Fosfato de Tributil CAS 126-73-8

Fosfato de tributila(TBP) é um composto químico com a fórmula (C4H9O)3PO e CAS 126-73-8. É um líquido incolor a amarelado com odor característico, comumente utilizado em diversas aplicações industriais devido às suas propriedades únicas. Principalmente, o TBP é reconhecido pela sua capacidade solvente, particularmente na extração de metais específicos de soluções aquosas. Isto o torna indispensável no reprocessamento nuclear, onde auxilia na separação do urânio e do plutônio do combustível nuclear irradiado.

Quimicamente, o TBP apresenta alta estabilidade e é resistente à hidrólise, o que contribui para sua adequação para uso em ambientes agressivos. Seu poder solvatante decorre da capacidade de formar complexos com íons metálicos, facilitando sua transferência da fase aquosa para a orgânica. Este processo de extração seletiva é crucial para a purificação e reciclagem de materiais radioativos.

Além das aplicações nucleares, o TBP encontra utilização na fabricação de plásticos, lubrificantes e retardadores de chama. Serve como plastificante em certos polímeros, aumentando a flexibilidade e durabilidade. Na indústria de lubrificantes, ajuda a formular óleos de alto-desempenho que podem suportar temperaturas e pressões extremas. Como retardador de chama, o TBP contribui para melhorar a segurança dos materiais, retardando a propagação do fogo.

No entanto, apesar da sua utilidade industrial, o TBP levanta preocupações ambientais e de saúde. É classificado como uma substância tóxica e perigosa, exigindo manuseio e descarte cuidadosos para evitar a contaminação do solo e dos recursos hídricos. A exposição ao TBP pode causar irritação respiratória, sensibilização da pele e possíveis efeitos-à saúde a longo prazo se não for gerenciada adequadamente.

Em resumo, é um produto químico versátil com aplicações significativas em reprocessamento nuclear, fabricação de plásticos e formulação de lubrificantes. Embora os seus benefícios industriais sejam substanciais, devem ser implementadas medidas de segurança adequadas para mitigar os riscos associados.

Tributil Fosfato(TBP) é um composto orgânico de fósforo que está ligado covalentemente a átomos de fósforo por meio de três cadeias de n-butila. Sua baixa tensão superficial única, excelente solubilidade e estabilidade química o tornam insubstituível em vários campos, como indústria nuclear, extração de metais raros, síntese química, governança ambiental e ciência de materiais.

Indústria nuclear: papel fundamental da separação de elementos radioativos

 

Desempenha o papel de extrator central no ciclo do combustível nuclear, conseguindo uma separação eficiente através da coordenação com íons metálicos:
Recuperação de urânio e plutônio: No reprocessamento de combustível nuclear, o TBP forma uma fase orgânica com o querosene. Ao entrar em contato com uma fase aquosa contendo ácido nítrico, os átomos de oxigênio em sua ligação fósforo-oxigênio formam complexos neutros com íons uranila (UO ₂² ⁺) ou íons plutônio (Pu ⁴⁺), conseguindo a separação dos produtos de fissão. Por exemplo, a unidade de reprocessamento UP2-800 em França utiliza TBP para purificar o urânio, com uma taxa de recuperação superior a 99,9% e uma pureza de 99,95%, cumprindo os padrões de fabrico para barras de combustível de reactores nucleares.

 

Extração de Neptúnio: Em reatores de nêutrons rápidos, o TBP pode extrair neptúnio-237 do combustível irradiado para a proliferação do material físsil plutônio-239, melhorando a eficiência de utilização do combustível nuclear.
Tratamento de resíduos nucleares: o TBP pode extrair-nuclídeos radioativos de longa vida, como estrôncio-90 e césio-137, reduzindo a toxicidade radioativa dos resíduos e encurtando o período de armazenamento. Por exemplo, a estação de pós-tratamento de Rokkamura, no Japão, utiliza o sistema de querosene TBP para tratar resíduos radioactivos de alto nível, resultando num coeficiente de separação de 10 ⁴ para o estrôncio-90.

Extração de metais raros: o "sangue" das indústrias-de alta tecnologia

 

TBP consegue separação e purificação eficientes de metais raros por meio de extração com solvente, apoiando indústrias estratégicas como eletrônica e aeroespacial
Extração de Cobalto e Níquel: Na solução de lixiviação do minério de cobre-cobalto, TBP e P204 (di - (2-etilhexil) fosfato) extraem sinergicamente o cobalto, com coeficiente de separação de 10 ³ e taxa de recuperação de cobalto superior a 95%. Por exemplo, a fundição de cobalto na República Democrática do Congo utiliza o sistema TBP-P204 para purificar sais de cobalto de qualidade para bateria (Co maior ou igual a 99,8%) a partir de uma pasta contendo 0,5% de cobalto.

