تری کلرواتیلن چیست و چه کاربردهایی دارد؟

تری کلرواتیلن (C2HCl3) که با نام اختصاری TCE نیز شناخته می شود یک هالو کربن است که به عنوان حلال صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

تری کلرواتیلن یک مایع بی رنگ، فرار، غیر قابل اشتعال و با بوی شیرین است که در حجم بالا برای کاربردهای تجاری تولید می شود.در حال حاضر آب های زیرزمینی و آب آشامیدنی به این ماده شیمیایی آلوده شده اند و نگرانی های در رابطه با عوارض تری کلرواتیلن برای انسان ها و حیوانات وجود دارد.

تری کلرواتیلن با اختصارات صنعتی شامل TCE، trichlor، Trike، Tricky و tri نیز شناخته می شود و با انواع مختلف نام های تجاری مانند Trimar و Trilene به فروش می رسد. این ماده کاربرد فراوانی به عنوان یک داروی بیهوشی فرار دارد و به عنوان ضد درد زایمان استنشاقی در میلیون ها بیمار استفاده می شود.قیمت تری کلرو اتیلن بر اساس نوع آن متفاوت است و به عنوان مثال قیمت خرید و فروش تری کلرو اتیلن صنعتی با گرید دارویی آن متفاوت است.

تری کلرواتیلن وقتی وارد اتمسفر می شود توسط رادیکال های هیدروکسیل تجزیه شده و نیمه عمر کوتاهی دارد. اما در خاک و آب نسبتا پایدار است و به آرامی تجزیه می شود. این ماده پس از آلوده کردن خاک و آب های زیر زمینی به آرامی تبخیر شده و مجدد وارد اتمسفر می شود.

حقایقی در مورد تری کلرواتیلن:
در ابتدا تصور می شد که این ماده سمیت کبدی کمتری نسبت به کلروفرم دارد ولی به زودی مشخص شد که استفاده از TCE باعث آریتمی قلبی شده و فراریت کم و حلالیت بالا باعث جلوگیری از القای بیهوشی سریع شده و باعث اختلالات عصبی طولانی مدت و سمیت کبدی می شود.

معرفی هالوتان در سال 1956 استفاده از TCE به عنوان بیهوشی عمومی را بسیار کاهش داد. ولی این ماده هنوز به عنوان مسکن استنشاق در زایمان می شد که با شواهدی از سمیت جنین و نگرانی از نظر سرطان زایی آن کاربرد آن در کشورهای پیشرفته تا دهه 1980 منسوخ شد.

استفاده از تری کلرواتیلن در صنایع غذایی و دارویی از دهه 1970 به دلیل نگرانی در مورد سمیت آن در بسیاری از دنیا ممنوع شده است. این قانون جایگزین تری کلرواتیلن در بسیاری از فرآیندهای اروپا شده است زیرا این ماده شیمیایی به عنوان ماده سرطان زا R45 طبقه بندی شد.

آلودگی آب های زیرزمینی توسط TCE به یک نگرانی مهم زیست محیطی برای قرار گرفتن انسان در معرض آن تبدیل شده است. نتایج مطالعات به طور رسمی این ماده شیمیایی را به عنوان یک ماده سرطان زا برای انسان و یک خطر سلامتی غیر سرطان زا توصیف کرده است. در یک بررسی سم شناسی که در سال 2011 توسط EPA انجام شد، تری کلرواتیلن به عنوان یک ماده سرطان زا شناخته شده است.

کاربرد تری کلرواتیلن در صنایع مختلف:
تری کلرواتیلن (TCE) به عنوان یک حلال برای چربی زدایی قطعات فلزی در هنگام تولید انواع محصولات استفاده می شود. این ماده را می توان در محصولات مصرفی، از جمله برخی از پرداخت کننده های چوب، چسب ها، پاک کننده های رنگ و پاک کننده های لکه یافت.

TCE همچنین می تواند در ساخت سایر مواد شیمیایی نیز مورد استفاده قرار گیرد. لازم به ذکر است که با وجود استفاده گسترده از این ترکیب به عنوان چربی زدای فلزات، تری کلرواتیلن خود در اثر قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در برابر فلز ناپایدار است.

