ฟอร์มาลดีไฮด์ (Formaldehyde) การผลิต การใช้ประโยชน์ และพิษต่อร่างกาย

28

ฟอร์มาลดีไฮด์ (Formaldehyde) เป็นสารอนุพันธ์ของสารประกอบในกลุ่มอะลิฟาติกแอลดีไฮด์ (Aliphatic Compound) นิยมใช้เมทานอลเป็นสารตั้งต้นในการผลิต มีสถานะเป็นแก๊ส ไม่มีสี มีกลิ่นฉุน มีสูตรทางเคมี คือ CH2O หรือ H2CO ในทางการค้ามักผลิตให้อยู่ในรูปสารละลายของแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์ที่ร้อยละ 37–50 โดยน้ำหนัก

ฟอร์มาลดีไฮด์ ถูกค้นพบครั้งแรกเมื่อปี ค.ศ. 1859 โดยศาสตราจารย์ชาวรัสเซียชื่อ Alexander Mikhailovich Bulerove และอีก 9 ปีต่อมามีนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อ ศาสตราจารย์ Hofmann August Wilhelmสามารถคิดค้นวิธีผลิตฟอร์มาลดีไฮด์ได้จากกระบวนการออกซิไดซ์เมทานอลด้วยอากาศ โดยใช้แพลทินัม (Pt) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้สามารถผลิตฟอร์มาลดีไฮด์ได้จำนวนมาก และกลายเป็นจุดเริ่มแรกในการผลิตฟอร์มาลดีไฮด์ในเชิงการค้า และในปี ค.ศ. 1983 จึงเริ่มผลิตในเชิงอุตสาหกรรม และถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆอย่างแพร่หลาย

คุณสมบัติเฉพาะ เพิ่มเติมจาก [1]
• CAS Number : 50-00-0
• UN Number : 3077
• ชื่อทางการค้า (Trade Name) : ฟอร์มาลดีไฮด์(Formaldehyde)
• ชื่อทางเคมี (Chemical Name) : Formaldehyde
• ชื่ออื่นๆ (Synonyms) :
– Formaldehyde
– Formalin
– Formol
– Methanal
– Oxomethane
• สูตรทางเคมี (Chemical Formula) : CH2O, H2CO
• น้ำหนักโมเลกุล (Molecular Weight) : 30.026
• ลักษณะทางกายภาพ (physical properties) : ก๊าซ มีกลิ่นฉุนรุนแรง
• จุดเดือด (Boiling point) : -19.1 องศาเซลเซียส (°C)
• จุดหลอมเหลว (Melting point) : -92 องศาเซลเซียส (°C)
• จุดวาบไฟ (Flash point) : 85 องศาเซลเซียส (°C)
• อุณหภูมิที่ติดไฟได้เอง (Auto ignition temperature) : 424 องศาเซลเซียส (°C)
• ความดันไอ (Vapor pressure) : 3,890 มิลลิเมตรปรอท (25 °C)
• ความหนาแน่นไอ (Vapor Density) : 1.04
• ความหนาแน่น (Density) : 0.815 กรัม/มล. (ที่ 20 °C)
• ความถ่วงจำเพาะ (specific gravity, SG) : 0.816 (ที่ 20 °C)
• ค่าคงที่เฮนรี่ (Henry’s law constant) : 3.37X10-7 ลบ.ม.-บรรยากาศ (25 °C)
• จุดเยือกแข็ง (Freezing point) : -117 องศาเซลเซียส (°C)
• การละลาย (Solubility) : ละลายน้ำได้ 4.00X10+5 mg/L ที่ 20°C และละลายได้ดีในเอทานอล และคลอโรฟอร์ม แต่ละลายได้ไม่ดีในอะซิโตน และเบนซีน
• ความเป็นกรด-ด่าง (pH) : ไม่มี
• สารที่ต้องหลีกเลี่ยง (Materials to Avoid) : สารออกซิไดซ์ซิ่งเอเจนท์ (Oxidizing agents), Caustics, Dithiocarbamates, สารรีดิวซ์ (Reducing agents), Aliphatics ที่ไม่อิ่มตัว, สารละลายที่เป็นด่าง, เอมีน, สารประกอบไนโตรเจน, สารประกอบอินทรีย์เปอร์ออกไซด์, ซัลไฟต์ และโลหะต่างๆ

