A propilénglikol és az etilénglikol közötti különbségek

A propilénglikol (PG) és az etilénglikol (EG) szinte felcserélhetőnek tűnik. Mindkettő színtelen, enyhén viszkózus, enyhén édes ízű folyadék. Mindkettő teljesen elegyedik vízzel, és mindkettő oldószerként és fagyás{2}}csillapítóként működik. Ugyanazokban az alkalmazásokban jelennek meg: fagyálló, jégoldó folyadékok, hőátadó rendszerek, poliészter szintézis.

Az egyetlen dolog, ami valóban elválasztja őket, a toxicitás. Az EG akut mérgező, és a California Prop 65 szerint megerősített fejlődési toxikus. A PG-t az FDA általánosan biztonságosnak (GRAS) ismeri el élelmiszeripari felhasználásra, orális LD50-értéke körülbelül 20 g/kg, ami nagyjából ugyanabba a toxicitási osztályba sorolja, mint az asztali só. Tartsa szem előtt ezt a két tényt, és az összehasonlítás többi része a helyére kerül.

A kémia elég hasonló ahhoz, hogy a választás szinte soha nem a teljesítményen múlik. Leginkább arról van szó, hogy hova kerül az anyag, és ki kerülhet vele kapcsolatba. Ez a cikk az egyes vegyületek kémiáját, tulajdonságait, alkalmazásait, biztonsági profilját, tárolási feltételeit és környezeti lábnyomát mutatja be egymás mellett.

1. Kémiai azonosítás egy pillantásra

Mindkét vegyület vicinális diol, ami azt jelenti, hogy a két hidroxilcsoport a szomszédos szénatomokon helyezkedik el. Ez a szerkezeti részlet adja a hasonló oldószeres viselkedésüket. A különbségek (egy extra szén a PG-ben, plusz az aszimmetrikus másodlagos alkohol) okozzák a fizikai tulajdonságok, az anyagcsere és a toxicitás közötti különbségeket, amelyek a cikk későbbi részében mutatkoznak meg.

2. Fizikai tulajdonságok

A két glikolnak közös a legtöbb fizikai tulajdonsága, mivel molekuláris felépítésük nagyon hasonló. A lényeges különbségek azonban valósak, és ezek határozzák meg a használati-ügyekben hozott döntéseket.

A gyakorlati megoldás: az EG-nek jobb a viszkozitása, jobb a hővezető képessége, és alacsonyabb a fagyáspont-csökkenés egységenkénti költsége{0}}. A PG élen jár az alacsony-hőmérsékletű munkákban (-20 fok alatti dolgokban), valamint minden olyan alkalmazásban, amelyre az élelmiszer- és gyógyszerészeti előírások vonatkoznak.

3. Kémiai viselkedés és reakciókészség

Mindkét glikol poláris protikus oldószerként viselkedik. Poláros és közepesen poláris szerves vegyületek széles skáláját oldják fel, hidrogénkötéseket fogadnak el, és enyhe lágyítószerként működnek. Megosztják a legtöbb downstream kémiát is:

• A karbonsavakkal végzett észterezés mono-- és di--észtereket eredményez. A PG-észterek, különösen a zsírsavakkal, általános élelmiszer-minőségű emulgeálószerek. Az EG tereftálsavval történő észterezés a PET előállítása.
• Az alkoholokkal végzett éterezés során glikol-éterek (PGME, EGME és mások) keletkeznek, amelyeket bevonatok és nyomdafestékek összeolvadó oldószereként használnak.
• Az erős oxidálószerekkel (kromátok, salétromsav, perklorátok) történő oxidációt a tárolás során kerülni kell.
• A durván 300 fok feletti hőbomlás gyúlékony gőzöket és savanyú füstöt (acetaldehid, ecetsav, CO) hoz létre.

Megosztott inkompatibilitások: erős oxidálószerek, erős redukálószerek, izocianátok, klórszulfonsav, nátrium-hipoklorit.

