मेथेनॉल

From LTRC
*कार्बिनोल
  • कोलंबियन स्पिरिट्स
  • हाइड्रॉक्सीमेथेन
  • मिथाइल अल्कोहल
  • मिथाइल हाइड्रेट
  • मिथाइल हाइड्रॉक्साइड
  • मेथिलिक अल्कोहल
  • मिथाइलॉल
  • मेथिलीन हाइड्रेट, प्राथमिक अल्कोहल
  • पायरोलिग्नियस स्पिरिट
  • वुड अल्कोहल
  • वुड नेफ्था
  • वुड स्पिरिट
Other names *कार्बिनोल
  • कोलंबियन स्पिरिट्स
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  • पायरोलिग्नियस स्पिरिट
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  • वुड नेफ्था
  • वुड स्पिरिट
Pin मेथेनॉल[1]
Identifiers
CAS Number 67-56-1
Abbreviations MeOH
PubChem CID 887
ChemSpider 864
UNII Y4S76JWI15
EC Number 200-659-6
UN number 1230
KEGG D02309
ChEBI 17790
ChEMBL 14688
RTECS number PC1400000
Beilstein Reference 1098229
Gmelin Reference 449
SMILES CO
Properties
Formula CH4O
Formula CH3OH
Appearance रंगहीन तरल
Odor हल्का और इथेनॉल के समान
Density 0.792 g/cm3[2]
Solubility in water मिश्रणीय
Vapor pressure 13.02 kPa (20 °C पर)
Logp −0.69
Acidity (pKa) 15.5[3]
Conjugateacid मिथाइलॉक्सोनियम[4]
Conjugatebase मेथेनॉलैट[5]
Viscosity 0.545 mPa·s (25 °C पर)[6]
Dipole moment 1.69 D
Magnetic susceptibility −21.40·10−6 cm3/mol
Boiling point 64.7 °C
Melting point −97.6 °C
Thermochemistry
Hhv 725.7 kJ/mol, 173.4 kcal/mol, 5.77 kcal/g
Hazards
Externalsds [1]
Ghspictograms [7]
Ghssignalword खतरा[7]
Hphrases 370[7]
Pphrases 501[7]
Main hazards मेथेनॉल और इसकी वाष्प ज्वलनशील होती हैं।
छोटे जानवरों के लिए मध्यम रूप से विषाक्त - बड़े जानवरों और मनुष्यों के लिए अत्यधिक विषाक्त (उच्च सांद्रता में) - निगलने पर घातक हो सकता है या अंधापन पैदा कर सकता है और यकृत, गुर्दे, और हृदय को नुकसान पहुंचा सकता है - बार-बार अत्यधिक संपर्क से विषाक्तता का प्रभाव केंद्रीय तंत्रिका तंत्र, विशेष रूप से ऑप्टिक तंत्रिका पर संचयी प्रभाव डालता है - लक्षण विलंबित हो सकते हैं, 12 से 18 घंटों के बाद गंभीर हो सकते हैं, और संपर्क के कई दिनों बाद तक बने रह सकते हैं[8]
Nfpa-h 1
Nfpa-f 3
Nfpa-r 0
Autoignition temperature *470 C[9]
Explolimits 6–36%[11]
PEL (permissible) TWA 200 ppm (260 mg/m3)[11]
Idlh 6000 ppm[11]
Lc50 64,000 ppm (चूहा, 4 घंटा)[12]
LD50 *5628 mg/kg (चूहा, मौखिक)
  • 7300 mg/kg (माउस, मौखिक)
  • 12880 mg/kg (चूहा, मौखिक)
  • 14200 mg/kg (खरगोश, मौखिक)[12]
Rel TWA 200 ppm (260 mg/m3) ST 250 ppm (325 mg/m3) [त्वचा][11]
Lclo *33,082 ppm (बिल्ली, 6 घंटा)
  • 37,594 ppm (माउस, 2 घंटा)[12]
Flash point 11 से 12 °C
Related
Related compounds मेथेनथियोल
सिलानोल
इथेनॉल

मेथेनॉल (जिसे मिथाइल अल्कोहल, वुड अल्कोहल, और वुड स्पिरिट भी कहा जाता है, अन्य नामों के अलावा) एक कार्बनिक रासायनिक यौगिक है और सबसे सरल एलिफैटिक अल्कोहल है, जिसका रासायनिक सूत्र CH3OH है (एक मिथाइल समूह एक हाइड्रॉक्सिल समूह से जुड़ा होता है, जिसे अक्सर MeOH के रूप में संक्षिप्त किया जाता है)। यह एक हल्का, वाष्पशील, रंगहीन और ज्वलनशील तरल है जिसमें इथेनॉल (पेय अल्कोहल) के समान एक विशिष्ट अल्कोहलिक गंध होती है, लेकिन यह बाद वाले की तुलना में अधिक तीव्र रूप से विषाक्त है।[13] मेथेनॉल को वुड अल्कोहल नाम इसलिए मिला क्योंकि इसे कभी लकड़ी के विनाशकारी आसवन के माध्यम से उत्पादित किया जाता था। आज, मेथेनॉल मुख्य रूप से औद्योगिक रूप से कार्बन मोनोऑक्साइड के हाइड्रोजनीकरण द्वारा उत्पादित किया जाता है।[14]

