Нафтенат меди - Copper naphthenate

Нафтенат меди
Имена
Имена ИЮПАК
Медная соль
Нафтеновая кислота
Другие имена
QNAP, Кунапсол, CuNap, Купринол
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard100.014.234 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 29-003-00-5
Номер RTECS
  • QK9100000
UNII
Характеристики
CuCпЧАС2п-zО4
п: 10-24; z: 0, 1, 2
Молярная масса~346-782
ВнешностьСине-зеленое аморфное твердое вещество
или вязкая жидкость. Всегда сформулирован
в виде жидкого раствора или эмульсии.
Плотность1,055 г / см3
(1,02 г / см3 в виде 8% раствора Cu в дизельном топливе №2)
Точка кипенияНе летучие:> 100 ° C (212 ° F, 373 K)
По существу нерастворим; 46 мг / л
Опасности
точка возгорания> 37,8 ° С (100,0 ° F, 310,9 К)
как раствор в уайт-спирите
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Нафтенат меди это медь соль из нафтеновая кислота. Нафтеновая кислота - это термин, обычно используемый в нефтяной промышленности для обозначения всех карбоновых кислот, встречающихся в природе в сырой нефти. Нафтеновые кислоты - это в первую очередь циклоалифатические карбоновые кислоты с 10-24 или более атомами углерода, хотя также присутствуют значительные количества нециклических, ароматических и содержащих гетероатомы карбоновых кислот. Нафтенат меди наиболее широко используется для консервации древесины и для защиты других целлюлозных материалов, таких как ткани и веревки, от повреждения грибками гниения и насекомыми. Другой металл нафтенаты используются как осушители краски, усилители адгезии резины, присадки к смазочным материалам и катализаторы, где требуется растворимость в масле.

Сочинение

Нафтеновая кислота представляет собой сложную группу карбоновых кислот с общей формулой CпЧАС2n-zО2 где n обозначает число атомов углерода, а z обозначает дефицит водорода в результате образования кольца. Нафтеновые кислоты естественным образом присутствуют в сырой нефти в различных концентрациях, и их состав зависит от состава сырой нефти и условий во время переработки.[1] Сырая нефть с общим кислотным числом (ОКЧ) всего 0,5 мг КОН / г кислоты или нефтяные фракции, превышающие примерно 1,0 мг КОН / г нефти, обычно квалифицируются как высококислотная нефть или нефть. При уровне ОКЧ 1,0 мг / г кислая сырая нефть начинает сильно обесцениваться в стоимости и поэтому называется альтернативной нефтью.[2] Товарные сорта нафтеновой кислоты чаще всего извлекаются из керосина / реактивного топлива и дизельных фракций, где проявляется их коррозионная активность.[3] а негативное воздействие на горящие качества требует их устранения. Нафтеновые кислоты также являются основным загрязнителем воды, образующейся при добыче нефти из Нефтяные пески Атабаски.[4][5]

Нафтенаты металлов

Соли металлов нафтеновых кислот, которые называются нафтенатами, широко используются в качестве гидрофобных источников ионов металлов в самых разных областях.[3][6] У них формула М (нафтенат)2, или M3О (нафтенат)6 для основных оксидов. Нафтенаты металлов не имеют четкого определения в общепринятом химическом смысле, потому что они представляют собой сложную смесь, а не конкретный отдельный компонент, структуру или формулу. Нафтенат меди имеет общую формулу Cu (RCOO)п, куда п обычно составляет 2. Структура, предложенная для димеров меди с карбоксилатным мостиком, показана на фиг. 1, где R представляет собой алкильный, циклоалкильный и арильный компоненты нафтенатного фрагмента, аналогичный RCOOH для карбоновых кислот.

Сложная смесь и гидрофобная природа нафтеновой кислоты позволяет нафтенатам металлов быть хорошо растворимыми в органических средах, таких как углеводороды на нефтяной основе, часто намного лучше, чем одиночные изомерные карбоксилаты, такие как ацетаты и стеараты металлов. Это свойство используется в их промышленных приложениях, где они используются в качестве маслосодержащих моющие средства, смазочные материалы, ингибиторы коррозии, присадки к топливу и смазочным маслам, консерванты для древесины, инсектициды, фунгициды, акарициды, смачивающие агенты, осушители масла (осушители), используемые в масляных красках и обработке деревянных поверхностей. Промышленно применимые нафтенаты металлов включают нафтенаты алюминия, бария, кальция, кобальта, меди, железа, свинца, магния, марганца, никеля, калия, ванадия, цинка и циркония.[1]