4. Alkalmazások

4.1 A propilénglikol fő felhasználási területei

1. Élelmiszer (E{0}}szám: E1520). Nedvesítőszer pékáruban, ízhordozó italokban, lágyító a rágógumikban. Jóváhagyta az FDA a 21 CFR 184.1666 szerint, az EFSA és a JECFA.
2. Gyógyszeripari termékek (USP / EP fokozat). Segédanyag orális, helyi és injekciós készítményekben, valamint hordozó oldószer a vízben{1}}oldhatatlan API-khoz. Maga a PG egyes gyógyszerek hatóanyaga (például a nitroglicerin hígítójaként jelenik meg).
3. Kozmetika és testápolás. Hidratáló krémekben, samponokban, dezodorokban; oldószer illatanyagokhoz.
4. E-cigaretta/vape folyadékok. A nikotinoldatok meghatározó alapja. Jól viszi az ízt, és simább torokütést ad, mint a glicerin.
5. Élelmiszer--kontakt fagyálló és jégtelenítő. Tejüzemek, sörfőzdék, ivóvízvezetékek, bárhol, ahol lehetséges az emberi érintkezés.
6. Színpadi füst és színházi köd. Elgőzölögve alacsony-irritációt okozó aeroszolt készítenek koncertekhez, filmes díszletekhez és tűz{2}}gyakorlati tréningekhez.
7. Telítetlen poliészter gyanták. Építőelem tengeri és építőipari kompozitokhoz.
8. Állateledel és állateledel. Nedvességmegtartás és ízletesség.

4.2 Az etilénglikol főbb felhasználási területei

1. Autóipari fagyálló és motor hűtőfolyadék. A globális EG kereslet nagyjából fele ide irányul. Tipikusan 50/50 arányban keverve vízzel és egy korróziós{4}}gátló csomaggal.
2. Poliészter szál és PET gyanta. A legnagyobb egyedi alkalmazás, a teljes kereslet több mint 60%-a. A PET palackokba, textíliákba és csomagolófóliákba kerül.
3. Ipari hőátadó folyadékok{0}}. HVAC, technológiai hűtés, geotermikus hurkok, napkollektorok, jégpályák.
4. Jégtelenítő folyadékok. Repülőtéri kifutópályák, repülőgépek, útrendszerek. Gyakran keverik PG-vel a terminálok közelében, hogy csökkentsék a toxicitás kockázatát.
5. Hidraulika és fékfolyadékok. Általában glikol-éter komponensként.
6. Kémiai intermedier. Oxálsav, glikol-éterek, morfolin, 1,4-dioxán.
7. Nyomdafestékek, festékek, bőr vegyszerek. Oldószer hordozó.
8. Robbanóanyagok és lőszerek. Zselatinizáló szer nitrocellulózhoz.

4.3 Ahol a választás valóban számít

Három átfedési terület az, ahol általában előfordulnak hibák:

• Fagyálló és jégtelenítők. A PG élelmiszerrel{1}}érintett vagy környezetre érzékeny zónákhoz tartozik. Az EG az ipari alapértelmezett.
• Hőátadó folyadékok-. Például, ha a toxicitást ellenőrizzük és a költség számít. PG, ha a szivárgás elérheti az élelmiszert, az ivóvizet vagy a nyilvános tereket.
• Poliészter gyanták. Az EG uralja a PET-et. A PG csak speciális telítetlen poliészterekben jelenik meg.

5. Biztonság és toxicitás

A toxikológia az, ami elválasztja ezt a két anyagot. Még ha a kémia azt mondja is, hogy „felcserélhető”, a biztonsági profil általában nem.

5.1 Propilénglikol

Akut orális toxicitás (LD50, patkány): kb. 20 000 mg/kg. „Gyakorlatilag nem-mérgező” besorolású.

• FDA státusz: GRAS élelmiszerekre (21 CFR 184.1666).
• Metabolikus sors: az alkohol-dehidrogenáz metabolizálja tejsavvá és piroszőlősavvá, mindkettő a szénhidrát-anyagcsere normál köztes terméke. Gyorsan törölve.
• Bőr- és szemirritáció: enyhe. Tipikus felhasználási koncentrációknál nem szenzibilizáló.
• Belélegzés: alacsony veszély. A magas aeroszolkoncentráció enyhén irritálhatja a légutakat.
• Terápiás felhasználás: aktív összetevő vagy segédanyag számos FDA{0}}jóváhagyott orális, helyi és injekciós gyógyszerben.
• Ismételt-adagolással kapcsolatos aggályok: a nagyon nagy, körülbelül 1 g/ttkg/nap orális dózisok tejsavas acidózist okozhatnak arra érzékeny egyénekben. Ritka, és jóval meghaladja a tipikus ipari expozíciót.

