Дегазация
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( ноябрь 2016 г. ) |
Дегазация , также известная как дегазация , представляет собой удаление растворенных газов из жидкостей , особенно воды или водных растворов. Существует множество методов удаления газов из жидкостей.
Газы удаляются по разным причинам. Химики удаляют газы из растворителей , когда соединения, над которыми они работают, возможно, чувствительны к воздуху или кислороду ( безвоздушный метод ), или когда образование пузырьков на границе раздела твердого тела и жидкости становится проблемой. Образование пузырьков газа при замерзании жидкости также может быть нежелательным, что требует предварительной дегазации.
Снижение давления
[ редактировать ]Растворимость газа подчиняется закону Генри , то есть количество растворенного газа в жидкости пропорционально ее парциальному давлению . Следовательно, помещение раствора под пониженное давление делает растворенный газ менее растворимым. Обработка ультразвуком и перемешивание при пониженном давлении обычно могут повысить эффективность. Этот метод часто называют вакуумной дегазацией . Специализированные вакуумные камеры, называемые вакуумными дегазаторами , используются для дегазации материалов путем снижения давления.
Терморегулирование
[ редактировать ]Вообще говоря, водный растворитель растворяет меньше газа при более высокой температуре, и наоборот для органических растворителей (при условии, что растворенное вещество и растворитель не реагируют). Следовательно, нагревание водного раствора может привести к выделению растворенного газа, тогда как охлаждение органического раствора имеет тот же эффект. Ультразвук и перемешивание во время терморегуляции также эффективны. Этот метод не требует специального оборудования и прост в исполнении. Однако в некоторых случаях растворитель и растворенное вещество разлагаются, реагируют друг с другом или испаряются при высокой температуре, и скорость удаления становится менее воспроизводимой .
Мембранная дегазация
[ редактировать ]Мембраны для разделения газа и жидкости пропускают газ, но не жидкость. Протекание раствора внутри мембраны для разделения газа и жидкости и откачивание наружу приводит к выходу растворенного газа через мембрану . Преимущество этого метода состоит в том, что он позволяет предотвратить повторное растворение газа, поэтому его используют для производства очень чистых растворителей. Новые области применения - системы струйной печати, где газ в чернилах образует пузырьки, ухудшающие качество печати. Перед печатающей головкой устанавливается устройство дегазации для удаления газа и предотвращения накопления пузырьков, сохраняя хорошее качество струи и печати.
Вышеупомянутые три метода используются для удаления всех растворенных газов. Ниже приведены методы более выборочного удаления.
Ультразвуковая дегазация
[ редактировать ]Ультразвуковые процессоры жидкостей представляют собой широко используемый метод удаления растворенных газов и/или пузырьков увлеченного газа из различных жидкостей. Преимущество этого метода в том, что ультразвуковую дегазацию можно проводить в непрерывном режиме, что делает его пригодным для производства в промышленных масштабах. [1] [2] [3]
Барботирование инертным газом
[ редактировать ]Барботирование раствора высокочистым (обычно инертным) газом может привести к удалению нежелательных (обычно реакционноспособных) растворенных газов, таких как кислород и углекислый газ . азот , аргон , гелий и другие инертные газы Обычно используются . Чтобы максимизировать этот процесс, называемый барботажем , раствор энергично перемешивают и барботируют в течение длительного времени. Поскольку гелий плохо растворяется в большинстве жидкостей, он особенно полезен для снижения риска образования пузырьков в системах высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).
Добавление восстановителя
[ редактировать ]Если необходимо удалить кислород, иногда бывает эффективным добавление восстановителей . Например, особенно в области электрохимии , сульфит аммония часто используется в качестве восстановителя, поскольку он реагирует с кислородом с образованием сульфат- ионов. Хотя этот метод может быть применен только к кислороду и сопряжен с риском снижения содержания растворенного вещества, растворенный кислород практически полностью удаляется. Кетильный радикал натрия ; и бензофенона также можно использовать для удаления кислорода и воды из инертных растворителей, таких как углеводороды и простые эфиры дегазированный растворитель можно отделить перегонкой . Последний метод особенно полезен, поскольку высокая концентрация кетильного радикала приводит к образованию темно-синего цвета, указывающего на то, что растворитель полностью дегазирован.
