Визначення метанолу в атмосфері

Міністерство Освіти та Науки України

Дніпропетровський Національний Університет ім.. Олеся Гончара

Факультет Біології, Екології та Медицини

Кафедра лабораторної діагностики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доклад

На тему: Визначення метанолу в атмосфері.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виконала:

Студентка гурппи БЛ-14м

Решетняк Юлія Вадимівна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дніпропетровськ

2015

 

1 . Фізико -хімічні властивості

Метанол - хімічна формула: CH4O / CH3OH .

Молекулярна маса 32.0 .

Безбарвна , легкоподвижная рідина з запахом , аналогічним запахом етилового спирту.

Температура кипіння 65 ° C

Температура плавлення - 98 ° C

Відносна щільність (вода = 1 ) : 0.79 г / мл

Тиск пару , кПа при 20 ° C :: 12.3 .

Відносна щільність пари (повітря = 1 ): 1.1 .

Відносна щільність суміші пар / повітря при 20 ° C : (повітря = 1 ) : 1.01

Температура спалаху 12 ° C :

Температура самозаймання 464 ° C :

Межі вибуховості , обсяг % в повітрі 5.5 - 44 .

Коефіцієнт розподілу октанол / вода як log Pow : - 0.82/-0.66

Метанол змішується в будь-яких співвідношеннях з водою і більшістю органічних розчинників ( наприклад) : спиртами , бензолом , ацетоном.

Показник заломлення ПД20 1,3330

В'язкість - 0.817 мПа -с .

Теплота пароутворення - 8.94 ккал / моль.

Теплота згорання: рідкого - 173.85 ккал / моль , газоподібного - 177.40 ккал / моль.

За хімічними властивостями метиловий спирт - типовий одноатомний алифатический спирт : поєднує властивості дуже слабкої підстави і ще більш слабкої кислоти .

З лужними металами реагує з виділенням водню , утворюючи метилат (наприклад , CH3ONa ) ; в реакції з кислотами утворюються складні ефіри (у присутності сильних мінеральних кислот реакція прискорюється ) , наприклад з HNO2 дає метил- нітрит CH3ONO (кількісно ), з H2SO4 при температурі нижче 100 ° C : - метілсульфат CH3OSO2OH , з карбоновими кислотами - RCOOCH3 .

При взаємодії з аміаком у присутності дегидратирующих каталізаторів метанол дає метиламин .

Він розкладається водяною парою на каталізаторі :

 

СН3ОН + Н2О = ЗН2 + СО2.

 

З повітрям утворює вибухонебезпечні суміші (температура спалаху 15,6 ° C).

 

2 . Промислове виробництво

 

Найсерйознішої екологічною проблемою стали відходи промислового виробництва метанолу. Ви вже знаєте , якої шкоди вони завдають довкіллю. В даний час робляться спроби зменшити кількість відходів , що забруднюють навколишнє середовище. З цією метою розробляються і встановлюються найскладніші фільтри , будуються дорогі очисні споруди і відстійники . Але практика показує , що вони хоч і знижують небезпеку забруднення , все-таки не вирішують проблему. Відомо , що навіть при зробленому очищенні , включаючи біологічну , усі розчинені мінеральні речовини і до 10 % органічних забруднюючих речовин залишаються в очищених стічних водах. Води такої якості можуть стати придатними для споживання тільки після багаторазового розведення чистою водою.

Очевидно , вирішення проблеми можливе при розробці та впровадженні у виробництво зовсім нових , замкнутих , безвідходних технологій . При їх застосуванні вода не буде скидатися , а буде багаторазово використовуватися в замкнутому циклі. Усі побічні продукти будуть не викидатися у вигляді відходів , а піддаватися глибокій переробці . Це створить умови для отримання додаткової потрібної людині продукції і убезпечить навколишнє середовище.

Метиловий спирт використовується в промисловості як розчинник лаків , фарб , для отримання формальдегіду , синтезу лікарських препаратів , барвників , органічних речовин. Нині застосування метанолу обмежено і встановлені суворі заходи з його зберігання перевезення . Метиловий спирт володіє антидетонаційними властивостями і входить до складу антифризів . Він є складовою частиною сурогатів алкоголю.