Подготовка и свойства

Нафтенат меди можно синтезировать любым из трех способов, но преобладающим коммерческим процессом является сплавление нафтеновой кислоты с соединениями меди (II), такими как основной карбонат меди, гидрат меди или гидроксид меди.[7] Последние два реагента образуют только воду в качестве побочного продукта, в то время как первый генерирует воду и диоксид углерода. Менее широко используемые процессы включают реакцию двойного разложения, когда водные неорганические соли меди, такие как сульфат меди, взаимодействуют со стехиометрическими количествами солей щелочных металлов и нафтеновой кислоты, таких как нафтенат натрия или калия, в водных растворах. В этой реакции образуется водный рассол, такой как сульфат натрия, в качестве побочного продукта реакции. Прямая металлическая реакция металлической меди с нафтеновой кислотой была коммерчески использована, но требует жестких условий реакции и приводит к образованию чрезмерных примесей.[8] Менее распространенные методы синтеза включают реакцию ацетата меди с нафтеновой кислотой,[9] который производит уксусную кислоту как побочный продукт, и электрохимически с использованием медных электродов.[10]

Чистый нафтенат меди представляет собой темно-зеленое аморфное стеклообразное твердое вещество, пасту или вязкую жидкость, свободно растворимую в различных органических растворителях, включая уайт-спирит, дизельное топливо и другие жидкие топлива, а также смеси креозота и нефти. Нафтенат меди, не содержащий каких-либо растворителей, имеет содержание меди в диапазоне 10-13% по массе в зависимости от кислотного числа / молекулярной массы используемой нафтеновой кислоты. Свойства растворов для обработки нафтената меди зависят от типа масла, используемого в качестве носителя. Нафтенат меди, продаваемый для обработки древесины под давлением, обычно поставляется в виде 8% -ного концентрата меди (как металла) для разбавления до 0,5-1,5% -ного содержания меди (как металла) в обрабатывающих растворах. Нафтенат меди, продаваемый в розницу для потребительского использования, обычно представляет собой 1% -ный или 2% -ный раствор меди в уайт-спирите или других подобных растворителях. Составы нафтената меди на водной основе также доступны в виде 5% -ного концентрата меди (как металла) и используются после дальнейшего разбавления водой.

Консервант для древесины и другие применения

Нафтенат меди является активным ингредиентом, который в основном используется при промышленной и коммерческой консервации древесины для обработки без давления (погружение / кисть / распыление) и обработки под давлением (вакуум / полная ячейка) для защиты от грибковой гнили, гниения, термитов и древоточцев в незавершенной продукции. дерево и различные деревянные изделия. Этот консервант также используется для восстановительной обработки опор в процессе эксплуатации, включая внутренние / внешние поверхности на уровне земли или ниже уровня земли, с помощью кисти / шпателя, механического впрыска или бинта. Дерево, обработанное нафтенатом меди, предназначено для наружных работ над землей, при контакте с землей, под землей и при контакте с пресной водой. Нафтенат меди также используется в качестве защитного консерванта для обработки поверхности при нанесении на голую выдержанную древесину. Для этого он доступен для широкой публики и продается потребителям без рецепта в качестве защитных покрытий для древесины и водоотталкивающих средств.[11]

Нафтенат меди коммерчески производится и используется в промышленности в качестве консерванта древесины с момента его первого применения в Европе в 1889 году.[12] Как правило, в его состав входят углеводородные растворители, такие как дизельное топливо, тяжелое жидкое топливо или уайт-спирит, хотя составы на водной основе также используются для сохранения габаритных пиломатериалов и в приложениях, не работающих под давлением, таких как деревянная кровля и черепица. Нафтенат меди в масле является сильнодействующим консервантом для древесины, используемым для строительных столбов, железнодорожных шпал и мостов, строительства дорог, таких как столбы и ограждения, столбы ограждений и сваи.

В дополнение к широкой эффективности против грибков гниения и разрушающих древесину насекомых, его низкая токсичность для млекопитающих является ключевой причиной, по которой нафтенат меди получил признание на рынке в качестве доказанного эффективного консерванта древесины, который специально разработан и широко используется по экологическим причинам коммунальными предприятиями и железными дорогами в качестве средства защиты. менее токсичная альтернатива креозоту, пентахлорфенолу и мышьякам в опорах, шпалах и мостовых балках.[12] В отличие от креозота, пентахлорфенола и консервантов, содержащих мышьяк, нафтенат меди был классифицирован Агентством по охране окружающей среды США как пестицид «общего назначения» (а не «ограниченного использования») из-за его относительно доброкачественного профиля токсичности, т. Е. Его использование и применение не разрешено только обученным и сертифицированным специалистам или под их непосредственным контролем. Таким образом, нафтенат меди доступен без рецепта в готовых к использованию составах для бытового / бытового использования. Он также используется без давления для консервирования тканей и веревок, и широко используется для восстановительной обработки опор в эксплуатации и для обработки концевых порезов, отверстий и других повреждений поверхности обработанной древесины. Нафтенат меди в составах на масляной и водной основе был принят Американской ассоциацией защиты древесины в качестве консерванта для древесины, стандартизированного AWPA.

