بررسی ویژگی ها و کاربرد صنعتی لیتیوم بروماید
در عصر حاضر که انرژی و بهینه سازی مصرف آن به یکی از مهم ترین دغدغه های صنعتی و زیست محیطی تبدیل شده است، مواد شیمیایی با قابلیت جذب حرارت نقش مهمی در صنایع مدرن ایفا می کنند. در این میان، لیتیوم بروماید (Lithium Bromide) به عنوان یکی از ترکیبات کلیدی در فناوری های سرمایشی و جذب حرارتی، جایگاه خاصی دارد. لیتیوم بروماید ترکیبی است از فلز لیتیوم (Li) و عنصر برم (Br) که در حالت عادی به صورت پودر سفید یا محلول شفاف و خیلی رطوبت گیر وجود دارد. این ماده در سیستم های چیلر جذبی (Absorption Chillers) برای جذب بخار آب، و در صنایع شیمیایی، دارویی و تهویه مطبوع به عنوان جاذب حرارت و رطوبت استفاده می شود.
لیتیوم بروماید چیست؟
لیتیوم بروماید (LiBr) یک ترکیب یونی متشکل از لیتیوم و برم است که در حالت جامد به صورت بلور های سفید و در حالت محلول به صورت مایع بی رنگ و بسیار رطوبت گیر دیده می شود. این ترکیب به خاطر خاصیت فوق العاده در جذب رطوبت و گرما، در دسته مواد جاذب حرارت (Absorbents) قرار می گیرد.
فرمول شیمیایی آن LiBr و وزن مولکولی آن حدود 86.85 گرم بر مول است. این ترکیب به راحتی در آب حل می شود و محلول حاصل دارای نقطه جوش بالا و فشار بخار خیلی پایین است؛ ویژگی هایی که آن را برای سیستم های جذبی تبریدی (Absorption Cooling Systems) ایده آل می سازد.
نکته: یکی از خاص ترین ویژگی های لیتیوم بروماید، توانایی آن در جذب بخار آب از هوا است؛ به همین خاطر به عنوان “رطوبت گیر طبیعی” شناخته می شود.
مشخصات فنی و خواص فیزیکی لیتیوم بروماید
در جدول زیر، مشخصات فیزیکی و شیمیایی اصلی لیتیوم بروماید آورده شده است:
| ویژگی | مقدار / توضیح |
|---|---|
| فرمول شیمیایی | LiBr |
| جرم مولکولی | 86.85 g/mol |
| ظاهر فیزیکی | بلور سفید یا محلول شفاف |
| نقطه ذوب | 550°C |
| نقطه جوش | 1265°C |
| دانسیته | 3.464 g/cm³ |
| حلالیت در آب | بسیار بالا (67 گرم در 100 گرم آب در دمای 20°C) |
| خاصیت رطوبت گیری | بسیار قوی (Hygroscopic) |
| فشار بخار | بسیار پایین |
این ویژگی ها باعث شده لیتیوم بروماید در صنایع تبریدی و کنترل رطوبت، عملکردی بی رقیب داشته باشد.
ساختار شیمیایی و نحوه تولید لیتیوم بروماید
ساختار شیمیایی
در ساختار لیتیوم بروماید، اتم های لیتیوم (Li⁺) و برمید (Br⁻) از طریق پیوند یونی به یکدیگر متصل هستند. این ساختار باعث پایداری بالا و انحلال سریع در آب می شود.
روش تولید صنعتی
-
واکنش مستقیم لیتیوم کربنات با اسید برومیدریک (HBr):
Li₂CO₃ + 2HBr → 2LiBr + H₂O + CO₂ -
ترکیب لیتیوم هیدروکسید با برمید هیدروژن:
LiOH + HBr → LiBr + H₂O
در هر دو روش، محلول نهایی خالص سازی شده و پس از تبخیر، به صورت پودر کریستالی یا محلول ۵۵٪ الی ۶۵٪ در بازار عرضه می شود.
ویژگی شیمیایی و عملکردی لیتیوم بروماید
-
رطوبت گیری قوی:
لیتیوم بروماید تمایل شدیدی به جذب بخار آب دارد، به صورتی که می تواند رطوبت نسبی هوا را تا کمتر از ۱۰٪ کاهش دهد. -
پایداری حرارتی بالا:
این ماده در برابر تجزیه حرارتی مقاوم است و می تواند در دما های بالاتر از ۱۵۰°C بدون تغییر ساختار باقی بماند. -
غیر قابل اشتعال:
برخلاف بسیاری از ترکیبات شیمیایی، لیتیوم بروماید در برابر آتش مقاوم است و بخار سمی تولید نمی کند. -
ویسکوزیته بالا:
این ویژگی باعث انتقال حرارت یکنواخت تر در سیستم های جذبی می شود. -
خورندگی ملایم:
اگرچه لیتیوم بروماید خاصیت خورندگی دارد، اما با استفاده از افزودنی هایی مثل لیتیوم مولیبدات (Li₂MoO₄) می توان این خاصیت را کاهش داد.