تری کلرواتیلن به عنوان یک حلال جهت استخراج گریس ها، روغن ها، چربی ها و موم ها مورد استفاده قرار می گیرد. تری کلرواتیلن در صنعت نساجی برای تمیز کردن پنبه، پشم و سایر پارچه ها کاربرد دارد و به عنوان یکی از اجزاء چسب ها، روان کننده ها، رنگ ها، لاک ها، سموم دفع آفات و پاک کننده های سرد فلز استفاده می شود.

این ماده در تولید هیدروفلوروکربن برای مبردها استفاده می شود و به عنوان یک حلال برای حذف چربی از قطعات فلزی کاربرد گسترده ای دارد. تری کلرواتیلن برای حذف لکه ها در خشک شویی نیز مورد استفاده قرار می گیرد و معمولا توسط افراد برای مصارف خانگی خریداری می شود. این ماده همچنین به عنوان یک ماده بیهوشی استنشاقی کاربرد دارد و میلیون ها بیمار قبل از عمل جراحی با این ماده بیهوش می شوند.

روش تولید تری کلرواتیلن:
قبل از اوایل دهه 1970 این ماده شیمیایی بیشتر طی یک فرآیند دو مرحله ای از استیلن تولید می شد. به این ترتیب که ابتدا استیلن با استفاده از کاتالیزور کلرید فریک در دمای 90 درجه سانتی گراد با کلر تحت تیمار قرار می گرفت و 1، 1، 2، 2-تتراکلرو اتیان تولید می شد.(HC≡CH + 2 Cl2 → Cl2CHCHCl2)

سپس 1، 1، 2، 2-تتراکلرواتان را هیدروکلره کرده و تری کلرواتیلن می دهد. این کار را می توان با محلول آبی هیدروکسید کلسیم انجام داد(2Cl2CHCHCl2 + Ca (OH) 2 → 2 ClCH = CCl2 + CaCl2 + 2 H2O)

یا در مرحله بخار با گرم کردن آن تا 300-500 درجه سانتیگراد روی یک کاتالیزور کلرید باریم یا کلرید کلسیم(Cl2CHCHCl2 → ClCH = CCl2 + HCl)

با این حال امروزه بیشتر تری کلرواتیلن از اتیلن تولید می شود. به این ترتیب که ابتدا اتیلن از طریق کاتالیزور کلرید فریک کلر می شود تا 1، 2-دی کلرواتان تولید شود.(CH2 = CH2 + Cl2 → ClCH2CH2Cl)

هنگامی که با کلر اضافی در حدود 400 درجه سانتی گراد گرم می شود، 1، 2-دی کلرواتان به تری کلرواتیلن تبدیل می شود(ClCH2CH2Cl + 2 Cl2 → ClCH = CCl2 + 3 HCl)

این واکنش را می توان با مواد مختلف کاتالیز کرد که متداول ترین آنها مخلوطی از کلرید پتاسیم و کلرید آلومینیوم است. با این وجود می توان از اشکال مختلف کربن متخلخل نیز استفاده کرد. این واکنش تتراکلرو اتیلن را به عنوان محصول جانبی تولید می کند و بسته به مقدار کلر وارد شده به واکنش، تتراکلر اتیلن حتی می تواند محصول اصلی باشد. به طور معمول تری کلرواتیلن و تتراکلر اتیلن با هم جمع می شوند و سپس با تقطیر جدا می شوند.

راههای مواجه انسان با تری کلرو اتیلن:
انسان ها به روش های مختلفی در معرض تری کلرواتیلن قرار می گیرند زیرا این ماده می تواند در محلی که استفاده می شود وارد هوا، آب و خاک شود. این ماده مدت زیادی در محیط زیست ماندگار است و از داخل خاک به سرعت وارد آب های زیرزمینی می شود و چاه های آب را آلوده می کند.
انسان ها بیشتر از طریق استنشاق هوا، نوشیدن آب و مصرف غذاهایی فرآوری شده با این ماده، در معرض آلودگی هستند.

این ماده شیمیایی به راحتی از ریه ها جذب خون شده و به سرعت به بافت های مختلف بدن منتقل می شود. محل اصلی توزیع این ماده بافت چربی و کبد است. سمیت این ماده بیشتر بر روی کبد اعمال می شود اما اطلاعات در این زمینه برای انسان ها محدود است.

کبد شما سطح بالایی از تری کلرواتیلن را به سایر مواد شیمیایی تغییر می دهد ولی وقتی در معرض مقدار زیادی از این ماده قرار می گیرید مقداری از آن در بافت چربی ذخیره می شود که با کاهش دریافت آن به تدریج تجزیه و از بدن دفع می شود.