ฟอร์มาลดีไฮด์ (CH2O) มีอะตอมของโครงสร้างทางเคมีที่ไม่เหมือนกันกับแอลดีไฮด์ (RCHO) อื่นๆ เนื่องจาก ฟอร์มัลดีไฮด์ (CH2O) มีองค์ประกอบของ H จำนวน 1 อะตอม ซึ่งจะเกาะอยู่กับหมู่แอลดีไฮด์ (-CHO) แต่สารประกอบในกลุ่มแอลดีไฮด์ (RCHO) อื่นๆจะประกอบด้วยหมู่อัลคิล (R) หรือหมู่หมู่แอริล (R’) ซึ่งจะเกาะกับหมู่แอลดีไฮด์ (-CHO) ทำให้ฟอร์มาลดีไฮด์มีคุณสมบัติที่แตกต่างไป โดยเฉพาะทำให้เกิดปฏิกิริยากับสารอื่นได้ง่าย

การผลิตฟอร์มัลดีไฮด์
การผลิตฟอร์มัลดีไฮด์ด้วยกระบวนการออกซิไดซ์เมทานอลในอากาศ ถือเป็นกระบวนการผลิตที่ใช้ตั้งแต่ยุคแรกเริ่ม ทำได้โดยการออกซิไดซ์เมทานอลในอากาศที่อุณหภูมิสูง มีกระบวนการเริ่มตั้งแต่การผลิตเมทานอลจนได้ฟอร์มัลดีไฮด์ในรูปสารละลายในหลายวิธีหรือหลายสภาวะที่แตกต่างกัน และใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน ดังนี้

CO + H2 + (Zn , Cr2O3/275-300 atm/300-400 °C) → CH3OH + O2 → CH2O + H2O

CH3OH + Air (Cu – Ag/300-600 °C) →CH2O + H2

CH3OH + ½ O2 (Fe, Mo หรือ Ni/350–450 °C) → CH2O + H2O

สถานะอื่นของฟอร์มัลดีไฮด์
1. สารละลายฟอร์มัลดีไฮด์ หรือเรียก ฟอร์มาลีน
สารละลายฟอร์มัลดีไฮด์ หรือ ฟอร์มาลีน หมายถึง ฟอร์มัลดีไฮด์ที่อยู่ในรูปของสารละลายในของเหลว โดยสถานะฟอร์มัลดีไฮด์ที่ละลายอยู่ในของเหลวจะไม่เสถียร เนื่องจากเปลี่ยนแปลงเป็นกรดฟอร์มิกอยู่ตลอดเวลา และเกิดการเปลี่ยนแปลงได้มากเมื่อสารละลายมีอุณหภูมิสูง แต่หากสารละลายมีอุณหภูมิต่ำมากก็จะเปลี่ยนสภาพเป็นพาราฟอร์มัลดีไฮด์ด้วยการตกตะกอนในสารละลาย ดังนั้น จึงต้องเก็บรักษาในอุณหภูมิที่เหมาะสม วิธีการที่นิยมใช้ คือ การเติมเมทานอล 10-15% โดยน้ำหนัก เพื่อทำหน้าที่เป็นสารปรับเสถียรเพื่อป้องกันการตกตะกอนเป็นพาราฟอร์มัลดีไฮด์เมื่อเก็บในอุณหภูมิต่ำ