मेथेनॉल में एक मिथाइल समूह होता है जो एक ध्रुवीय हाइड्रॉक्सिल समूह से जुड़ा होता है। प्रतिवर्ष 20 मिलियन टन से अधिक उत्पादन के साथ, इसका उपयोग अन्य कमोडिटी रसायनों के लिए एक अग्रदूत के रूप में किया जाता है, जिसमें फॉर्मेल्डिहाइड, एसिटिक एसिड, मिथाइल टर्ट-ब्यूटाइल ईथर, मिथाइल बेंजोएट, एनिसोल, पेरॉक्सीएसिड शामिल हैं, साथ ही कई अधिक विशिष्ट रसायनों के लिए भी।[14]

3

प्राप्ति

सामान्य, स्वस्थ मनुष्यों में मेथेनॉल की थोड़ी मात्रा मौजूद होती है। एक अध्ययन में परीक्षण विषयों की सांस छोड़ने पर औसतन 4.5 पीपीएम पाया गया।[15] मनुष्यों में 0.45 ग्राम/दिन का औसत अंतर्जात मेथेनॉल फलों में पाए जाने वाले पेक्टिन से मेटाबोलाइज हो सकता है; एक किलोग्राम सेब 1.4 ग्राम तक पेक्टिन (0.6 ग्राम मेथेनॉल) का उत्पादन करता है।[16]

मेथेनॉल अवायवीय बैक्टीरिया और फाइटोप्लांकटन द्वारा उत्पादित किया जाता है।[17][18]

अंतरतारकीय माध्यम

मेथेनॉल अंतरिक्ष के तारा-निर्माण क्षेत्रों में भी प्रचुर मात्रा में पाया जाता है और खगोल विज्ञान में ऐसे क्षेत्रों के लिए एक मार्कर के रूप में उपयोग किया जाता है। इसका पता इसकी वर्णक्रमीय उत्सर्जन रेखाओं के माध्यम से लगाया जाता है।[19]

2006 में, जोड्रेल बैंक वेधशाला में MERLIN रेडियो टेलीस्कोप सरणी का उपयोग करने वाले खगोलविदों ने अंतरिक्ष में 288 e6mi चौड़ा मेथेनॉल का एक बड़ा बादल खोजा।[20][21] 2016 में, खगोलविदों ने Atacama Large Millimeter Array रेडियो टेलीस्कोप का उपयोग करके युवा तारे TW Hydrae के चारों ओर एक ग्रह-निर्माण डिस्क में मेथेनॉल का पता लगाया।[22]

इतिहास

अपनी ममीकरण प्रक्रिया में, प्राचीन मिस्रवासियों ने पदार्थों के मिश्रण का उपयोग किया, जिसमें मेथेनॉल शामिल था, जिसे उन्होंने लकड़ी के पायरोलिसिस से प्राप्त किया था। शुद्ध मेथेनॉल, हालांकि, पहली बार 1661 में रॉबर्ट बॉयल द्वारा अलग किया गया था, जब उन्होंने इसे बक्सस (बॉक्सवुड) के आसवन के माध्यम से उत्पादित किया था।[23] बाद में इसे "पायरोक्सिलिक स्पिरिट" के रूप में जाना जाने लगा। 1834 में, फ्रांसीसी रसायनज्ञों जीन-बैप्टिस्ट डुमास और यूजीन पेलिगोट ने इसकी मौलिक संरचना निर्धारित की।[24]

