گاز اکسیژن

گاز اکسیژن

گاز اکسیژن

گاز اکسیژن فراوان ترین عنصر در پوسته ی کره زمین است.این گاز بی رنگ، بی بو و سمی است. گاز اکسیژن یک گاز ضروری برای تنفس است و به همین خاطر این گاز مهم ترین عنصر تشکیل دهنده ی هوا می باشد.گاز اکسیژن در دما و فشار استاندارد به صورت گاز است و نوع جامد و مایع آن رنگی مایل به آبی کمرنگ دارد.تولید گاز اکسیژن به منظورهای مختلفی صورت می گیرد،از جمله:استفاده در جوشکاری،ساخت فولاد،تولید متانول،تولید سرامیک و…همچنین تولید گاز اکسیژن به منظور مصارف پزشکی نیز صورت می گیرد. معمولا تولید اکسیژن به یکی از این روش ها می تواند صورت گیرد: تولید اکسیژن به روش الکترولیز آب، تولید اکسیژن به روش جذبی تحت فشار، تولید اکسیژن به روش تقطیر جزء به جزء توسط کمپرسور هوا
هوایی که ما تنفس میکنیم متشکل از 21 % اکسیژن، 78 % نیتروژن و یک درصد مابقی گازهایی از جمله دی اکسید کربن، گازهای بی اثر، اکسیدهای نیتروژن، گوگرد و … است. وجود هوا برای زیست جانداران هوازی (از حیوانات تا گیاهان و میکروبها) ضروری است. هوای محیط بسته به ارتفاع از سطح دریا و عوامل انسانی مانند سطح آلودگی متفاوت است. هرچه هوا به سطح دریا نزدیکتر باشد، درصد اکسیژن بیشتر است.

نام اکسیژن از کلمه یونانی( oxy به معنای اسیدی – تیز) و لاتین gen (به معنی تولید) تشکیل شده است که معنای تحت الفظی غلط تولید اسید را می دهد. این اعتقاد اشتباه برای اولین بار توسط لاوازیه مطرح شده بود. این گاز که از سال 1790 به بعد اکسیژن نامیده شد، برای نخستین بار در سال 1774 با نام Dephlogisticated) ) کشف شد. تولید این گاز در دهه های اخیر در مقیاس بزرگ در دماهای پایین به صورت تقطیر هوای مایع یا دوره های معمولی با استفاده از مواد جاذب انجام می شود. این مواد جاذب عمدتاً غربالهای مولکولی هستند. در این روش با حذف نیتروژن از هوا اکسیژن و آرگون تولید می شود. این گاز در دهه 80 میلادی تقریباً چهارمین رتبه از نظر حجم تولید در جهان را داشته است
اکسیژن در صنایع مختلفی کاربرد دارد که مهم‌ترین آن‌ها، فولاد است. در واقع از اکسیژن به‌ منظور افزایش درجه حرارت احتراق در کوره‌ها و غنی‌سازی هوا استفاده می‌شود. برای تولید فلزات دیگری مانند سرب، روی و مس نیز به این گاز نیاز است. از طرف دیگر، اکسیژن به‌عنوان ماده خام در فرآیند‌های مرتبط با اکسایش نیز مورد نیاز است.
این گاز در حیطه‌های پزشکی، ورزشی، صنعت فولاد، هوافضا، پتروشیمی، آب و فاضلاب و حتی حمل و نقل کاربرد دارد.

 

برخی کاربردهای گاز اکسیژن:

کاربرد گاز اکسیژن در حیطه صنعت فولاد:
این گاز در فرآیند تولید فولاد نیز مورد نیاز است. درواقع، از این گاز، برای واکنش دادن با کربن و تولید گاز کربن دی اکسید استفاده می‌شود، که در نهایت موجب تولید فولاد برای امور مربوطه خو اهد شد.