У органічної хімії метанол використовується як розчинник . В органічному синтезі метанол застосовують для випуску формальдегіду , формаліну , оцтової кислоти і ряду ефірів (наприклад , МТБЕ і ДМЕ ) , ​​ізопрену та ін

Найбільша його кількість йде на виробництво формальдегіду , який використовується для виробництва карбамидоформальдегидних і фенолформальдегідних смол. Значні кількості CH3OH використовують у лакофарбовій промисловості для виготовлення розчинників при виробництві лаків. Крім того , його застосовують (обмежено через гігроскопічності і відшаровування ) як добавку до рідкого палива для двигунів внутрішнього згоряння. Використовується в паливних елементах .

Завдяки високому октановим числом , що дозволяє збільшити ступінь стиснення до 16 і більшої на 20 % енергетичної потужністю заряду на основі метанолу та повітря , метанол використовується для заправки гоночних мотоциклів та автомобілів . Метанол горить у повітряному середовищі , і при його окисленні утворюється двоокис вуглецю і вода. Для отримання біодизелю рослинне масло переетеріфіціруется метанолом при температурі 60 ° C і нормальному тиску приблизно так: 1 т масла + 200 кг метанолу + гідроксид калію або натрію.

метанол отруєння хімічний токсичний

У багатьох країнах метанол застосовується як денатуруються добавки до етанолу при виробництві парфумерії . У Росії використання метанолу в споживчих товарах заборонено .

При видобутку газу гідрати можуть утворюватися в стволах свердловин , промислових комунікаціях і магістральних газопроводах . Отлагаясь на стінках труб , гідрати різко зменшують їх пропускну здатність. Для боротьби з утворенням гідратів на газових промислах вводять в свердловини і трубопроводи різні інгібітори (метиловий спирт , гліколі ) .

Отримання діметілового ефіру дегідратацією метанолу при 300-400 ° C і 2-3 МПа в присутності гетерогенних каталізаторів - алюмосилікатів - ступінь перетворення метанолу в диметиловий ефір - 60 % або цеолітів - селективність процесу близька до 100 %. Диметиловий ефір ( C2H6O ) - екологічно чисте паливо без вмісту сірки , вміст оксидів азоту у вихлопних газах на 90 % менше , ніж у бензину . Цетанове число діметілового дизеля більше 55 , при тому, що у класичного нафтового 38-53 .

Метиловий спирт - розповсюджений забруднювач водного середовища. Ця речовина є компонентом стічних вод підприємств хіміко- фармацевтичної , азотно- тутової , целюлозно -паперової промисловості . Метанол надає токсичну дію на гідробіонти :

викликає стимуляцію росту водоростей , збільшується чисельність клітин і їх розмір (укрупнення клітин є симптомом погіршення стану клітин водоростей)

чинить негативний вплив на виживання та інші показники життєдіяльності рачків , дафнії .

 

3 . Характер токсичної дії

 

Ознаки отруєння виникають звичайно через 1 год після прийому метанолу всередину. Іноді спостерігається тривалий (до 30 год) період без будь-якої симптоматики. Первинне відсутність ознак отруєння не означає , надалі не розвинеться важка інтоксикація. Симптоми з боку шлунково-кишкового тракту - нудота , блювота болі в животі і діарея. Не виключаючи геморагічний гастрит .

Сильний переважно нервовий і судинний отрута з різко вираженим кумулятивним ефектом. При отруєнні через шлунок викликає циркуляторний колапс ; недостатня насиченість крові киснем і ацидоз відіграють важливу роль в картині отруєння. Особливу токсичність М.С. зазвичай пов'язують з утворенням з нього в організмі формальдегіду і мурашиної кислоти (хоча Filinski вказує на головну роль самого М.С. , тривало циркулює в крові в незмінному вигляді). При будь-якому способі введення М.С. типові ураження зорового нерва і сітківки ока , що відзначаються як в гострих , так і при виражених хронічних отруєннях . Вважають , що утворюється в організмі формальдегід порушує окисне фосфорилювання в сітківці ока і , мабуть , гальмує гліколіз, в результаті чого виникає нестача аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). Навіть тимчасове порушення синтезу АТФ в клітині сітківки може призвести до втрати зору. Пари М.С. сильно подразнює слизові оболонки очей і дихальних шляхів. Синтетичний метанол діє подібно з метиловим спиртом , отриманим сухій перегонці дерева.