उन्होंने कार्बनिक रसायन विज्ञान में "मिथाइलीन" शब्द भी पेश किया, इसे ग्रीक methy = "अल्कोहलिक तरल" + hȳlē = "जंगल, लकड़ी, सामग्री" से बनाया। "मिथाइलीन" ने एक रेडिकल को नामित किया जो वजन के हिसाब से लगभग 14% हाइड्रोजन था और इसमें एक कार्बन परमाणु था। यह CH2 होता, लेकिन उस समय कार्बन का परमाणु भार हाइड्रोजन का केवल छह गुना माना जाता था, इसलिए उन्होंने सूत्र को CH के रूप में दिया।[24] उन्होंने तब वुड अल्कोहल (l'esprit de bois) को "बिहाइड्रेट डी मिथाइलीन" कहा (बिहाइड्रेट क्योंकि उन्हें लगा कि सूत्र C4H8O4 या (CH)4(H2O)2 है)। "मिथाइल" शब्द 1840 के आसपास "मिथाइलीन" से बैक-फॉर्मेशन द्वारा लिया गया था, और फिर इसे "मिथाइल अल्कोहल" का वर्णन करने के लिए लागू किया गया था। इसे 1892 में इंटरनेशनल कॉन्फ्रेंस ऑन केमिकल नोमेनक्लेचर द्वारा "मेथेनॉल" में छोटा कर दिया गया था।[25] प्रत्यय -yl, जो कार्बनिक रसायन विज्ञान में कार्बन समूहों के नाम बनाता है, "मिथाइल" शब्द से आया है।

फ्रांसीसी रसायनज्ञ पॉल सबाटियर ने 1905 में पहली प्रक्रिया प्रस्तुत की जिसका उपयोग सिंथेटिक रूप से मेथेनॉल का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता था। इस प्रक्रिया ने सुझाव दिया कि मेथेनॉल का उत्पादन करने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन को प्रतिक्रिया दी जा सकती है।[8] बैडिश-एनिलिन और सोडा-फैब्रिक (BASF) के लिए काम करने वाले जर्मन रसायनज्ञों अल्विन मिटाश और मैथियास पियर ने सिंथेसिस गैस (कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन का मिश्रण) को मेथेनॉल में बदलने का एक साधन विकसित किया और एक पेटेंट प्राप्त किया। बोज़ानो और मैनेंटी के अनुसार, BASF की प्रक्रिया का उपयोग पहली बार 1923 में ल्यूना, जर्मनी में किया गया था। परिचालन स्थितियों में "उच्च" तापमान (300 और 400 °C के बीच) और दबाव (250 और 350 वायुमंडल के बीच) के साथ जिंक/क्रोमियम ऑक्साइड उत्प्रेरक शामिल थे।[26]

अमेरिकी पेटेंट 1,569,775 के लिए 4 सितंबर 1924 को आवेदन किया गया था और 12 जनवरी 1926 को BASF को जारी किया गया था;[27] प्रक्रिया ने अत्यंत जोरदार स्थितियों के साथ क्रोमियम और मैंगनीज ऑक्साइड उत्प्रेरक का उपयोग किया: 50 से 220 वायुमंडल तक का दबाव, और 450 °C तक का तापमान। आधुनिक मेथेनॉल उत्पादन को उत्प्रेरकों (आमतौर पर तांबा) के उपयोग के माध्यम से अधिक कुशल बनाया गया है जो कम दबाव पर काम करने में सक्षम हैं। आधुनिक कम दबाव मेथेनॉल (LPM) प्रक्रिया 1960 के दशक के अंत में ICI द्वारा विकसित की गई थी, जिसका प्रौद्योगिकी पेटेंट बहुत पहले समाप्त हो चुका है।[28]

द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, मेथेनॉल का उपयोग कई जर्मन सैन्य रॉकेट डिजाइनों में M-Stoff नाम के तहत, और हाइड्राज़ीन के साथ लगभग 50/50 मिश्रण में, जिसे C-Stoff के रूप में जाना जाता है, ईंधन के रूप में किया गया था। लुफ़्टवाफे ने सुपरचार्ज्ड विमान इंजनों में एंटी-डेटोनेशन के लिए इनलेट मैनिफोल्ड में इंजेक्ट किए गए 50/50 मेथेनॉल-पानी समाधान MW 50 का उपयोग किया।

1970 के दशक के तेल संकट के दौरान मोटर ईंधन के रूप में मेथेनॉल के उपयोग ने ध्यान आकर्षित किया। 1990 के दशक के मध्य तक, अमेरिका में 20,000 से अधिक मेथेनॉल फ्लेक्सिबल फ्यूल व्हीकल (FFVs) पेश किए गए थे जो मेथेनॉल या गैसोलीन पर चलने में सक्षम थे। इसके अलावा, 1980 के दशक और 1990 के दशक की शुरुआत में यूरोप में बेचे जाने वाले गैसोलीन ईंधन में मेथेनॉल के निम्न स्तर को मिलाया गया था। वाहन निर्माताओं ने 1990 के दशक के अंत तक मेथेनॉल FFVs बनाना बंद कर दिया, और अपना ध्यान इथेनॉल-ईंधन वाले वाहनों की ओर स्थानांतरित कर दिया। हालांकि मेथेनॉल FFV कार्यक्रम एक तकनीकी सफलता थी, लेकिन गैसोलीन पंप की कीमतों में गिरावट की अवधि के दौरान 1990 के दशक के मध्य से अंत तक बढ़ती मेथेनॉल कीमतों ने मेथेनॉल ईंधन में रुचि कम कर दी।[29]

