Формальдегид. Свойства и применения

Формальдегид - альдегид муравьиной кислоты, первый член гомологического ряда алифатических альдегидов. Термин формальдегид происходит от лат. formica — муравей, на английском яз. formaldehyde, нем. Formaldehyd, международное название - метаналь (metanal). Некоторые синонимы - Formic aldehyde, Methaldehyde, Methyl aldehyde, Methylene oxide, Oxomethane, Oxymethylene

Водный раствор формальдегида назвается формалином (formalin).

Формула формальдегида очень проста - CH2=O (или HCHO); при этом молекула формальдегида отличается от молекулы воды добавлением всего одного атома углерода.

Формальдегид - газообразное бесцветное вещество, обладающее высокой химической и биологической активностью, хорошо растворимое в воде и спиртах. Формальдегид легко (иногда самопроизвольно) полимеризуется с образованием различных твердых форм формальдегида - (CH2=O)n : триоксан, тетраоксан, полиформальдегид, параформальдегид, полиоксиметилен.

Формальдегид широко присутствует в природных процессах и встречается даже в космическом пространстве. Ученые не исключают его участия в процессах зарождения жизни. Формальдегид специально изготавливается в промышленности в качестве сырья для производства различных химических продуктов.

Свойства формальдегида

При нормальных условиях бесцветный газ с острым раздражающим запахом

Молярная масса 30,03 г/моль
Плотность 0,9151 г/см³ (при −80 °C)
Растворимость в воде до 37%
Температура плавления −92 °C
Температура кипения −19,2 °C
Категория взрывоопасности II B
Группа взрывоопасности Т2
Концентрационные пределы воспламенения 7-73% об.
Температура самовоспламенения 435 °C

Формальдегид обладает сильными антисептическими свойствами, способен уничтожать большинство микроорганизмов, включая их споры. Токсичен, негативно воздействует дыхательные пути, глаза, кожный покров, на генетический материал, репродуктивные органы, оказывает сильное действие на центральную нервную систему.

The International Agency for Research on Cancer (IARC) при ВОЗ относит формальдегид к канцерогенным веществам ,
см. отчет Vol.: 88 (2006) CAS No.: 50-00-0. У некоторых людей формальдегид вызывает аллергии.

По токсичности формальдегид относится ко 2 классу опасности ( высокоопасный - аналогично хлору, дихлорэтану, сероуглероду и т.п.) согласно ГОСТ 12.1.005 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны"

Для воздуха населенных пунктов предельно допустимая максимальная разовая концентрация формальдегида составляет ПДКм.р. = 0,035 мг/м³ , предельно допустимая среднесуточная концентрация ПДКс.с. = 0,003 мг/м³ ( установлены
Гигиеническими нормативами ГН 2.1.6.1338-03 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест" (утв. Главным Государственным санитарным врачом РФ 31 мая 2003 г.)

Предельно допустимая концентрация формальдегида в воздухе рабочей зоны ПДК = 0,5 (установлено Гигиеническими нормативами ГН 2.2.5.1827—03 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны") Смертельная доза 35 % водного раствора формальдегида (формалина) составляет 10 — 50 г.

В аварийных ситуациях используют противогазы марок А и М по ГОСТ 12.4.121.

Технические формы формальдегида вызывают быструю коррозию углеродистых сталей и алюминиевых сплавов.

Получение формальдегида

В промышленности формальдегид производят окислением метанола ( 2CH3OH + O2 → 2HCHO + 2H2O) или метана (CH4 + O2 → HCHO + H2O). Процессы проводят при повышенном давлении и температуре в присутствии различных катализаторов.

Основная часть товарного формальдегида поставляется в виде формалина - водно-метанольного раствора ( 35-37% формальдегида, 6-11% метанола) или водного раствора ( 37% формальдегида). В 2005 г. мировое производство формальдегида составило 21 млн. тн.

Формальдегид (формалин) производится на многих отечественных химкомбинатах, например: Акрон ( Великий Новгород), Карболит ( Орехово-Зуево, МО.),Метафракс» ( Губаха, Пермский край), Уралхимпласт ( Нижний Тагил, Свердловская обл), Томскнефтехим ( Томск ), Новочеркасский завод синтетических продуктов» (Ростовская обл.) и др.

Применение формальдегида

Большая часть формальдегида используется для изготовления фенолоформальдегидных, карбамидоформальдегидных, меламиноформальдегидных , амидоформальдегидных смол применяемых в производстве древесностружечных и древесноволокнистых плит, фенопластов и аминопластов (напр. стеклопластиков) и др. композиционных материалов, клеев, лаков, шлифовальных материалов и т.д..