5.2 Etilén-glikol

• Akut orális toxicitás (LD50, patkány): körülbelül 4700-7712 mg/kg a vizsgálattól függően.
• Emberi halálos dózis: becslések szerint 1,4-1,6 ml/ttkg. Felnőtteknek nagyjából 100 ml. Egy kisgyermek számára körülbelül 10 ml elegendő.
• Anyagcsere út: alkohol-dehidrogenáz oxidálja glikolaldehiddé, majd glikolsavvá, glioxilsavvá, végül oxálsavvá. Az oxalát kalcium-oxalát kristályok formájában kicsapódik a vesetubulusokban, és a bevételt követő 24-72 órán belül akut veseelégtelenséget okoz.
• Akut tünetek (lenyelés után 30 perctől 12 óráig): hányinger, hányás, hasi fájdalom, beszédzavar, ataxia, nystagmus, metabolikus acidózis, hipokalcémia (kalcium-oxalát kicsapódás következménye). A súlyos esetek rohamokig, kómáig és halálig terjednek.
• Specifikus ellenszer: fomepizol (4-metilpirazol) vagy etanol. Mindkettő blokkolja az alkohol-dehidrogenázt és megakadályozza a toxikus metabolitok képződését. Súlyos esetekben hemodialízis is szükséges.
• Bőrön keresztüli felszívódás: jelentős. Az EG könnyen behatol a bőrbe. A szennyezett ruházattal vagy kesztyűvel való hosszan tartó vagy ismételt érintkezés szisztémás toxicitást okozhat.
• Belégzési expozíciós határértékek: OSHA felső határ 50 ppm (125 mg/m³). ACGIH TLV-TWA 25 ppm (gőzfrakció). NIOSH REL is 25 ppm.
• Édes íz: jelentős kockázati tényező a gyermekek, háziállatok és vadon élő állatok véletlen lenyelése esetén.
• GHS besorolás: Akut toxicitási kategória 4 (orális, H302); Célszervi toxicitás, ismétlődő expozíció, 2. kategória (H373).
• Reprodukciós toxicitás: 2014 júniusa óta szerepel a California Proposition 65 alatt, mint fejlődési toxikus.

5.3 Toxicitás egy pillantásra

6. Tárolás és kezelés

6.1 Propilénglikol

• Javasolt tartályok: rozsdamentes acél (304/316), szénacél epoxi béléssel, HDPE műanyag, alumínium, csak rövid ideig.
• Tárolási hőmérséklet: 10-35 fok a praktikus ideális. A PG túlhűl, így jóval a névleges fagyáspontja alatt folyékony maradhat. A fagyasztás nem károsítja a terméket, de kb. 1,5%-kal növeli a térfogatot, ezért hagyja el a szennyeződést.
• Nedvességvédelem: kritikus. A PG higroszkópos, és kiszívja a vizet a nedves levegőből, hígítja a koncentrációt és eltolja a fagyáspontot. A tartályokat szorosan lezárva kell tartani. A nitrogén takaró megéri ömlesztett tároláshoz.
• Felhasználhatósági idő: Eredeti zárt csomagolásban 24 hónap, felbontás után 12 hónap.
• Inkompatibilitások: erős oxidálószerek (perklorátok, dikromátok, tömény salétromsav), erős redukálószerek, izocianátok.
• PPE rutinszerű kezeléshez: nitril kesztyű, védőszemüveg, laborköpeny. A szokásos ipari higiénia elegendő.

6.2 Etilén-glikol

• Ajánlott tartályok: rozsdamentes acél, szénacél, bélelt acél hordók, HDPE. Kerülje a csupasz alumíniumot; Az EG idővel reagál az alumíniummal, különösen hővel, és hidrogéngázt fejleszt.
• Tárolási hőmérséklet: 10-40 fok. Fagyáspont -12,9 fok. A Frozen EG körülbelül 1,6%-kal növeli a térfogatot, ezért hagyjon legalább 10%-ot a hideg éghajlaton, fűtetlen raktárakban tárolt hordókban.
• Nedvességvédelem: kevésbé kritikus, mint a PG esetében, de még mindig szükséges a tisztaság sértetlenségének megőrzéséhez.
• Felhasználhatósági idő: lezárt állapotban 24 hónap, felbontás után 12 hónap.
• Inkompatibilitások: erős oxidálószerek, erős savak, nátrium-hipoklorit, klórszulfonsav, óleum. Magas hőmérsékleten korrodálja az egyszerű szénacélt.
• PPE rutinszerű kezeléshez: legalább 8 mil vastag nitril vagy neoprén kesztyű (az EG áthatol a vékony nitrilon), fröccsenő védőszemüveg, vegyszeres kötény, zárt -orrú vegyszerálló{2} lábbeli. Légutak védelme nem megfelelő szellőzés esetén.
• Kiömlési reakció: ne használjon fűrészport vagy más éghető abszorbenst.Inert nedvszívóval, például homokkal, vermikulittal vagy perlittel kell felvenni. A maradékot bő vízzel le kell mosni, és meg kell akadályozni, hogy a csatornába, felszíni vagy talajvízbe kerüljön.
• Másodlagos elszigetelés: ömlesztett tároláshoz szükséges a legtöbb környezetvédelmi szabályozás szerint (40 CFR 264.175 az USA-ban, EU 96/82/EC irányelv).