Коммерческое применение для тяжелых грузов, таких как столбы, галстуки и бревна, преимущественно осуществляется путем обработки давлением. Также использовались методы без давления, такие как термическое (без давления) погружение опор электросети от стыка до уровня выше уровня земли, особенно для естественно прочных пород, таких как красный кедр западный. Потребительские методы нанесения включают окунание, кисть или распыление; конкретные указания по применению указаны на этикетке пестицида на контейнере. Цвет древесины, обработанной CuN, может варьироваться от светло-коричнево-зеленого до темно-коричневого в зависимости от типа масла и процесса обработки. Воздействие солнечного света со временем придает дереву средне-коричневый цвет.

Нафтенат меди также используется в качестве противомикробного активного ингредиента и сушильного агента в одобренных FDA средствах для лечения копытной молочницы для лошадей. В качестве инертного ингредиента нафтенат меди используется в основном в составах инсектицидов и нематицидов при нанесении на почву и / или выращивание сельскохозяйственных культур (до образования съедобных частей). Нафтенаты металлов используются в качестве осушителей добавок в алкидных красках. Они увеличивают скорость высыхания нанесенной краски на поверхность.[13]

Нормативный статус и экологические аспекты

Основная статья: Антимикробные свойства меди

Антимикробные свойства соединений меди давно используются в качестве пестицидов из-за их широкой активности против различных грибков гниения и насекомых-разрушителей древесины, включая термитов.[14][15] Нафтенат меди, используемый в качестве консерванта для древесины и других целлюлозных материалов, таких как хлопчатобумажная ткань и веревки, по определению является пестицидом и, следовательно, должен быть зарегистрирован в Агентстве по охране окружающей среды США (EPA). Нафтенат меди был зарегистрирован в EPA с 29 октября 1951 года. Код EPA PC для нафтената меди - 23102, и зарегистрированные пестицидные продукты можно искать под этим кодом PC на http://ppis.ceris.purdue.edu/. Нафтенат меди классифицируется Агентством по охране окружающей среды как пестицид общего назначения (т. Е. Неограниченное использование) в силу его относительно мягкого профиля токсичности.[11] Нафтенат меди является единственным консервантом для древесины неограниченного использования, широко используемым для "тяжелых" товаров, таких как опоры, железнодорожные шпалы и пиломатериалы, сваи и столбы ограждений. Общая классификация использования также позволяет продавать нафтенат меди без рецепта для потребительских целей, таких как обработанная древесина для заборов и настилов, а также для нанесения кистью для торцевых разрезов и других областей, где незащищенная древесина может подвергаться нападению насекомых или гниению. Продукты, составленные или переупакованные из этих составов, должны иметь маркировку «Только для наружного использования». Обработанные древесные материалы, консервированные консервантами на основе соли нафтената меди, предназначены только для наружного применения; установка и использование в помещении не допускаются.

Нафтенат меди, как и все карбоксилаты металлов, легко диссоциирует на свободный металл и свободную кислоту в обратимом процессе, где доля присутствующей диссоциированной соли зависит от pH и pKa (константы диссоциации). Степень диссоциации влияет на поведение вещества в окружающей среде, поскольку свободная кислота (нафтеновая кислота) и соответствующий свободный металл (медь) имеют другие характеристики растворимости, адсорбции и токсичности, чем недиссоциированная соль. Карбоксилатные соли обнаруживаются как частично диссоциированные продукты в окружающей среде при pH, близком к нейтральному; в средах с низким pH, таких как пищеварительный тракт (например, pH 1,2), будет происходить полная диссоциация карбоксилатов металлов. Нафтеновая кислота является биоразлагаемой; Местные бактерии, присутствующие в хвостах нефтеносных песков, могут использовать нафтеновую кислоту в качестве единственного источника углерода, превращая около 50% углерода в диоксид углерода.[16]

Нафтенат меди не указан как опасный загрязнитель воздуха или репродуктивный токсин, не содержит перечисленных канцерогенов и проявляет низкую токсичность для млекопитающих при оральном, кожном и ингаляционном путях воздействия.[17] Как и в случае со всеми другими видами консервативной обработки, древесина, обработанная нафтенатом меди, не считается опасными отходами. В отличие от других сильнодействующих консервантов для древесины, использование которых ограничено пестицидами, ни нафтенат меди, ни отходы обработки древесины нафтенатом меди не входят в список опасных отходов.