Формальдегид применяется при изготовлении изопрена, полиацетальных смол, пентаэритрита, триметилопропана, уротропина, этриола, дифенилметанизоцианата (МДИ) и некоторых др. химикатов.

Водный раствор формальдегида — формалин — применяется для дубления и консервации биологических материалов, а также как в качестве дезинфицирующего средства (антисептика) в биологии, медицине и сельском хозяйстве.

Формальдигид используется при изготовлении антибактериальных вакцин, иногда медицинские препараты на основе формальдегида (растворы, присыпки, мази) используются для лечения потливости.

Экологические аспекты формальдегида

Формальдегид является одним из нормальных метаболитов в организме, связанных с обменом производных системы тетрагидрофолиевой кислоты. Однако он давно привлек внимание гигиенистов, токсикологов и аллергологов с позиций его неблагоприятного воздействия на организмы. Обезвреживание формальдегида в организмах сводится к его окислению и выведению почками в связанном и свободном состоянии.

Формальдегид в большом количестве может содержаться в атмосфере, особенно в больших городах и промышленных центрах. Источниками формальдегида в атмосфере являются:

фотохимические реакции превращения метана ( и возможно других углеводородов) в атмосферных слоях;

лесные,торфяные и городские пожары; свалки бытовых и промышленных отходов;

выбросы автотранспорта и топочные газы энергетических установок;

выбросы промышленных предприятий, использующих формальдегид в своей деятельности;

выделение формальдегида из содержащих его материалов ( древесные плиты, фенопластики).

Значительное снижение формальдегида в атмосфере происходит в зимний период, а также после дождей.

Усвоением формальдегида в природе занимаются метанотрофные бактерии , в частности метилотрофы - широко распространенные жители различных водоемов ( озер, болот, рек и морей) и почв.

В быту формальдегид может выделяться из мебели, строительных и отделочных материалов, утеплителей, текстильных материалов, косметических средств и дезинфектантов. Формальдегид содержится в табачном дыму, а также в некоторых видах овощей, фруктов и напитков (натуральные вина, коньяки, пиво).

Например из фенопластиков, древесностружечных и древесноволокнистых плит может выделяться не полностью прореагировавший фомальдегид, а также формальдегид, получающийся в ходе деструкции фенолоформальдегидной смолы, например, - при эксплуатации мебели и строительных конструкций во влажном состоянии.

Эмиссия формальдегида из различных материалов или изделий регламентируется соответствующими международными стандартами, например:

EN 300:1997, Oriented Strand Boards (OSB) – Definitions, Classification and Specifications
EN 312-1:1997, Particleboards – Specifications – Part 1: General Requirements for all Board Types
EN 622-5:1997, Fibreboards – Specifications – Part 5: Requirements for Dry Process Boards (MDF)
EN 636-1:1996, Plywood – Specifications – Part 1: Requirements for Plywood for Use in Dry Conditions
EN 636-2:1996, Plywood – Specifications – Part 2: Requirements for Plywood for Use in Humid Conditions
EN 636-3:1996, Plywood – Specifications – Part 3: Requirements for Plywood for Use in Exterior Conditions

В разных странах существуют также различные национальные стандарты, касающиеся содержания (эмиссии) формальдегида и разные методы определения этой эмиссии. В нашей стране нормативы эмиссии формальдегида устанавливаются для древесностружечных плит ГОСТ 10632-2007 "Плиты древесно-стружечные. Технические условия"

В настоящее время исключение эмиссии формальдегида из строительных материалов и мебели может достигнуто, например, при замене древесностружечных и древесноволокнистых плит на термопластичные древеснополимерные композиты, подробнее см. специальный каталог ресурсов о ДПКТ

Стандарты

ГОСТ 1625-89 Формалин технический. Общие технические условия

Формальдегид в Интернете

Формальдегиду посвящена многочисленная литература, в т.ч. доступная в сети. Для первого впечатления например:

Формальдегид, содержательные статьи в Википедии на англ. http://en.wikipedia.org/wiki/Formaldehyde
на нем. http://de.wikipedia.org/wiki/Formaldehyd

Формальдегид. Заметки о качестве воздуха в помещениях: формальдегид, наши дома и
здоровье http://www.libb.ru/19

Книги о формальдегиде

Огородников С.К. Формальдегид, Лениград, изд. Химия, 1984, 280 стр.

Загрязнение атмосферы формальдегидом, Скубневская Г.И., Дульцева Г.Г. , под. ред.. Н.М. Бажина. - Новосибирск, 1994. - 70 с.

Составил Абушенко Александр Викторович
июль 2009

Мир деревянных игрушек - электронная информационная система

Технологии производства деревянных игрушек