2. พาราฟอร์มัลดีไฮด์ (paraformaldehyde)
พาราฟอร์มัลดีไฮด์ มีชื่อเรียกอื่นว่า  polyxymethylene เป็นอนุพันธุ์ของฟอร์มัลดีไฮด์ที่อยู่ในสถานะของแข็งที่ได้จากการตกตะกอนฟอร์มาลีนในสารละลายที่อุณหภูมิต่ำ มีสูตรโครงสร้างเป็น (CH2O)n.H2O มีลักษณะเป็นผงสีขาว ละลายได้ดีในน้ำ และตัวทำละลายอื่นๆ

ฟอร์มาลีน (CH2O + H2O) → พาราฟอร์มัลดีไฮด์ (HCHO)n

พาราฟอร์มัลดีไฮด์สามารถเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับได้เป็นฟอร์มัลดีไฮด์ได้ง่าย โดยเฉพาะเมื่อสัมผัสกับความร้อน

พาราฟอร์มัลดีไฮด์ ((HCHO)n) → ความร้อน → ฟอร์มัลดีไฮด์ (CH2O)

การเกิดฟอร์มัลดีไฮด์ในธรรมชาติ
ฟอร์มัลดีไฮด์ในธรรมชาติแบ่งได้เป็น 2 แหล่ง คือ เกิดจากไอระเหยของฟอร์มาลีนในกระบวนการผลิตอุตสาหกรรมหรือจากผลิตภัณฑ์ฟอร์มาลีน และอีกแหล่ง คือ เกิดจากกระบวนการทางธรรมชาติ

กระบวนการเกิดฟอร์มัลดีไฮด์ในธรรมชาติจะเกิดขึ้นที่ชั้นบรรยากาศ troposphere โดยสารประกอบไฮโดรคาร์บอนจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันกับโอโซนของ โดยมีหมู่ OH เรดิคอล เข้าทำปฏิกิริยาจนได้เป็นก๊าซฟอร์มัลดีไฮด์ในบรรยากาศ

ปฏิกิริยาการสลายตัว [2]
สารอันตรายเมื่อเกิดจากการสลายตัวของแก๊สฟอร์มาลดีไฮด์เมื่อได้รับความร้อนหรือเกิดการเผาไหม้ของแก๊สจะให้ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และไฮโดรเจน เกิดในลักษณะเป็นหมอกควันที่เป็นพิษสีขาว และฟอร์มาลดีไฮด์สามารถเกิดปฏิกิริยาต่างๆ ได้ดังนี้
– ไพลิเมอไลซัน (Polymerization)
– ออกซิเดชัน (Oxidation)
– แอดดิชัน (Addition)

การใช้ประโยชน์ฟอร์มัลดีไฮด์
ประโยชน์ของฟอร์มัลดีไฮด์จะถูกใช้มากในรูปของสารละลายแก๊สฟอร์มัลดีไฮด์ หรือ เรียกว่า ฟอร์มาลีน ตามลิ้งค์นี้ ดังนั้น ประโยชน์หลักของฟอร์มัลดีไฮด์ในรูปของก๊าซ คือ เป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตฟอร์มาลีน เนื่องจาก ฟอร์มัลดีไฮด์ในรูปนี้มีความเป็นพิษ และความอันตรายน้อย รวมถึงการบรรจุ การจัดเก็บ และการจัดการง่าย ทำให้ต้นทุนน้อยกว่า ส่วนการใช้ประโยชน์ฟอร์มัลดีไฮด์ในสถานะแก๊สโดยตรงอย่างอื่น ได้แก่
– ใช้เป็นก๊าซรมควันสำหรับฆ่าเชื้อในผลิตภัณฑ์การเกษตร
– ใช้เป็นก๊าซรมควันสำหรับรมควันเมล็ดพันธุ์พืชเพื่อกำจัดแมลงศัตรูพืชในเมล็ดพันธุ์

