گاز زدایی که به آن گاز زدایی نیز می گویند ، حذف گازهای محلول از مایعات ، به ویژه آب یا محلول های آبی است. روش های زیادی برای حذف گازها از مایعات وجود دارد.
گازها به دلایل مختلف حذف می شوند. شیمیدان ها وقتی که ترکیباتی که روی آنها کار می کنند احتمالاً به هوا یا اکسیژن حساس هستند ( تکنیک بدون هوا ) یا وقتی که تشکیل حباب در سطح مشترک جامد و مایع مشکل ساز می شود، گازها را از حلال ها حذف می کنند. تشکیل حباب های گاز در هنگام یخ زدگی مایع نیز می تواند نامطلوب باشد و نیاز به گاز زدایی از قبل دارد.
حلالیت گاز تابع قانون هنری است ، یعنی مقدار گاز محلول در مایع با فشار جزئی آن متناسب است . بنابراین، قرار دادن یک محلول تحت فشار کاهش یافته باعث می شود که گاز محلول کمتر محلول شود. فراصوت و هم زدن تحت فشار کاهش یافته معمولاً می تواند کارایی را افزایش دهد. این تکنیک اغلب به عنوان گاز زدایی خلاء نامیده می شود . محفظه های خلاء تخصصی که به آنها گاز زدای خلاء می گویند ، برای گاز زدایی مواد از طریق کاهش فشار استفاده می شود.
به طور کلی، یک حلال آبی گاز کمتری را در دمای بالاتر حل می کند و بالعکس برای حلال های آلی (به شرطی که املاح و حلال واکنش نشان ندهند). در نتیجه، حرارت دادن یک محلول آبی می تواند گاز محلول را خارج کند، در حالی که خنک کردن محلول آلی همین اثر را دارد. فراصوت و هم زدن در طول تنظیم حرارتی نیز موثر است. این روش نیاز به دستگاه خاصی ندارد و انجام آن آسان است. با این حال، در برخی موارد، حلال و املاح تجزیه می شوند، با یکدیگر واکنش می دهند یا در دمای بالا تبخیر می شوند و سرعت حذف کمتر قابل تکرار است .
غشاهای جداسازی گاز-مایع اجازه عبور گاز را می دهند اما مایع از آن عبور نمی کند. جریان دادن یک محلول در داخل غشای جداسازی گاز-مایع و تخلیه بیرون باعث می شود گاز محلول از غشاء خارج شود . این روش این مزیت را دارد که می تواند از انحلال مجدد گاز جلوگیری کند، بنابراین از آن برای تولید حلال های بسیار خالص استفاده می شود. کاربردهای جدید در سیستم‌های جوهر افشان هستند که در آن گاز موجود در جوهر حباب‌هایی را تشکیل می‌دهد که کیفیت چاپ را کاهش می‌دهد، یک واحد گاز زدایی قبل از هد چاپ قرار می‌گیرد تا گاز را حذف کند و از تجمع حباب‌ها جلوگیری کند که جت و کیفیت چاپ خوب را حفظ می‌کند.
از سه روش فوق برای حذف تمام گازهای محلول استفاده می شود. در زیر روش هایی برای حذف انتخابی تر آورده شده است.
پردازشگرهای مایع اولتراسونیک روشی متداول برای حذف گازهای محلول و/یا حباب‌های گاز به درون مایعات مختلف هستند. مزیت این روش این است که گاز زدایی اولتراسونیک را می توان در حالت جریان پیوسته انجام داد که آن را برای تولید در مقیاس تجاری مناسب می کند. [1] [2] [3]
حباب زدن یک محلول با یک گاز با خلوص بالا (معمولاً بی اثر) می تواند گازهای محلول ناخواسته (معمولاً واکنشی) مانند اکسیژن و دی اکسید کربن را خارج کند . معمولاً از نیتروژن ، آرگون ، هلیوم و سایر گازهای بی اثر استفاده می شود. برای به حداکثر رساندن این فرآیند به نام پارگی ، محلول به شدت هم زده می شود و برای مدت طولانی حباب می شود. از آنجایی که هلیوم در اکثر مایعات خیلی محلول نیست، به ویژه برای کاهش خطر ایجاد حباب در سیستم های کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) مفید است.