7. Környezeti hatás

7.1 Biológiai lebonthatóság

A PG biológiailag könnyen lebomlik. Az OECD 301B és 301F tesztek több mint 70%-os BOD/CO₂ evolúciót mutatnak 28 napon belül aerob körülmények között. Az anaerob biológiai lebomlást is dokumentálják.

Az EG biológiailag is könnyen lebomlik. Az OECD 301B CO₂ evolúciója 28 napon belül eléri a 90%-ot. A lebomlási folyamat (glikolaldehidből glikolsavvá CO₂) jól jellemezhető.

7.2 Vízi toxicitás

PG: A Pimephales promelas (96 óra) LC50 értéke meghaladja a 46 500 mg/l-t, ami gyakorlatilag nem -toxikusnak számít a halakra nézve. A Daphnia magna (48 óra) EC50 értéke 43 500 mg/l felett van.

EG: A Pimephales promelas (96 óra) LC50 értéke 18 000-től nagyjából 100 mg/l-ig terjed a vizsgálatok során. Ez a szabványos kritériumok szerint a „nem akut mérgező” kategóriába sorolja, de a vadon élő állatok, háziállatok és madarak általi lenyelés továbbra is valódi-aggodalomra ad okot a világon. A Daphnia magna (48 óra) EC50 értéke körülbelül 46 000 mg/l.

7.3 Bioakkumuláció

Mindkét vegyület log Kow értéke -1,4 és -1,9 között van, lipofilitása nagyon alacsony. Nem várható bioakkumuláció a vízi vagy szárazföldi táplálékhálózatban.

7.4 Szénlábnyom (a bölcsőtől-a kapuig-, tájékoztató jellegű)

Mindkét vegyület bio{0}}alapú minősége beszerezhető a nagy beszállítóktól. 40-60%-kal csökkentik a szénlábnyomot, de nagyjából 1,5-2,5-szer annyiba kerülnek, mint a petrolkémiai egyenértékek.

7.5 Szabályozási állapot

8. Egymás melletti--összefoglaló

9. Hogyan döntsünk a PG és az EG között

A döntés ritkán a teljesítményről szól. Mindkét glikol kiváló oldószer és fagyáspont-csökkentő-. A döntés szinte mindig a szabályozási, biztonsági és végfelhasználási-korlátokról szól.

• Ha a folyadék élelmiszerrel, itallal, gyógyszerekkel, kozmetikumokkal vagy ivóvízzel érintkezhet, válassza a PG-t. Ezekben az alkalmazásokban nincs elfogadható helyettesítője a propilénglikolnak.
• Ha az alkalmazás az autóiparban, a nagy-ipari hőátadásban vagy a poliészter szintézisben történik, akkor az EG a gazdasági alapértelmezés, megfelelő műszaki ellenőrzésekkel a toxicitás tekintetében.
• Ha az alkalmazás potenciális emberi érintkezést, háziállatokat, vadon élő állatokat vagy környezetre érzékeny területeket foglal magában, a PG a megfelelő hívás, még magasabb költségek mellett is.
• Ha az alkalmazás tisztán ipari és költségvezérelt (például zárt-hurkú hűtés vegyi üzemben), az EG megfelelő másodlagos elszigetelési és ártalmatlanítási ellenőrzésekkel működik.
• Ha -20 fok alatti fagypontra van szüksége, a PG nyer, mivel a tiszta EG -12,9 fokon fagy le. Az EG-víz keverékek alacsonyabbak is lehetnek, de gondos arányszabályozást és ellenőrzést igényelnek.

10. Gyakran Ismételt Kérdések

Mi a fő különbség a propilénglikol és az etilénglikol között?