ฟอร์มาลีนในประเทศไทยมีทั้งผลิตได้เองในประเทศ และนำเข้าจากต่างประเทศ แต่ปริมาณการใช้ในประเทศจะได้มาจากการผลิตในประเทศเป็นหลัก และมีการนำเข้าพร้อมกับการส่งออกบางส่วน ซึ่งแนวโน้มในอนาคตคาดว่าจะนำเข้าน้อยลง และเพิ่มปริมาณการส่งออกให้มากขึ้น โดยการนำเข้าจากต่างประเทศ ได้แก่ ประเทศเยอรมัน อิตาลี ญี่ปุ่น อังกฤษ ออสเตรเลีย ไต้หวัน สเปน อินโดนีเซีย อินเดีย และสหรัฐอเมริกา

การปนเปื้อนสู่สิ่งแวดล้อม
ฟอร์มาลดีไฮด์ เป็นสารที่พบได้ทั่วไปในสิ่งแวดล้อม ทั้งภายบ้าน อาคารสถานที่ทำงาน ถนนที่มีรถจราจร  และบริเวณใกล้โรงงาน หรือสถานที่ประกอบการที่มีการผลิตหรือใช้สารฟอร์มาลดีไฮด์ ทั้งนี้ แหล่งปลดปล่อยฟอร์มาลดีไฮด์ที่สำคัญ และเป็นแหล่งหลัก ได้แก่ โรงงานในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ นอกจากนั้น ยังพบในแหล่งอื่น อาทิ การเผาไหม้จากการสูบบุหรี่ และไอเสียจากยานพาหนะที่ใช้น้ำมันดีเซล ก๊าซหุงต้ม และน้ำมันก๊าด เป็นต้น

ในครัวเรือน และสำนักงานในปัจจุบัน พบแหล่งปลดปล่อยฟอร์มาลดีไฮด์ในหลายแหล่งกำเนิด อาทิ ในสำนักงานจะพบได้ในกระดาษ หรือ บรรจุภัณฑ์ต่างๆ ในวัสดุก่อสร้างหรือวัสดุตกแต่งภายในอาคาร เช่น สีทาบ้าน หรือ น้ำยาชนิดต่างๆ อาทิ น้ำยาทำความสะอาด ซึ่งแหล่งเหล่านี้มักใช้ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์เรซินเป็นส่วนผสม

พิษฟอร์มาลดีไฮด์
ฟอร์มาลดีไฮด์ จัดเป็นวัตถุอันตรายชนิดที่ 2 ผู้ผลิต นำเข้า ส่งออก และครอบครองต้องแจ้งให้พนักงานให้รับทราบก่อน โดยจัดเป็นวัตถุมีพิษ มีฤทธิ์กัดกร่อน เป็นวัตถุไวไฟ และการระเบิด ได้
1. ความเป็นพิษต่อสัตว์ทดลอง
ฟอร์มาลดีไฮด์ จัดเป็นสารที่มีพิษในระดับปานกลาง มีค่าความเป็นพิษ LD50 ที่มีต่อหนูโดยการให้ทางกระเพาะอาหารเท่ากับ 385 ± 28.72 มิลลิกรัม/กิโลกรัม และแสดงอาการความเป็นพิษเฉียบพลันของฟอร์มาลดีไฮด์ด้วยการฉีดเข้ากระเพาะอาหาร พบว่า สัตว์ทดลองแสดงอาการตื่นตระหนก ไวต่อสิ่งเร้า จากนั้น มีการเคลื่อนไหวเชื่องช้า เกิดอาการง่วงซึม อ่อนเพลีย มีอาการหายใจติดขัด และเสียชีวิตภายใน 2–3 ชั่วโมงแรกที่ได้รับสาร