1970 के दशक की शुरुआत में, मोबिल द्वारा मेथेनॉल से गैसोलीन ईंधन का उत्पादन करने के लिए एक प्रक्रिया विकसित की गई थी।[30]

1960 और 1980 के दशक के बीच मेथेनॉल फीडस्टॉक रसायनों एसिटिक एसिड और एसिटिक एनहाइड्राइड के अग्रदूत के रूप में उभरा। इन प्रक्रियाओं में मोनसेंटो एसिटिक एसिड संश्लेषण, कैटिवा प्रक्रिया, और टेनेसी ईस्टमैन एसिटिक एनहाइड्राइड प्रक्रिया शामिल हैं।

अनुप्रयोग

फॉर्मेल्डिहाइड, एसिटिक एसिड, मिथाइल टर्ट-ब्यूटाइल ईथर का उत्पादन

मेथेनॉल को मुख्य रूप से फॉर्मेल्डिहाइड में परिवर्तित किया जाता है, जिसका व्यापक रूप से कई क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से पॉलिमर में। रूपांतरण में ऑक्सीकरण शामिल है:

2 CH3OH + O2 -> 2 CH2O + 2 H2O

एसिटिक एसिड का उत्पादन मेथेनॉल से किया जा सकता है। [31]

मेथेनॉल और आइसोब्यूटीन को मिलाकर मिथाइल टर्ट-ब्यूटाइल ईथर (MTBE) दिया जाता है। MTBE गैसोलीन में एक प्रमुख ऑक्टेन बूस्टर है।

मेथेनॉल से हाइड्रोकार्बन, ओलेफिन, गैसोलीन

हाइड्रोकार्बन और यहां तक कि सुगंधित प्रणालियों का उत्पादन करने के लिए मेथेनॉल का संघनन गैस-टू-लिक्विड्स से संबंधित कई तकनीकों का आधार है। इनमें मेथेनॉल-टू-हाइड्रोकार्बन (MtH), मेथेनॉल-टू-गैसोलीन (MtG), मेथेनॉल-टू-ओलेफिन (MtO), और मेथेनॉल-टू-प्रोपलीन (MtP) शामिल हैं। ये रूपांतरण विषम उत्प्रेरक के रूप में जिओलाइट्स द्वारा उत्प्रेरित होते हैं। MtG प्रक्रिया को कभी न्यूजीलैंड के मोटुनुई में व्यावसायीकृत किया गया था।[32][33]

गैसोलीन योजक

यूरोपीय ईंधन गुणवत्ता निर्देश ईंधन उत्पादकों को यूरोप में बेचे जाने वाले गैसोलीन के साथ समान मात्रा में को-सॉल्वेंट के साथ 3% तक मेथेनॉल मिलाने की अनुमति देता है। 2019 में, यह अनुमान लगाया गया था कि चीन ने परिवहन ईंधन के रूप में 7 मिलियन टन तक मेथेनॉल का उपयोग किया, जो उनके ईंधन पूल के 5% से अधिक का प्रतिनिधित्व करता है।[34]

अन्य रसायन

मेथेनॉल अधिकांश सरल मिथाइलमाइन, मिथाइल हैलाइड, और मिथाइल ईथर का अग्रदूत है।[14] मिथाइल एस्टर का उत्पादन मेथेनॉल से किया जाता है, जिसमें वसा का ट्रांसएस्टरीफिकेशन और ट्रांसएस्टरीफिकेशन के माध्यम से बायोडिजल का उत्पादन शामिल है।[35][36]

आला और संभावित उपयोग

ऊर्जा वाहक

मेथेनॉल एक आशाजनक ऊर्जा वाहक है क्योंकि, तरल के रूप में, इसे हाइड्रोजन और प्राकृतिक गैस की तुलना में स्टोर करना आसान है। हालांकि, प्रति किलोग्राम इसकी ऊर्जा घनत्व मीथेन से कम है। इसका दहन ऊर्जा घनत्व 15.6 MJ/L (LHV) है, जबकि इथेनॉल का 24 और गैसोलीन का 33 MJ/L है।

मेथेनॉल के लिए और फायदे इसकी आसान जैव-निम्नीकरण क्षमता और कम पर्यावरणीय विषाक्तता हैं। यह एरोबिक (ऑक्सीजन-उपस्थित) या अवायवीय (ऑक्सीजन-अनुपस्थित) दोनों वातावरणों में बना नहीं रहता है। भूजल में मेथेनॉल के लिए आधा जीवन केवल एक से सात दिन है, जबकि कई सामान्य गैसोलीन घटकों का आधा जीवन सैकड़ों दिनों में होता है (जैसे बेंजीन 10-730 दिनों में)। चूंकि मेथेनॉल पानी के साथ मिश्रणीय है और बायोडिग्रेडेबल है, इसलिए इसके भूजल, सतही जल, हवा या मिट्टी में जमा होने की संभावना नहीं है।[37]