کاربرد گاز اکسیژن در حیطه هوافضا:
لازم به ذکر است که برای مصرف اکسیژن در این حیطه، ابتدا باید آن را به شکل مایع درآورد. از اکسیژن مایع که از روش تقطیر شیمیایی به دست می‌آید در حیطه هوافضا، به عنوان یک اکسیدکننده یا تغییر دهنده استفاده می‌شود.
این مایع، با هیدروژن واکنش می‌دهند، و این امر باعث تولید انرژی کافی برای روی دادن یک فرآیند قوی برای موشک می‌گردد و موجب تامین انرژی لازمه موشک در طول مسیر خواهد شد. به علاوه، درون لباس فضانوردان نیز به طور کامل برای تامین تنفس و جلوگیری از خطر اکسیژن زیادی به صورت مبحوس وجود دارد که در مواقع حساس در کنار کپسول اکسیژن برای فضانورد کارآیی دارد.

کاربرد گاز اکسیژن در حیطه پتروشیمی:
به طور معمول، استفاده از اکسیژن در این حیطه با هدف ایجاد احتراق صورت می‌گیرد.
با ایجاد سوخت، آب و دی اکسید کربن آزاد می‌شود که همین امر هدف این صنعت استفاده از گاز اکسیژن است. با این حال، کاربردهای اکسیژن در این حیطه به این امر محدود نمی‌شود و کاربردی های دیگری نیز دارد که مجالی برای گفتن ندارد.

کاربرد گاز اکسیژن در حیطه آب و فاضلاب:
همان‌طور که خودتان نیز می‌دانید، در گیاهان نیز اکسیژن موجود می‌باشد، چرا که برای زنده ماندن و رشد و نمو آن‌ها لازم است. در حیطه آب و فاضلاب نیز، از اکسیژن موجود در گیاهان استفاده می‌شود. با قرار دادن گیاهان در آب، باکتری‌هایی تولید می‌شوند که آب را متابولیزه و تصفیه می‌کنند. درنتیجه، آب تصفیه شده به راحتی و با زحمت کم به دست می‌آید.
کاربرد گاز اکسیژن در حیطه حمل و نقل و راه ها:
کاربرد اکسیژن در این حیطه، بیشتر به مواردی باز می‌گردد که وسیله‌ای، برای تولید انرژی خود، به منبع تغذیه متصل نباشد. این مورد برای وسایل حمل و نقل عمومی مانند اتومبیل و موتور سیکلت صدق نمیکند اما درصورتی که، از گاز اکسیژن برای تولید انرژی استفاده شود. مانند ژنراتورها و برخی از وسایل نقلیه، مثل کشتی‌ها و هواپیماها می‌تواند حائز اهمیت باشد.
کاربرد گاز اکسیژن در ورزش:
شاید برای تمامی کوهنوردانی که به ارتفاعات بالاتر از ۲۰۰۰ صعود کرده باشند، کوه گرفتگی یا کمبود اکسیژن پیش آمده باشد، در این حالت کوهنورد به دلیل کم شدن فشار بارومتریک دچار سندروم هیپوکسی یا کم شدن مولکولهای تنفسی در ارتفاعات می‌شوند، که در این زمینه هم وجود کپسول اکسیژن برای کوهنوردانی که قصد صعود به ارتفاعات بالا را دارند بسیار کمک کننده است.

کاربرد گاز اکسیژن در صنایع دریایی:
یکی از کاربردهای جالب گاز اکسیژن در حوزه دریایی مربوط به پرورش ماهی می‌باشد. این گونه موجودات برای رشد خود نیاز به دوز دقیقی از اکسیژن خالص دارند. این موضوع می‌تواند کمک شایانی به رشد سریع ماهی‌ها و هم‌چنین جلوگیری از بیمار شدن آن‌ها کند.