สำหรับความเป็นพิษเรื้อรัง จากการทดลองความเป็นพิษที่มีต่อสุนัข และกระต่ายด้วยการให้ฟอร์มาลดีไฮด์ในปริมาณ 2–50 มิลลิกรัม/กิโลกรัม เป็นเวลาติดต่อกันนาน 129 วัน พบว่า สัตว์ทั้งสองมีน้ำหนักตัวลดลง ตามมาด้วยปริมาณเม็ดเลือดแดง และฮีโมโกลบินลดลง ตรวจพบโปรตีน และกรดฟอร์มิคในปัสสาวะ นอกจากนั้นยังพบว่า สัตว์ทดลองบางส่วนตายในระหว่างการทดลอง และเมื่อตรวจพิสูจน์ซาก พบว่า มีการเปลี่ยนแปลงทางพยาธิสภาพ (pathology) ของตับ ไต ลำไส้ตอนบน กระเพาะอาหาร และส่วนอื่นๆของทางเดินอาหาร

2. ความเป็นพิษต่อร่างกายมนุษย์
ความเป็นพิษจากการดื่มกิน
เมื่อดื่มหรือรับฟอร์มาลดีไฮด์เข้าสู่ร่างกายในปริมาณความเข้มข้นสูงจะเกิดความเป็นพิษแบบเฉียบพลันทันที โดยจะเกิดพิษต่ออวัยวะในระบบทางเดินอาหารเริ่มตั้งแต่อวัยวะภายในปาก หลอดอาหาร กระเพาะเพาะอาหาร และลำไส้ อาทิ เมื่อได้รับฟอร์มาลดีไฮด์ด้วยการดื่มในรูปของฟอร์มาลีน 5% ปริมาณ 100 ซีซี พบว่าหลังจากดื่มเข้าไปจะเกิดอาการวิงเวียนศรีษะ คลื่นไส้ และอาเจียนตามมา หลังจากนั้น พบเกิดการระคายเคืองในระบบทางเดินอาหารอาทิ หลอดอาหาร และกระเพาะอาหารตอนบน จากนั้น หากผู้ป่วยไม่ได้รับการรักษาจะพบว่าสามารถทำให้ผู้ป่วยจะเสียชีวิตได้ภายใน 40 วัน เนื่องจาก มีอาการเลือดออกในกระเพาะอาหาร และลำไส้

ความเป็นพิษจากการสูดดมในบรรยากาศ
ความเป็นพิษของฟอร์มาลดีไฮด์ที่ระดับความเข้มข้นต่างๆ

ความเข้มข้น ความเป็นพิษ
0.5-1 ppm รับรู้ถึงกลิ่นถึงกลิ่นของฟอร์มาลดีไฮด์ได้
2-3 ppm ทำให้รู้สึกไม่สบายได้ โดยเฉพาะที่ลำคอ และระบบทางเดินหายใจอื่นๆ รวมถึงมีอาการของน้ำตาไหล
4-5 ppm ทำให้เกิดอาการน้ำลายไหลไม่หยุด (ปริมาณเล็กน้อย)
10 ppm ทำให้เกิดอาการน้ำลายไหลไม่หยุด (เกิดน้ำลายปริมาณมาก) อีกทั้งทำให้เกิดอาการหายใจลำบาก จมูก และคอแสบร้อน
10–20 ppm เกิดอาการแสบร้อนที่ลำคอ หลอดลม และระบบทางเดินหายใจอื่นๆ พร้อมกับมีอาการไอร่วมด้วย
50–100 ppm ทำให้เกิดการเจ็บป่วยอย่างรุนแรงได้ (ในระหว่าง 5–10 นาที)