اثرات فیزیولوژیک تری کلرواتیلن:
بیشتر مواردی که در مورد اثرات تری کلرواتیلن بر سلامت انسان شناخته شده است به دلیل مواجهه شغلی است. فراتر از تأثیر بر سیستم عصبی مرکزی، قرار گرفتن در معرض محلول تری کلرواتیلن با اثرات سمی در کبد و کلیه همراه بوده است. با گذشت زمان، محدودیت های قرار گرفتن در معرض تری کلرواتیلن سخت تر شده است و در نتیجه اکنون کنترل شدید تهویه و استفاده از تجهیزات محافظ شخصی توسط کارگران انجام می شود.

تحقیقات انجام شده در روش سنجش سرطان توسط انستیتوی ملی سرطان (بعداً برنامه ملی سم شناسی) نشان داد که قرار گرفتن در معرض تری کلرواتیلن در حیوانات سرطان زا است، در موش ها سرطان کبد و سرطان کلیه ایجاد می کند.

یازدهمین گزارش برنامه ملی سم شناسی در مورد مواد سرطان زا، بر اساس شواهد محدودی از سرطان زایی از مطالعات انجام شده بر روی انسان و شواهد کافی از سرطان زایی از مطالعات انجام شده بر روی حیوانات تجربی، تری کلرواتیلن را به عنوان " یک ماده سرطان زای انسانی" دسته بندی می کند.

عوارض تری کلرواتیلن:
مطالعات مختلف نشان داده است مصرف تری کلرواتیلن می تواند خطر ابتلا به سرطان کلیه را در افراد افزایش دهد و بررسی ها نشان می دهد که این ماده می تواند تومور زا باشد. این ماده با تماس پوستی از طریق آب آلوده و همچنین با لمس خاک آلوده می تواند وارد بدن شود.

بنابراین برای کاهش مواجهه با تری کلرواتیلن، خصوصا کارگران و کارفرمایان باید بهداشت حرفه ای را در محل کار رعایت کرده و با پوشیدن وسایل محافظتی تماس با آن را به حداقل برسانند.

افراد عادی نیز می توانند با خواندن برچسب محصولات غذایی، مصرف کمتر خوراکی های فراوری شده و رعایت نکات ایمنی خصوصا در مناطق صنعتی، دریافت تری کلرواتیلن را به حداقل برسانند تا در معرض عوارض حاصل از آن قرار نگیرند.

روش های کاهش تولید و حذف تری کلرواتیلن:
در زمان های اخیر، کاهش قابل توجهی در تولید تولید تری کلرواتیلن وجود داشته است. گزینه های مختلفی برای استفاده در چربی زدایی فلزات وجود دارد، هیدروکربن های آلیفاتیک کلر شده در اکثر صنایع به تدریج از بین رفته اند زیرا این امر می تواند اثرات جبران ناپذیری بر سلامتی و مسئولیت قانونی ناشی از آن داشته باشد.

ارتش ایالات متحده با خرید تنها 11 گالن در سال 2005 عملاً استفاده از این ماده شیمیایی را کاهش داده است. از سال 2006 حدود 100 تن آن سالانه در ایالات متحده استفاده می شود. تحقیقات اخیر به جای حذف برای تصفیه و دفع خارج از محل، بر اصلاح محلول تری کلرواتیلن در خاک و آب های زیرزمینی متمرکز شده است.

باکتریهای طبیعی با توانایی تخریب TCE شناسایی شده اند. Dehalococcoides sp تری کلرواتیلن را با دکلره احیا و در شرایط بی هوازی تخریب می کند. تحت شرایط هوازی، سودوموناس فلورسنس می تواند TCE را متابولیزه کند. آلودگی خاک و آبهای زیرزمینی توسط TCE نیز با تصفیه شیمیایی و استخراج با موفقیت برطرف شده است.

باکتری Nitrosomonas europaea می تواند انواع ترکیبات هالوژنه از جمله تری کلرواتیلن را تخریب کند. گزارش شده است که تولوئن دیوکسیژناز در تخریب TCE توسط سودوموناس پوتیدا نقش دارد. در بعضی موارد، Xanthobacter autotrophicus می تواند تا 51٪ TCE را به CO و CO تبدیل کند.