Циклическое замораживание-насос-оттаивание
[ редактировать ]В этом лабораторном методе дегазируемую жидкость помещают в колбу Шленка и быстро замораживают, обычно жидким азотом . Затем применяется вакуум, возможно, для достижения вакуума 1 мм рт. ст. (для иллюстративных целей). Колбу изолируют от источника вакуума и замороженному растворителю дают оттаять. Часто при плавлении появляются пузырьки. Обычно процесс повторяется в общей сложности три цикла. [4] Степень дегазации выражается уравнением (1/760) 3 для случая начального давления 760 мм рт. ст., вакуума 1 мм рт. ст. и общего числа циклов три. [5]
Дегазация вина
[ редактировать ]Дрожжи используют сахар для производства спирта и углекислого газа. В виноделии углекислый газ является нежелательным побочным продуктом для большинства вин. Если вино разливается в бутылки быстро после брожения , важно дегазировать вино перед розливом в бутылки.
Винодельни могут пропустить процесс дегазации, если выдерживают . вина перед розливом в бутылки Хранение вин в стальных или дубовых бочках в течение месяцев, а иногда и лет, позволяет газам выделяться из вина и выходить в воздух через воздушные шлюзы.
Дегазация нефти
[ редактировать ]Наиболее эффективным методом промышленной дегазации нефти является вакуумная обработка, при которой удаляются растворенные в масле воздух и вода. [6] Этого можно достичь путем:
- распыление масла в больших вакуумных камерах;
- распределение масла тонким слоем по специальным поверхностям (спиральным кольцам, кольцам Рашига и т.п.) в вакуумных камерах.
Под вакуумом достигается равновесие между содержанием влаги и воздуха (растворенных газов) в жидкой и газообразной фазе. Равновесие зависит от температуры и остаточного давления. Чем ниже это давление, тем быстрее и эффективнее удаляются вода и газ.
Непреднамеренная дегазация
[ редактировать ]Непреднамеренная дегазация может произойти по разным причинам, например, из-за случайного выброса метана ( CH 4 ) с морского дна во время человеческой деятельности, например, при подводных исследованиях в энергетической отрасли . Естественные процессы, такие как движение тектонических плит, также могут способствовать выбросу метана со дна океана. В обоих случаях объем выброшенного CH 4 может внести значительный вклад в изменение климата . [7] [8]
См. также
[ редактировать ]- Дегазационная проводимость
- Дегазированная вода
- Лимническая сыпь
- Дегазация (включает геологические и вулканические выбросы)
- Вулканический газ
- Удаление летучих полимеров
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Дегазация жидкостей: https://www.sonomechanics.com/liquid-degassing-deaeration/
- ^ «Европейский сервер публикаций» .
- ^ «Дегазация электрореологической жидкости» .
- ^ «Дегазация жидкостей замораживанием-насосом-оттаиванием» (PDF) . Университет Вашингтона .
- ^ Дювард Ф. Шрайвер и М.А. Дреззон «Манипуляция чувствительными к воздуху соединениями», 1986, Дж. Уайли и сыновья: Нью-Йорк. ISBN 0-471-86773-X .
- ^ DJ Хакнелл (1991). Вакуумная техника и ее применение. Оксфорд: Butterworth-Heinemann Ltd. ISBN 0-7506-1145-6 .
- ^ Чжан Юн; Чжай Вэй-Донг (2015). «Утечка метана на мелководье и дегазация в атмосферу: вызваны морскими исследованиями нефти, газа и гидрата метана» . Границы морской науки . 2 : 34. дои : 10.3389/fmars.2015.00034 .
- ^ Джанкарло Чиотоли; Мония Процесси; Джузеппе Этиопе; Умберто Фракасси; Гвидо Вентура (2020). «Влияние тектоники на глобальное распределение геологических выбросов метана» . Природные коммуникации . 11 (1): 2305. Бибкод : 2020NatCo..11.2305C . дои : 10.1038/s41467-020-16229-1 . ПМЦ 7210894 . ПМИД 32385247 .
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