ความเป็นพิษจากการสัมผัสที่ผิวหนัง
1. อาการเฉียบพลัน
เมื่อสัมผัสกับผิวหนังบนร่างกายจะทำให้ผิวหนังอักเสบ เกิดเป็นผื่นแดง และอาจเกิดเป็นตุ่มพุพอง และจะเกิดอาการแสบคันทันทีที่สัมผัสหากสัมผัสกับบริเวณผิวหนังอ่อน อาทิ บริเวณใบหน้า ลำคอ อัณฑะ ข้อพับแขน และเปลือกตา เป็นต้น ส่วนการสัมผัสกับดวงตาจะทำให้เยื่อบุตาอักเสบ เกิดอาการแสบคัน และหากสัมผัสกับตาที่มีความเข้มข้นมากจะทำให้เกิดปวดแสบปวดร้อน และจนทำให้ดวงตาบอดได้
2. อาการเรื้อรัง
การเกิดอาการเรื้อรังที่เกิดขึ้นจากการสัมผัสจะเกิดในกรณีสัมผัสกับสารที่มีความเข้มข้นน้อยถึงปานกลางในระยะเวลาติดต่อกันนานหลายเดือนหรือหลายปี โดยพบว่า อาการที่เกิดขึ้น ได้แก่ เกิดอาการชาบริเวณสัมผัส เกิดการตกสะเก็ด ผิวหนังดำคล้ำ เป็นต้น

การปฐมพยาบาล และรักษาเบื้องต้น
1. พิษอย่างเฉียบพลันจากการสูดดม
– ให้นำผู้ป่วยออกมาจากแหล่งกำเนิดก๊าซฟอร์มาลดีไฮด์เพื่อสูดดมหรือรับอากาศบริสุทธิ์
– ให้สูดดมแอมโมเนีย
– ให้ออกซิเจน ยาบำรุงหัวใจ ยากระตุ้นการหายใจ และยาระงับประสาทตามความจำเป็น
2. ผู้ป่วยที่มีการระคายเคืองของทางเดินหายใจ ควรให้ mucosa alkalin หรือoil inhalations
3. ผู้ป่วยที่หลอดคอ และหลอดลมปอดอักเสบอย่างเฉียบพลันและรุนแรงให้ oil solution ที่ประกอบด้วย menthol หรือ camphor 5%
4. ผู้ป่วยที่ไออย่างรุนแรง ให้ยาประเภท codeine, libexine หรือ dionnine
5. ผู้ป่วยที่เกิดสัมผัสกับตาทำให้ตาระคายเคืองตา ให้ล้างตาด้วยน้ำเกลือ หรือน้ำสะอาด
6. ผู้ป่วยที่ดื่มกินฟอร์มาลดีไฮด์เข้าสู่ระบบทางเดินอาหาร ให้ทำการล้างท้องด้วยการดื่มสารละลายแอมโมเนียมคาร์บอเนต (ammonium carbonate) หรือ โซเดียมคาร์บอเนต (sodium carbonate) หรือ สารละลายอะซเตรท 3% (acetate solution 3%) หรืออาจรับประทานอย่างอื่น อาทิ ไข่ดิบ หรือ นม หรือยาถ่ายชนิด saline และที่สำคัญควรให้ดื่มน้ำตามมากๆ
6. ผู้ที่สัมผัสฟอร์มาลดีไฮด์ทางผิวหนัง หากสัมผัสกับเสื้อผ้าก่อนให้รีบถอดเสื้อผ้าออก และให้รีบล้างทำความสะอาดด้วยน้ำสะอาดทันที หรือ อาจใช้น้ำยาแอมโมเนียความเข้มข้น 5% ล้างทำความสะอาดแทนน้ำก็ได้
7. หากผู้ป่วยมีอาการเจ็บป่วยรุนแรงทั้งจากการสัมผัส กาสรสูดดม และการดื่มกิน ให้รีบนำส่งแพทย์ทันที

เอกสารอ้างอิง
[1] U.S. National Library of Medicine. ออนไลน์. เข้าถึงได้ที่ : https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Formaldehyde
[2] กรมโรงงานอุตสาหกรรม. 2553. คู่มือการจัดการสารเคมีอันตรายสูงฟอร์มาลดีไฮด์.

ขอบคุณภาพจาก
– esuppliersindia.com/