Рекомендации

  1. ^ а б Джеймс Брайент, Питер Весснер, Мэри Дойл (1995). «Нафтеновая кислота» в Kirk-Othmer, ed. Энциклопедия химической технологии 4-е изд. 16: 1017-1029.
  2. ^ Цин, В. (2010). «Переработка нефти с высоким ОКЧ: Часть 1». Цифровая переработка.
  3. ^ а б Анджело Нора, Альфред Щепанек, Гюнтер Кенен, «Металлическое мыло» в Энциклопедия промышленной химии Ульмана, 2005, Wiley-VCH, Weinheim. Дои: 10.1002 / 14356007.a16_361
  4. ^ Винсент В. Роджерс, Карстен Либер и Майкл Д. Маккиннон (август 2002 г.). «Выделение и характеристика нафтеновых кислот из воды хвостохранилища нефтеносных песков Атабаски». Атмосфера 48 (5): 519–527. Дои: 10.1016 / S0045-6535 (02) 00133-9.
  5. ^ Аллен, Э. В. (2008). «Очистка технологической воды в промышленности нефтеносных песков Канады: I. Целевые загрязнители и цели очистки» (PDF). Журнал экологической инженерии и науки 7 (2): 123–138. Дои: 10.1139 / S07-038
  6. ^ М. Ландау. 1993. «Осушители и металлические мыла», в J. Kroschwitz, ed., Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера. Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. Vol. 8. С. 432-445. DOI: 10.1002 / 0471238961.0418090512011404.a01.
  7. ^ М. Х. Фриман. 2010. «Древесина, обработанная нафтенатом меди и нафтенатом меди - обзор и обновление», в Х. М. Барнсе, изд., Материалы конференции и выставки «Юго-восточный полюс энергоснабжения» 2010 г., 21–23 февраля 2010 г., Мемфис, Теннесси.
  8. ^ Р. К. Мехротра и Р. Бора (1983). Карбоксилаты металлов, Academic Press, Нью-Йорк
  9. ^ К. Х. Йодер, В. Д. Смит, В. Л. Католик, К. Р. Гесс, М. В. Томсен, К. С. Йодер и Э. Р. Баллок. 1995. Синтез и анализ карбоксилатов меди (11). J. Chem. Образовательный. 72(3), 267-269.
  10. ^ К. Кушнер, Р. Э. Спенглер, Р. А. Салазар-младший и Дж. Дж. Лаговски. 2006. Возвращение к синтезу карбоксилатов меди (II). J. Chem. Образовательный. 83(7), 1042-1045.
  11. ^ а б Агентство по охране окружающей среды США. 2010. Резюме данных о химии продукта, состоянии окружающей среды и экотоксичности для нафтената меди и солей нафтената цинка. 26 июля 2010 г.
  12. ^ а б Дж. А. Бриент и М. Х. Фриман. 2012. Обработка деревянных опор нафтенатом меди - обзор и обновление. Международная исследовательская группа по сохранению древесины, номер документа IRG / WP 12-30600, Стокгольм, Швеция.
  13. ^ Агентство по охране окружающей среды США. 2006. Переоценка одного исключения из требования о допуске для нафтената меди (Рег. CAS № 1338-02-9). 27 июня 2006 г.
  14. ^ Д. Д. Николас, W.P. Генри и Р. К. Васишт. 1977 г. "Роль меди в сохранении древесины", в H. W. Richardson, ed. Справочник по соединениям меди и их применению. Марсель Деккер, Инк., Нью-Йорк. п. 171.
  15. ^ Dollwet, H.H.A. и Соренсон, Дж. 1985. Историческое использование соединений меди в медицине. Микроэлементы в медицине, Vol. 2, № 2, с. 80–87.
  16. ^ Д. К. Херман, П. М. Федорак, М. Д. Маккиннон и Дж. В. Костертон. 1994. Биоразложение нафтеновых кислот микробными популяциями, характерными для хвостов нефтеносных песков. Может. J. Microbiol. 40, 467-477.
  17. ^ Национальная медицинская библиотека. 2011. Сеть токсикологических данных - BrientSlaveSlavhevaБаза данных по опасным веществам. http://toxnet.nlm.nih.gov/cgi-bin/sis/search/a?dbs+hsdb:@term+@DOCNO+245

Смотрите также