نقش لیتیوم بروماید در سیستم چیلر جذبی
چیلر های جذبی یکی از پر کاربرد ترین تجهیزات در سرمایش صنعتی و تهویه مطبوع هستند که با استفاده از لیتیوم بروماید به عنوان ماده جاذب، بدون نیاز به کمپرسور های پر مصرف کار می کنند.
نحوه عملکرد در چیلر جذبی:
-
در اواپراتور، آب تبخیر می شود و بخار حاصل به بخش جاذب منتقل می شود.
-
لیتیوم بروماید در این بخش بخار آب را جذب می کند و محلول غلیظ تر ایجاد می کند.
-
محلول غلیظ در ژنراتور حرارت می بیند تا بخار آب آزاد شود و دوباره چرخه ادامه پیدا کند.
مزیت کلیدی: سیستم های جذبی لیتیوم برومایدی، بدون نیاز به برق زیاد و با استفاده از گرمای مازاد (مانند بخار یا گاز داغ)، سرمایش تولید می کنند.
کاربرد صنعتی لیتیوم بروماید
لیتیوم بروماید به خاطر خواص حرارتی و جذب رطوبت بالا، در صنایع گوناگونی به کار می رود.
چیلر جذبی (Absorption Chillers)
مهم ترین کاربرد صنعتی این ماده است. در این سیستم ها به عنوان جاذب بخار آب عمل می کند و جایگزینی برای مبرد های مخرب لایه اوزون است.
سیستم تهویه مطبوع (HVAC)
در واحد های کنترل رطوبت صنعتی و بیمارستانی، برای جذب بخار و کاهش رطوبت استفاده می شود.
صنایع دارویی و شیمیایی
در فرآیند های خشک کردن، تقطیر و واکنش های رطوبت حساس به عنوان عامل خشک کننده (Dehydrating Agent) کاربرد دارد.
صنعت انرژی و تولید برق
در برخی نیروگاه های حرارتی و پروژه های بازیافت گرما، از لیتیوم بروماید در سامانه های Heat Recovery استفاده می شود.
صنایع غذایی
در خشک کن های صنعتی و فرآیند های کنترل رطوبت جهت حفظ کیفیت مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد.
مزایای استفاده از لیتیوم بروماید در صنعت
-
جایگزین ایمن و بدون آلودگی برای مبرد های کلرو فلوئورو کربنی (CFCs)
-
صرفه جویی در مصرف انرژی تا ۳۰٪ در چیلر های جذبی
-
عمر طولانی محلول در سیستم های بسته
-
عملکرد پایدار در دما و فشار بالا
-
قابلیت بازیافت و احیای ساده محلول
نکات مهم در نگهداری و ایمنی لیتیوم بروماید
نکات ایمنی
-
در صورت تماس با پوست، باید فوراً با آب شسته شود.
-
تماس با چشم خطرناک است و نیاز به شست و شوی فوری دارد.
-
در محیط خشک و دور از رطوبت نگهداری شود؛ چون خاصیت رطوبت گیری آن بالا است.
-
از ظروف استیل ضد زنگ یا تفلونی برای ذخیره محلول استفاده شود.
نگهداری در انبار
-
در دمای ۱۵ تا ۲۵ درجه سانتی گراد
-
به دور از تابش مستقیم نور خورشید
-
درب ظروف همیشه بسته باشد تا از جذب رطوبت جلوگیری شود
چالش‌ها و محدودیت استفاده از لیتیوم بروماید
با وجود مزایای بسیار، این ترکیب هم محدودیت هایی دارد:
-
خاصیت خورندگی در غلظت های بالا
-
نیاز به مراقبت دقیق در سیستم های چیلر برای جلوگیری از نشتی
-
هزینه بالاتر نسبت به جاذب های معمولی
-
حساسیت نسبت به آلودگی و ترکیبات کلردار
نکته: برای کاهش خورندگی، معمولاً از افزودنی هایی مثل لیتیوم مولیبدات ۱۰٪ یا کرومات های ضد خوردگی در سیستم استفاده می شود.
آینده استفاده از لیتیوم بروماید در صنایع نوین
با رشد فناوری انرژی های تجدید پذیر و گرایش جهانی به سمت سیستم های پایدار، نقش لیتیوم بروماید در آینده پررنگ تر می شود. چیلر های جذبی نسل جدید با محلول های بهینه لیتیوم بروماید، در حال جایگزینی سیستم های تبرید تراکمی پر مصرف هستند.
همچنین پروژه های بین المللی در حوزه Smart Cooling Systems، به دنبال استفاده از لیتیوم بروماید با افزودنی های نانویی برای افزایش راندمان جذب حرارت هستند.این ترکیب شیمیایی با خواص رطوبت گیری قوی، پایداری حرارتی بالا و سازگاری با محیط زیست، یکی از مهم ترین مواد در سیستم های سرمایشی جذبی و صنایع حساس به رطوبت است. شناخت ویژگی ها، نحوه نگهداری و برند های معتبر تولید کننده، به شما کمک می کند از این ماده در پروژه های صنعتی خود به بهترین شکل استفاده کنید. اگر به دنبال خرید محصولات با کیفیت و خدمات مطمئن هستید، دلکو صنعت بهترین گزینه است.
راهنمای نصب و نگهداری بوستر پمپ آبرسانی؛ افزایش طول عمر سیستم