Toxicitás. A PG az élelmiszerekkel érintkezésbe kerülő GRAS, orális LD50-értéke körülbelül 20 000 mg/kg. Az EG akut mérgező, emberre halálos dózisa körülbelül 1,4 ml/ttkg, és specifikus ellenszerre (fomepizolra vagy etanolra) van szükség, ha valaki mérgezést szenved.

Használhatok etilénglikolt élelmiszer-{0}}minőségű rendszerben?

Nem. Az EG nem engedélyezett az élelmiszerekkel érintkezésben az FDA 21 CFR, az EFSA vagy a legtöbb nemzeti élelmiszer-biztonsági előírás szerint. Csak a PG, USP vagy FCC minőségű termékek jelenhetnek meg minden olyan rendszerben, amely élelmiszerrel vagy ivóvízzel{4}} érintkezhet.

A propilénglikol biológiailag lebomlik?

Igen. A PG könnyen biológiailag lebontható aerob és anaerob körülmények között is, és az OECD 301 tesztek alapján 28 nap alatt több mint 70%-os BOD/CO₂ eltávolítást ér el.

Miért használnak etilénglikolt az autók fagyállójában, ha annyira mérgező?

Az EG az alacsony költség, az alacsony viszkozitás, a magas forráspont és a jó hőátadási -tulajdonságok legjobb kombinációjával rendelkezik. Az autóipari rendszereket zárt hurkúnak tervezték, megfelelő ártalmatlanítással, de a kiömlések és a nem megfelelő ártalmatlanítás folyamatos környezeti és biztonsági kockázatokat jelentenek, ami az egyik oka annak, hogy a PG-t egyre gyakrabban használják élelmiszer--kezelésben és környezetkímélő alkalmazásokban.

Keverhető a propilénglikol és az etilénglikol?

Kémiailag elegyednek, de keverésük nem jó ötlet. A keverék nem felel meg az élelmiszer--minősítésnek, és a keverék toxicitását az EG-komponens uralja. Nincs ipari oka ezek kombinálásának.

Melyik glikolnak alacsonyabb a fagyáspontja?

PG, sokat. A PG fagyáspontja -59 fok, míg a tiszta EG -12,9 foka. Az EG-víz keverékek alacsonyabb fagypontot érhetnek el (kb. -50 fokig kb. 60% EG esetén), de ez gondos arányszabályozást és fagyáspont-ellenőrzést igényel.

Milyen minőségű propilénglikolt használjak élelmiszeripari alkalmazásokhoz?

USP fokozat (Egyesült Államok Gyógyszerkönyve) vagy FCC fokozat (Food Chemicals Codex). Mindkettő megfelel a nehézfémekre, a maradék oldószerekre és a mikrobiális szennyeződésre vonatkozó szigorú határértékeknek.

Milyen minőségű etilénglikolt használjak ipari hűtőfolyadékokhoz?

Ipari -minőségű MEG (legalább 99,5%-os tisztaság) zárt-hurkú ipari hőátadó-rendszerekhez, vagy fagyálló-minőségű EG elő-kevert korrózió-gátló csomaggal autóipari munkákhoz.

Ez a cikk helyettesíti a szállító biztonsági adatlapját?

Nem. Az itt található számok nyilvánosan elérhető szabályozási forrásokból származnak, és általános összehasonlításként szolgálnak, nem pedig a beszállítója által kiadott biztonsági adatlap-kiállásának. Mindig ellenőrizze az aktuális SDS-t az adott termékre és minőségre vonatkozóan, mielőtt bármelyik vegyületet kezelné, tárolná vagy megsemmisítené.

11. Következtetés

A PG és az EG kémiailag hasonló diolok, de eltérő felhasználási területük van, és nem szabad felcserélhetőként kezelni őket. A PG-t általában olyan alkalmazásokhoz választják, amelyek potenciálisan emberi vagy környezeti érintkezéssel járnak, beleértve az élelmiszereket, gyógyszereket, kozmetikumokat, ivóvízrendszereket és jégtelenítést. Az EG-t széles körben használják fagyálló, poliésztergyártás és ipari hőátadási alkalmazásokban, ahol toxicitása megfelelő kezeléssel és biztonsági intézkedésekkel kezelhető.

A PG és az EG közötti választás elsősorban az alkalmazástól, a biztonsági követelményektől, a teljesítményigényektől és az összköltségtől függ. Azoknál az alkalmazásoknál, ahol a toxicitás komoly aggodalomra ad okot, általában a PG a preferált lehetőség. Ipari alkalmazásokhoz, ahol a teljesítmény és a költség az elsődleges szempont, az EG gyakran alkalmasabb.