 

Separação de lítio: Em salmoura de lago salgado com alta proporção de magnésio e lítio, o TBP combina-se com cloreto férrico para formar um sistema de extração sinérgico, extraindo seletivamente íons de lítio com um coeficiente de separação de lítio-magnésio superior a 50. Qinghai Salt Lake Industry Co., Ltd.
Separação de elementos de terras raras: um extrator misto composto de TBP e ácido cicloalcanóico pode separar terras raras leves (como cério e lantânio) de terras raras pesadas (como neodímio e európio) em elementos lantanídeos, com uma pureza de 99,99%, atendendo a requisitos-de alta qualidade, como materiais de ímã permanente e catalisadores.

Síntese química: um catalisador para otimização de reações

 

O TBP melhora a eficiência da síntese e a qualidade do produto ajustando as propriedades do sistema de reação
Antiespumante: Na reação de polimerização, o TBP pode reduzir a tensão superficial do líquido para menos de 25 mN/m e destruir a estabilidade do filme de espuma. Por exemplo, na polimerização em suspensão de cloreto de polivinila (PVC), a adição de 0,1% de TBP pode reduzir o volume da espuma em 90%, encurtar o tempo de reação em 20% e tornar a distribuição do tamanho das partículas mais uniforme.

 

Inibidor de polimerização: O TBP inibe a reação de autopolimerização de monômeros acrílicos (como metacrilato de metila) capturando radicais livres. Experimentos mostraram que a adição de 0,5% de TBP pode estender o período de armazenamento dos monômeros de 3 para 12 meses e aumentar a taxa de conversão de polimerização em 15%.
Solvente e plastificante: O TBP pode dissolver resinas insolúveis como nitrocelulose e acetato de celulose, melhorando a fluidez dos revestimentos. Por exemplo, em revestimentos de madeira, o TBP serve como principal plastificante, aumentando a flexibilidade do revestimento em 30% e alcançando uma resistência ao frio de -40 graus sem fissuras.

Governança ambiental: o ‘mais limpo’ do controle da poluição

 

TBP consegue remoção eficiente de poluentes através de adsorção física e extração química
Tratamento de águas residuais: Nas águas residuais de produção de resina fenólica, o TBP pode extrair substâncias fenólicas com taxa de recuperação de 90%. Após a purificação, a DQO (demanda química de oxigênio) das águas residuais é reduzida de 5.000 mg/L para menos de 100 mg/L. Por exemplo, uma fábrica de produtos químicos na província de Shandong utilizafosfato de tributilatecnologia de extração, que reduz as emissões fenólicas em 120 toneladas anualmente e economiza 3 milhões de yuans em custos de matérias-primas.

 

Purificação dos gases de escape: O TBP é carregado em fibras de carbono ativado e pode adsorver gases ácidos (como SO₂, NOₓ) e compostos orgânicos voláteis (VOCs). Experimentos mostraram que a capacidade de adsorção de derivados de benzeno chega a 150 mg/g, o dobro do carvão ativado tradicional.
Remediação do solo: O TBP combinado com surfactantes pode extrair metais pesados ​​(como cádmio e chumbo) do solo, com uma taxa de extração superior a 80%. Após a remediação, o solo atende aos padrões para terras agrícolas.

Ciência de Materiais: Um Aditivo para Melhoria de Desempenho

 

O TBP modifica a estrutura molecular dos materiais para dotá-los de propriedades especiais:

Plastificação de plástico: Adicionar 5% de TBP ao PVC pode reduzir a temperatura de transição vítrea (Tg) de 80 graus para -20 graus, aumentar a resistência à tração em 20% e é adequado para a fabricação de tubos e bainhas de cabos resistentes ao frio.

 

Aditivo lubrificante: o TBP combinado com o óleo base pode formar uma película lubrificante limite, melhorar a resistência ao desgaste em 50% e prolongar a vida útil do equipamento. Por exemplo, a aplicação de lubrificante TBP em caixas de engrenagens de turbinas eólicas reduz a taxa de falhas em 60% e estende o ciclo de manutenção para 3 anos.
Meio de troca de calor: O TBP possui uma ampla faixa de ponto de ebulição (289 graus) e ponto de solidificação (-80 graus), boa estabilidade térmica e pode ser usado como refrigerante para coletores solares ou reatores nucleares. Sua eficiência de transferência de calor é 30% maior que a da água.

Outros campos: "versátil" para aplicações intersetoriais

 

Fase estacionária de cromatografia gasosa: O TBP é usado como fase estacionária com temperatura máxima de operação de 120 graus. Ele pode separar compostos orgânicos voláteis (como benzeno e tolueno) com um grau de separação superior a 1,5 e é amplamente utilizado em monitoramento ambiental e testes de segurança alimentar.