ईंधन

मुख्य लेख: Methanol fuel, methanol economy

मेथेनॉल का उपयोग कभी-कभी आंतरिक दहन इंजनों को ईंधन देने के लिए किया जाता है। यह कार्बन डाइऑक्साइड और पानी बनाकर जलता है:

2 CH3OH + 3 O2 -> 2 CO2 + 4 H2O

मेथेनॉल ईंधन का प्रस्ताव जमीनी परिवहन के लिए किया गया है। मेथेनॉल अर्थव्यवस्था का मुख्य लाभ यह है कि इसे इंजनों और तरल ईंधन वितरित और स्टोर करने वाले बुनियादी ढांचे में न्यूनतम संशोधन के साथ गैसोलीन आंतरिक दहन इंजनों के अनुकूल बनाया जा सकता है। हालांकि, इसका ऊर्जा घनत्व गैसोलीन से कम है, जिसका अर्थ है कि अधिक बार भरने की आवश्यकता होगी। हालांकि, यह हॉर्सपावर में सुपर हाई-ऑक्टेन गैसोलीन के बराबर है, और अधिकांश आधुनिक कंप्यूटर-नियंत्रित ईंधन इंजेक्शन सिस्टम पहले से ही इसका उपयोग कर सकते हैं।[38]

मेथेनॉल जहाजों के लिए एक वैकल्पिक ईंधन है जो शिपिंग उद्योग को उत्सर्जन संबंधी कड़े नियमों को पूरा करने में मदद करता है। यह सल्फर ऑक्साइड (SOx), नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOx) और पार्टिकुलेट मैटर (कणिका पदार्थ) के उत्सर्जन को काफी कम करता है। मेथेनॉल का उपयोग समुद्री डीजल इंजनों में मामूली संशोधनों के बाद थोड़ी मात्रा में पायलट ईंधन (डुअल फ्यूल) का उपयोग करके उच्च दक्षता के साथ किया जा सकता है।[39][40]

चीन में, मेथेनॉल औद्योगिक बॉयलरों को ईंधन देता है, जिनका उपयोग विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों और आवासीय हीटिंग के लिए गर्मी और भाप उत्पन्न करने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है। इसका उपयोग कोयले की जगह ले रहा है, जो तेजी से कड़े होते पर्यावरणीय नियमों के दबाव में है।[41]

डायरेक्ट-मेथेनॉल फ्यूल सेल (Direct-methanol fuel cells) अपने कम तापमान और वायुमंडलीय दबाव पर संचालन के कारण अद्वितीय हैं, जो उन्हें अत्यधिक लघु रूप (miniaturized) देने की अनुमति देता है।[42][43] यह, मेथेनॉल के अपेक्षाकृत आसान और सुरक्षित भंडारण और रखरखाव के साथ मिलकर, फ्यूल सेल से चलने वाले उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, जैसे लैपटॉप कंप्यूटर और मोबाइल फोन की संभावना खोल सकता है।[44]

मेथेनॉल कैंपिंग और बोटिंग स्टोव में भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला ईंधन है। मेथेनॉल बिना दबाव वाले बर्नर में अच्छी तरह जलता है, इसलिए अल्कोहल स्टोव अक्सर बहुत सरल होते हैं, कभी-कभी ईंधन रखने के लिए एक कप से अधिक कुछ नहीं होते। जटिलता की यह कमी उन्हें उन हाइकर्स (पदयात्रियों) का पसंदीदा बनाती है जो जंगल में लंबा समय बिताते हैं। इसी तरह, रिसाव या फैलने के जोखिम को कम करने के लिए अल्कोहल को जेल के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है, जैसा कि "स्टर्नो" (Sterno) ब्रांड के साथ होता है।

मेथेनॉल को पानी के साथ मिलाकर उच्च प्रदर्शन वाले डीजल और गैसोलीन इंजनों में इंजेक्ट किया जाता है ताकि शक्ति में वृद्धि हो और इनटेक हवा का तापमान कम हो सके, इस प्रक्रिया को वाटर मेथेनॉल इंजेक्शन कहा जाता है।

अन्य अनुप्रयोग

मेथेनॉल का उपयोग इथेनॉल के लिए विकृतिकारी (denaturant) के रूप में किया जाता है, इस उत्पाद को विकृत अल्कोहल (denatured alcohol) या मेथिलेटेड स्पिरिट के रूप में जाना जाता है। इसका उपयोग आमतौर पर अमेरिकी निषेध (US prohibition) के दौरान अवैध शराब की खपत को हतोत्साहित करने के लिए किया जाता था, और अंततः इसके कारण कई मौतें हुईं।[45]