Отруєння зафіксовані при питті М.С. , денатурованого спирту і різних політур . Небезпечний прийом навіть 5-10 мл М.С. , а 30 мл можуть бути смертельні. Чутливість до М.С. навіть у одного і того ж людини дуже непостійна. Між вираженістю перших явищ і результатом отруєння звичайно зв'язку немає. У важких випадках спостерігаються різка синюха , глибоке і утруднене дихання , судоми , слабкий прискорений пульс , відсутність реакції зіниць. Смерть настає від зупинки дихання . Постраждалі , що знаходяться у створенні , скаржаться на головний біль , сильні болі у всьому тілі , в шлунку , миготіння перед очима , неясність бачення. Часто тимчасово настає поліпшення , за яким слід нове і остаточне погіршення . Незникаюче розширення зіниць вказує на можливість рецидиву або стійких розладів зору. Функціональна неповноцінність печінки не зникає з настанням клінічного одужання , яке протікає повільно.

Отруєння при вдиханні парів рідкісні. В описі випадку симптоми : запаморочення , нудота , відчуття " сірого туману " перед очима , різке зниження гостроти зору , збільшення печінки Клінічне одужання сталося на 20 -й день інтенсивного лікування . Зазвичай вдихання високих концентрацій М.С. перешкоджає викликаного їм подразнення дихальних шляхів і кон'юнктиви. Отруєння найчастіше розвивається протягом тижнів або місяців , хоча описаний випадок непритомності . У 30 робочих з подальшою різкою головним болем , нудотою , сп'янінням і раннім ослабленням зору. Причина отруєння - витік ацетону з 5% М.С. , але основну роль , очевидно , грав ацетон , а М.С. викликав подальше порушення зору .

Ранні симптоми хронічного отруєння: концентричне звуження меж кольорового зору , наростаюче зі стажем , зміна електроретинограми , блідість або атрофія зорового нерва , набряк , звуження артерій та розширення вен сітківки , гіперемія судинної оболонки ока. Ослаблена реакція зіниць на світло. У осіб з хронічною інтоксикацією М.С. у виробничих умовах зміна білковоутворюючу функції печінки. У крові - тромбопения ; зміна рівня холестерину. Суб'єктивно : швидка стомленість , головний біль у другій половині дня , дратівливість , плаксивість , біль у правому підребер'ї. При малих концентраціях отруєння розвивається поступово і характеризується роздратуванням слизових оболонок , приватними захворюваннями дихальних шляхів , головними болями , дзвоном у вухах , невритами і розладами зору. Порогова концентрація М.С. , діюча рефлекторно на електричну активність головного мозку , нижче порога нюхового відчуття: перше - 0.00146мг / л , а друга - від 0.0041 до 0.011 мг / л.

Отруєння при попаданні на шкіру зазвичай відбуваються при одночасному вдиханні парів . Описаний випадок отруєння маляра , пролив М.С. на ноги ( промочив одяг і чоботи ) і продовжував працювати в цьому одязі . Осліп через кілька днів.

 

4 . Параметри токсикометрії

 

Гранично допустима концентрація метанолу :

в повітрі робочої зони ПДКрз = 5мг/м3 , середньодобова концентрація ПДКсс = 0.5 мг/м3 , максимально разова концентрація ПДКмр = 1мг/м3 ;

у стічних водах , що надходять на споруди біохімічної очистки ГДК = 200 мг / л;

у воді водойми , використаного для рибогосподарських цілей ПДКвр = 0.1 мг / л;

у воді ПДКв = 3 мг / л;

Летальна концентрація ( ЛК50 ) = 30 мг / л живої маси.