کاربرد گاز اکسیژن در جوشکاری:
استفاده از گاز اکسیژن به جای هوا در جوشکاری تولید شعله با دمای بالاتر می‌کند، که در این حالت ذوب فلزات به صورت نقطه‌ای اتفاق می‌افتد. این گاز علاوه بر جوشکاری در برشکاری فلزات نیز نقش مهمی ایفا می‌کند.
کاربرد گاز اکسیژن در صنعت سرامیک و شیشه
گاز اکسیژن در صنعت سرامیک و شیشه جهت تولید شعله موردنیاز برای ذوب استفاده می‌شود. استفاده از این گاز به جای هوا منجر به ایجاد شعله با دمای بالاتر، افزایش راندمان شعله، کاهش آلاینده‌های حاوی نیتروژن و هم‌چنین کاهش مصرف و هزینه انرژی می‌گردد.

کاربرد گاز اکسیژن در صنعت کاغذسازی:
گاز اکسیژن به‌عنوان یک ماده شیمیایی سفیدکننده (Bleaching) در صنعت کاغذسازی اهمیت فزاینده‌ای دارد. علت استفاده از عامل سفیدکننده در فرآیند تولید کاغذ، حذف لیگنین موجود در خمیر است. در گذشته، کلر برای این منظور کاربرد داشته، اما در فرآیندهای جدید از اکسیژن برای فرآیند سفید کردن استفاده می‌شود، که باعث کاهش آلودگی آب می‌گردد. ترکیب اکسیژن با سود سوزآور می‌تواند جایگزینی مناسب برای هیپوکلریت و دی‌اکسید کلر در فرآیند سفید کردن باشد، که این موضوع هزینه‌های کمتری را به همراه دارد.

 

هشدار: موارد خطرناکی که درباره گاز اکسیژن باید بدانید:

میزان عادی و طبیعی اکسیژن مورد نیاز انسان برای انجام فعالیت‌های روزمره طبق آزمایشات ABG برای یک فرد سالم چیزی حدود ۸۰ تا ۱۰۰ میلی متر جیوه است و اکسیژن دریافتی زیاد در درجه خلوص بالا می‌تواند خطرناک و سمی باشد و به اعضای بدن که با تنفس درگیر هستند، آسیب وارد کند. این عارضه می‌تواند باعث ورم ریه، یا همان آماس شش‌ها گردد که در این حالت بافت های ششی آسیب دیده و فرد دچار مسمومیت و خطر خفگی می‌شود. به علاوه، می‌تواند بر سامانه عصبی نیز اثر بگذارد و سبب کاهش بینایی، تشنج و یا حتی در موارد خیلی وخیم، ایجاد شدن حالت مرگ جسمی یا اغما گردد.
نکته:
باید بدانید که نه تنها اکسیژن، بلکه مشتقات آن نیز، نظیر ازون و پروکسید هیدروژن، بسیار سمی و خطرناک هستند. توجه داشته باشید که این گاز در ایجاد آتش سوزی نیز می‌تواند بسیار تاثیرگذار باشد و باعث ایجاد آتش‌سوزی و خطر و یا حتی متاسفانه، انفجار شود حتی ممکن است غلتیدن کپسول حاوی اکسیژن یا ضربه خوردن آن نیز خطراتی به همراه داشته باشد. از این رو، رعایت نکات امنیتی برای افرادی که با این گاز سر و کار دارند، بسیار ضروری است و بهتر است در مکانی کاملا مخصوص به دور از خطرات احتمالی نگهداری شود.

نکات بسیار جالب درباره گاز اکسیژن:

اکسیژن، یک گاز بدون رنگ و بدون بو می‌باشد، و بدون دستگاه‌های مجهز آزمایشگاهی قابل روئیت نیست البته این گاز شگفت انگیز، در فرایند تبدیل به حالت مایع به رنگ آبی روشن در می‌آید.
برای غنی‌سازی هوا در طول فرآیند تخمیر، از گاز اکسیژن بهره برده می‌شود.
با این که اکسیژن از احتراق و آتش‌سوزی پشتیبانی می‌کند، اما خود اکسیژن خالص بدون ترکیب شدن، هرگز نمی‌ سوزد.
علت به وجود آمدن رنگ‌های قرمز روشن و زرد و سبز در شفق‌های قطبی، وجود گاز اکسیژن برانگیخته است که میتواند پدیده دیدنی باشد.