इसका उपयोग कभी-कभी अल्कोहल लैंप, पोर्टेबल फायर पिट और कैंपिंग स्टोव में ईंधन के रूप में किया जाता है।

मेथेनॉल का उपयोग विलायक (solvent) के रूप में और पाइपलाइन परिवहन तथा विंडशील्ड वॉशर फ्लूइड में एंटीफ्रीज के रूप में किया जाता है। 1900 के दशक की शुरुआत में मेथेनॉल का उपयोग ऑटोमोबाइल कूलेंट एंटीफ्रीज के रूप में किया जाता था।[46] मई 2018 तक, 2012 चेक गणराज्य मेथेनॉल विषाक्तता के परिणामस्वरूप मानव उपभोग के जोखिम के कारण यूरोपीय संघ (EU) में विंडस्क्रीन धोने या डीफ्रॉस्टिंग के लिए मेथेनॉल के उपयोग पर प्रतिबंध लगा दिया गया था।[47][48][49]

कुछ अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों में, विनाइट्रीकरण बैक्टीरिया (denitrifying bacteria) के लिए कार्बन भोजन स्रोत प्रदान करने के लिए अपशिष्ट जल में थोड़ी मात्रा में मेथेनॉल मिलाया जाता है, जो नाइट्रेट को नाइट्रोजन गैस में परिवर्तित करते हैं और संवेदनशील जलभृतों (aquifers) के नाइट्रीकरण को कम करते हैं।

मेथेनॉल का उपयोग पॉलीएक्रिलामाइड जेल वैद्युतकणसंचलन (polyacrylamide gel electrophoresis) में डीस्टेनिंग एजेंट के रूप में किया जाता है।

उत्पादन

संश्लेषण गैस से

कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन मेथेनॉल का उत्पादन करने के लिए एक उत्प्रेरक पर प्रतिक्रिया करते हैं। आज, सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला उत्प्रेरक तांबे और जिंक ऑक्साइड का मिश्रण है, जो एल्यूमिना पर समर्थित है, जैसा कि पहली बार 1966 में ICI द्वारा उपयोग किया गया था। 5–10 MPa (50–100 atm) और 250 C पर, प्रतिक्रिया

CO + 2 H2 -> CH3OH

उच्च चयनात्मकता (>99.8%) द्वारा विशेषता है। मीथेन से सिंथेसिस गैस का उत्पादन हर मोल कार्बन मोनोऑक्साइड के लिए तीन मोल हाइड्रोजन उत्पन्न करता है, जबकि संश्लेषण में प्रति मोल कार्बन मोनोऑक्साइड केवल दो मोल हाइड्रोजन गैस की खपत होती है। अतिरिक्त हाइड्रोजन से निपटने का एक तरीका मेथेनॉल संश्लेषण रिएक्टर में कार्बन डाइऑक्साइड इंजेक्ट करना है, जहां यह भी समीकरण के अनुसार मेथेनॉल बनाने के लिए प्रतिक्रिया करता है

CO2 + 3 H2 -> CH3OH + H2O

तंत्र के संदर्भ में, प्रक्रिया CO के CO2 में प्रारंभिक रूपांतरण के माध्यम से होती है, जिसे फिर हाइड्रोजनीकृत किया जाता है:[50]

CO2 + 3 H2 -> CH3OH + H2O

जहां H2O उप-उत्पाद को वाटर-गैस शिफ्ट रिएक्शन के माध्यम से पुनर्चक्रित किया जाता है

CO + H2O -> CO2 + H2

यह एक समग्र प्रतिक्रिया देता है

CO + 2 H2 -> CH3OH

जो ऊपर सूचीबद्ध के समान है। संश्लेषण गैस से मेथेनॉल उत्पादन से निकटता से संबंधित एक प्रक्रिया में, हाइड्रोजन और CO2 के फीड का सीधे उपयोग किया जा सकता है।[26] इस प्रक्रिया का मुख्य लाभ यह है कि कैप्चर की गई CO2 और इलेक्ट्रोलिसिस से प्राप्त हाइड्रोजन का उपयोग किया जा सकता है, जिससे जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता समाप्त हो जाती है।

जैवसंश्लेषण

मीथेन का मेथेनॉल में उत्प्रेरक रूपांतरण मीथेन मोनोऑक्सीजनेज (methane monooxygenases) सहित एंजाइमों द्वारा किया जाता है। ये एंजाइम मिश्रित-कार्य ऑक्सीजनेज हैं, यानी ऑक्सीजनेशन पानी के उत्पादन के साथ जुड़ा हुआ है[51] और NAD+:[52]