Летальна концентрація : = 800 мг / л;

Летальна концентрація (без попереднього прийняття етанолу) = 100 мг / л.

Летальна доза ( ЛД50 ) = 30мг/кг/2ч .

Летальна доза = 350 мг / кг.

Летальна доза ( при вживанні всередину ) = 100 мл .

 

5 . Хімічний механізм токсичної  дії

 

Чистий М.С. діє слабко; неочищений деревний спирт подразнює шкіру через наявність у ньому домішок неграничних спиртів , альдегідів і т.д.

М.С. був виявлений у видихуваному повітрі декількох здорових , що не мають з ним контакту людей; висловлено пропозицію , що він може бути продуктом нормального обміну .

Концентрація М.С. в крові в 23 летальних випадках коливалася від 51 до 27 мг . Токсична концентрація в крові - 300 мг / л. Розподіл в тканинах залежить від вмісту в них води: найменша концентрація в кістковому мозку і жирі. Окислення М.С. каталізують алкогольдегидрогеназа , каталізу і мікросомальні ферменти печінки. Схема окислення: М. С? формальдегід ? мурашина кислота ? Н2О + СО2. Окислення формальдегіду в мурашину кислоту відбувається настільки швидко , що визначити його в організмі часто не вдається: мурашина кислота легко виявляється в крові та сечі. Швидкість окислення М. С.25 мг / кг / год . Виділення М.С. відбувається з повітрям, що видихається ( ~ 50-70 %) і з сечею (1-10% ) ; мурашина кислота виводиться з сечею в кількості 5-9% від надійшла дози . Зміст М.С. в нормі мізерно і тому можна обмежитися якісної пробою . Визначення мурашиної кислоти в крові та сечі і відбуваються обов'язково кількісно , так як ця кислота - природний метаболіт.

 

6 . Характер токсичної дії на  живі організми , рослини і інші  складові екосистем

 

При 2 -годинний експлуатації бічне положення викликає у білих мишей концентрація 120 мг / л , при 4 -годинний - 40 мг / л. Однак тварини можуть загинути в наступні дні і при значно менших концентраціях , при 2 -годинний досить 50-60 мг / л. При вдиханні ~ 1,3 мг / л частина мишей гине після декількох отруєнь . У білих щурів , 3 місяці по 12 год на добу вдихали 0.05 мг / л М.С. , на 8-10 тижні відзначено порушення хронаксіі м'язів , а також ураження слизової трахеї і бронхів , дистрофічні зміни в клітинах кори головного мозку. При тому ж режимі і концентрації 0.0018 мг / л змін не виявлено. Кролики , особливо чорні , менш чутливі. При експозиції 40 хв і концентрації 2.5-5 мг / л тільки підвищення збудливості центральної нервової системи. У собак щоденні 8 -годинні отруєння 0.59-0.66 мг / л не спричинили вловимих наслідків , як і вдихання 13.1 мг / л по 3 хв на годину , 8 год щодня протягом 100 днів. В обох випадків в крові було виявлено 6.5 - 14мг % М.С. При тривалій дії на тварин найбільш ранній симптом - розширення зіниць. Пізніше важкі ураження зору і сліпота , уражаються багато видів тварин ( мавпи , миші , щури , кролі) . Значні ураження також черепно -мозкових і периферичних нервів. Після 7 місяців впливу парів М.С. (по 4 год в день ) навіть при концентрації 0.01 мг / л достовірно розрізняється швидкість зорового сприйняття ( ретінокортікальное час) у контрольних і піддослідних тварин ; різниця зникла через місяць відпочинку останніх. Без урахування змін в зоровому аналізаторі , недіючої концентрацією (приблизно в тих же умовах ) є 0.011 мг / л , а при введенні per os щоденна доза 0.15 мг / кг. Надходження М.С. одночасно обома шляхами в ті ж терміни викликало зміна умовних рефлексів ; але при зниженні концентрації і дози вдвічі за той же термін ніяких зрушень не відзначено. Смертельні дози М.С. гризунів і собак в 6-10 разів вище , ніж для мавп і людини.