پیشگامان شیمی گزینه‌های قابل‌اعتمادی برای خرید زایلین ACS ارائه می‌دهند. با رعایت استانداردهای ایمنی و استفاده مسئولانه، زایلین می‌تواند به‌عنوان یک ابزار قدرتمند در پیشرفت علمی و صنعتی عمل کند. این ماده، با تاریخچه‌ای غنی و آینده‌ای روشن، همچنان یکی از ستون‌های اصلی شیمی مدرن باقی خواهد ماند.