CH4 + O2 + NADPH + H+ -> CH3OH + H2O + NAD+

Fe- और Cu-निर्भर दोनों एंजाइमों की विशेषता बताई गई है।[52] इस प्रतिक्रियाशीलता का अनुकरण करने के लिए गहन लेकिन काफी हद तक निष्फल प्रयास किए गए हैं।[53][54] मेथेनॉल फीडस्टॉक मीथेन की तुलना में अधिक आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है, इसलिए प्रतिक्रियाएं चयनात्मक नहीं होती हैं। इस समस्या को दरकिनार करने के लिए कुछ रणनीतियां मौजूद हैं। उदाहरणों में शिलोव सिस्टम (Shilov systems) और Fe- और Cu-युक्त जिओलाइट्स शामिल हैं।[55] ये प्रणालियां जरूरी नहीं कि मेटालोएंजाइम द्वारा नियोजित तंत्रों की नकल करती हैं, लेकिन उनसे कुछ प्रेरणा लेती हैं। सक्रिय साइटें एंजाइमों में ज्ञात साइटों से काफी भिन्न हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, sMMO एंजाइम में एक डाइन्यूक्लियर सक्रिय साइट प्रस्तावित है, जबकि Fe-जिओलाइट में एक मोनोन्यूक्लियर आयरन (अल्फा-ऑक्सीजन) प्रस्तावित है।[56]

पौधों द्वारा मेथेनॉल का वैश्विक उत्सर्जन प्रति वर्ष 180 से 250 मिलियन टन के बीच अनुमानित है।[57] यह मेथेनॉल के मानव-निर्मित औद्योगिक उत्पादन से दो से तीन गुना अधिक है।

ग्रीन मेथेनॉल

2023 तक, वैश्विक मेथेनॉल उत्पादन का 0.2% उन तरीकों से उत्पादित किया जाता है जिनमें ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन अपेक्षाकृत कम होता है; इसे "ग्रीन" मेथेनॉल के रूप में जाना जाता है।[58] अधिकांश ग्रीन मेथेनॉल बायोमास के गैसीकरण से उत्पादित होता है।[58] संश्लेषण गैस (Syngas) बायोमास गैसीकरण से उत्पादित होती है और आगे ग्रीन मेथेनॉल में परिवर्तित हो जाती है।[59]

ग्रीन मेथेनॉल के उत्पादन की एक अन्य विधि में उच्च गर्मी और दबाव के तहत हाइड्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड और एक उत्प्रेरक को मिलाना शामिल है।[58] ग्रीन मेथेनॉल के रूप में वर्गीकृत होने के लिए, हाइड्रोजन को नवीकरणीय बिजली का उपयोग करके उत्पादित किया जाना चाहिए,[58] और कार्बन डाइऑक्साइड कार्बन कैप्चर और स्टोरेज, डायरेक्ट एयर कैप्चर या हाल ही के मूल के बायोमास से होनी चाहिए।[58] ग्रीन मेथेनॉल की कुछ परिभाषाएं निर्दिष्ट करती हैं कि कार्बन डाइऑक्साइड को बायोएनर्जी के जलने के दौरान कैप्चर किया जाना चाहिए।[60]

गुणवत्ता विनिर्देश और विश्लेषण

मेथेनॉल व्यावसायिक रूप से विभिन्न शुद्धता ग्रेडों में उपलब्ध है। वाणिज्यिक मेथेनॉल को आम तौर पर ASTM शुद्धता ग्रेड A और AA के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है। ग्रेड A और ग्रेड AA दोनों की शुद्धता वजन के अनुसार 99.85% मेथेनॉल है। ग्रेड "AA" मेथेनॉल में इथेनॉल की भी सूक्ष्म मात्रा होती है।[26]

रासायनिक उपयोग के लिए मेथेनॉल सामान्यतः ग्रेड AA के अनुरूप होता है। पानी के अलावा, विशिष्ट अशुद्धियों में एसीटोन और इथेनॉल शामिल हैं (जिन्हें आसवन द्वारा अलग करना बहुत कठिन है)। UV-vis स्पेक्ट्रोस्कोपी सुगंधित अशुद्धियों का पता लगाने के लिए एक सुविधाजनक तरीका है। पानी की मात्रा कार्ल-फिशर अनुमापन द्वारा निर्धारित की जा सकती है।

सुरक्षा

मेथेनॉल अत्यधिक ज्वलनशील है। इसकी वाष्प हवा से थोड़ी सघन होती है और दूर के इग्निशन स्रोत तक यात्रा कर सकती है और आग पकड़ सकती है। मेथेनॉल की आग को सूखे रसायन, कार्बन डाइऑक्साइड, पानी के स्प्रे या अल्कोहल-प्रतिरोधी फोम से बुझाया जाना चाहिए। मेथेनॉल की लपटें दिन के उजाले में अदृश्य होती हैं।