Aditivo de pesticidas: O TBP pode aumentar a molhabilidade dos pesticidas nas superfícies das plantas, reduzindo o ângulo de contato da solução de 120 graus para 30 graus e aumentando a taxa de utilização em 20%. Por exemplo, adicionar TBP a herbicidas pode aumentar a eficácia do controlo de ervas daninhas em 15% e reduzir a utilização de pesticidas em 30%.
Eletrólito da bateria: em baterias de íon-de lítio, o TBP como aditivo pode inibir a decomposição do eletrólito, prolongar a vida útil do ciclo em mais de 2.000 vezes e atingir uma taxa de retenção de capacidade de 85%.

Fosfato de tributila(TBP), um éster inorgânico líquido com a fórmula química (C4H9)3PO4, tem recebido atenção significativa nos últimos anos devido ao seu uso generalizado e potenciais efeitos tóxicos. Como retardador de chama de alquil organofosfato (OPFR), o TBP tem sido amplamente empregado na indústria de manufatura como uma alternativa aos tradicionais retardadores de chama bromados. No entanto, o seu impacto ambiental suscitou preocupações e tornou-se um ponto focal de investigação no domínio dos novos poluentes orgânicos.

Estudos demonstraram que o TBP é frequentemente detectado em vários meios ambientais, incluindo ar, água e solo. Esta substância pode acumular-se nos organismos através de inalação, ingestão alimentar ou contato dérmico. A bioacumulação de TBP nos seres vivos pode levar a efeitos tóxicos, apresentando riscos potenciais tanto para os ecossistemas como para a saúde humana.

A pesquisa sobre a toxicidade do TBP revelou várias descobertas importantes. Em primeiro lugar, o TBP apresenta bioacumulação nos organismos, o que significa que tende a acumular-se nos tecidos biológicos ao longo do tempo. Esse acúmulo pode atingir níveis prejudiciais, levando a efeitos adversos à saúde. Em segundo lugar, foi demonstrado que o TBP tem efeitos tóxicos numa série de organismos, incluindo espécies aquáticas, animais terrestres e, potencialmente, humanos. Estes efeitos podem incluir perturbações nos sistemas reprodutivo e endócrino, bem como danos neurológicos.

Para resolver o problema da contaminação por TBP, os pesquisadores exploraram vários métodos de tratamento. Uma abordagem promissora é o uso da oxidação supercrítica da água (SCWO), que demonstrou degradar efetivamente o TBP em produtos inofensivos, como CO2, CO3(3-). Essa tecnologia oferece uma solução viável para o descarte adequado de resíduos de TBP, contribuindo para o desenvolvimento sustentável das indústrias que utilizam essa substância.

Em conclusão, a toxicidade do TBP é uma preocupação significativa devido à sua utilização generalizada e aos potenciais impactos nos ecossistemas e na saúde humana. A investigação contínua é essencial para compreender completamente os mecanismos de toxicidade e desenvolver métodos de tratamento eficazes para a contaminação por TBP.

Fosfato de tributilaé chamado de TBP. Fórmula molecular C12H27PO4, fórmula estrutural (C4H9O)3P=O. É um líquido incolor e inodoro, com ponto de fusão de -80 graus, ponto de ebulição de 289 graus (decomposição), densidade relativa de 0,973 ~ 0,978 (20/4 graus) e índice de refração de 1,4215 (25 graus). É estável à luz, miscível com uma variedade de solventes orgânicos e difícil de dissolver em água. É preparado por esterificação de oxicloreto de fósforo n-butanol. É um extrator complexante neutro típico. Devido às suas propriedades estáveis ​​e resistência a ácidos fortes, álcalis fortes, oxidantes fortes e radiação forte, é amplamente utilizado nas indústrias de combustível nuclear e metalúrgica. A TBP possui a maior tonelagem de extratores do mundo. Pode extrair urânio da solução de ácido nítrico e é o sistema de extração mais importante na indústria de combustível nuclear. O urânio é o primeiro metal a ser extraído e purificado por extração na indústria. Todas as plantas de purificação de urânio nos Estados Unidos, Grã-Bretanha e outros países usam sistemas de extração TBP. Por ser compatível com nitrocelulose, acetato, resina fenólica, resina de polimetilmetacrilato, etc., pode ser utilizado como plastificante para eles, tornando esses produtos resistentes ao frio-e à luz. Porém, em comparação com outros plastificantes, apresenta menor ponto de ebulição e maior volatilidade, portanto seu uso é limitado. Na maioria dos casos, também pode ser usado como solvente para revestimentos e adesivos. O TBP é moderadamente tóxico (a dose letal média é de 3 gramas/kg de peso corporal) e geralmente não é permitido ser usado em produtos que entram em contato direto com alimentos. A Food and Drug Administration dos EUA permite que ele seja usado como adesivo para materiais de embalagem de alimentos. Tem um certo retardamento de chama e pode ser usado como retardador de chama para algumas resinas.

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