विषाक्तता

मुख्य लेख: Methanol toxicity
यह भी देखें: List of methanol poisoning incidents

मेथेनॉल की 4-15 mL की कम मात्रा का सेवन भी कथित तौर पर अपरिवर्तनीय ऑप्टिक तंत्रिका क्षति का कारण बना है (कोरियाई ToxInfo के अनुसार), और मनुष्यों के लिए मौखिक LD50 56.2 ग्राम शुद्ध मेथेनॉल होने का अनुमान है।[61] मेथेनॉल के लिए संदर्भ खुराक (reference dose) एक दिन में 0.5 mg/kg है।[62][63] विषाक्त प्रभाव सेवन के घंटों बाद शुरू होते हैं, और एंटीडोट्स अक्सर स्थायी क्षति को रोक सकते हैं।[64] इथेनॉल (पेय पदार्थों में अल्कोहल) या आइसोप्रोपिल अल्कोहल के साथ उपस्थिति और गंध में समानता के कारण, तीनों के बीच अंतर करना मुश्किल है।[65]

मेथेनॉल दो तंत्रों द्वारा विषाक्त है। पहला, मेथेनॉल केंद्रीय तंत्रिका तंत्र पर प्रभाव के कारण घातक हो सकता है, जो इथेनॉल विषाक्तता के समान तरीके से केंद्रीय तंत्रिका तंत्र अवसादक (central nervous system depressant) के रूप में कार्य करता है। दूसरा, विषाक्तता (toxication) की एक प्रक्रिया में, यह यकृत में एंजाइम अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज द्वारा शुरू की गई प्रक्रिया के माध्यम से फॉर्मेल्डिहाइड के जरिए फॉर्मिक एसिड (जो फॉर्मेट आयन के रूप में मौजूद होता है) में चयापचय (metabolised) हो जाता है।[66] मेथेनॉल को अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज (ADH) के माध्यम से फॉर्मेल्डिहाइड में परिवर्तित किया जाता है और फॉर्मेल्डिहाइड को एल्डिहाइड डिहाइड्रोजनेज (ALDH) के माध्यम से फॉर्मिक एसिड (फॉर्मेट) में परिवर्तित किया जाता है। ALDH के माध्यम से फॉर्मेट में रूपांतरण पूरी तरह से आगे बढ़ता है, जिसमें कोई पता लगाने योग्य फॉर्मेल्डिहाइड नहीं बचता है।[67] फॉर्मेट विषाक्त है क्योंकि यह माइटोकॉन्ड्रियल साइटोक्रोम c ऑक्सीडेज को रोकता है, जिससे कोशिकीय स्तर पर हाइपोक्सिया (hypoxia) और अन्य विभिन्न चयापचय गड़बड़ियों के बीच चयापचय अम्लरक्तता (metabolic acidosis) होती है।[68]

अपने विषाक्त गुणों के कारण, मेथेनॉल का उपयोग अक्सर औद्योगिक उपयोगों के लिए निर्मित इथेनॉल के लिए (लगभग 10% पर) एक विकृतिकारी योजक के रूप में किया जाता है। मेथेनॉल का यह योग औद्योगिक इथेनॉल (जिसे आमतौर पर "विकृत अल्कोहल" या "मेथिलेटेड स्पिरिट" के रूप में जाना जाता है) को अमेरिका और अन्य देशों में शराब आबकारी कर से छूट देता है। मेथेनॉल विषाक्तता के प्रकोप मुख्य रूप से ऐसे विकृत अल्कोहल के पीने के कारण हुए हैं। यह विकासशील दुनिया में अधिक आम है।[69] यह ध्यान देने योग्य है कि इथेनॉल मेथेनॉल विषाक्तता का एक प्राकृतिक एंटीडोट है।[70] ऐसे मिश्रणों में मौजूद इथेनॉल मेथेनॉल की विषाक्तता को काफी कम कर देता है, जिससे लक्षण पैदा करने और मृत्यु का कारण बनने के लिए आवश्यक खुराक बढ़ जाती है।[61] 2013 में संयुक्त राज्य अमेरिका में 1700 से अधिक मामले सामने आए। प्रभावित लोग अक्सर वयस्क पुरुष होते हैं।[71] प्रारंभिक उपचार के साथ परिणाम अच्छे हो सकते हैं।[72] मेथेनॉल की विषाक्तता का वर्णन 1856 में ही किया गया था।[73]

इन्हें भी देखें

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अतिरिक्त पठन

बाहरी कड़ियाँ

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Methanol" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Methanol यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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