اگر اکسیژن باید حذف شود، گاهی اوقات افزودن احیا کننده ها موثر است. به عنوان مثال، به ویژه در زمینه الکتروشیمی ، سولفیت آمونیوم اغلب به عنوان یک احیا کننده استفاده می شود زیرا با اکسیژن واکنش می دهد و یون های سولفات را تشکیل می دهد . اگرچه این روش را می توان فقط برای اکسیژن اعمال کرد و خطر کاهش املاح را در بر دارد، اکسیژن محلول تقریباً به طور کامل حذف می شود. رادیکال کتیل از سدیم و بنزوفنون همچنین می تواند برای حذف اکسیژن و آب از حلال های بی اثر مانند هیدروکربن ها و اترها استفاده شود. حلال گاز زدایی شده را می توان با تقطیر جدا کرد . روش دوم به ویژه مفید است زیرا غلظت بالایی از رادیکال کتیل باعث ایجاد رنگ آبی عمیق می شود که نشان می دهد حلال کاملاً گاز زدایی شده است.
در این روش در مقیاس آزمایشگاهی، مایعی که باید گاز زدایی شود در یک فلاسک شلنک قرار می‌گیرد و معمولاً با نیتروژن مایع منجمد می‌شود . سپس یک خلاء اعمال می شود، شاید برای رسیدن به خلاء 1 میلی متر جیوه (برای اهداف توضیحی). فلاسک از منبع خلاء مهر و موم شده است و حلال یخ زده اجازه می دهد تا ذوب شود. اغلب، حباب ها پس از ذوب ظاهر می شوند. این فرآیند معمولاً در مجموع سه چرخه تکرار می شود. [4] درجه گاززدایی با معادله (1/760) 3 برای فشار اولیه 760 میلی‌متر جیوه، خلاء 1 میلی‌متر جیوه، و تعداد کل سیکل‌ها سه چرخه بیان می‌شود. [5]
مخمر از شکر برای تولید الکل و دی اکسید کربن استفاده می کند. در شراب سازی ، دی اکسید کربن یک محصول جانبی نامطلوب برای اکثر شراب ها است. اگر شراب پس از تخمیر به سرعت بطری شود ، مهم است که شراب را قبل از بطری کردن، گاز زدایی کنید.
اگر شراب های خود را قبل از بسته بندی کهنه کنند ، کارخانه های شراب سازی می توانند از فرآیند گاززدایی صرف نظر کنند . نگهداری شراب ها در بشکه های فولادی یا بلوط برای ماه ها و گاهی سال ها باعث می شود که گازها از شراب آزاد شده و از طریق قفل های هوا به هوا فرار کنند.
کارآمدترین روش گاز زدایی روغن صنعتی ، فرآوری خلاء است که هوا و آب حل شده در روغن را حذف می کند. [6] این را می توان با موارد زیر بدست آورد:
در خلاء، تعادلی بین محتوای رطوبت و هوا (گازهای حل شده) در فاز مایع و گاز حاصل می شود. تعادل به دما و فشار باقیمانده بستگی دارد. هرچه این فشار کمتر باشد، آب و گاز سریعتر و کارآمدتر حذف می شوند.
گاز زدایی ناخواسته می تواند به دلایل مختلفی مانند انتشار تصادفی متان ( CH 4 ) از بستر دریا در طول فعالیت های انسانی مانند اکتشاف زیر آب توسط صنعت انرژی اتفاق بیفتد . فرآیندهای طبیعی مانند حرکت صفحات تکتونیکی نیز می تواند به انتشار متان از کف اقیانوس کمک کند. در هر دو مورد، حجم CH 4 آزاد شده می تواند نقش مهمی در تغییرات آب و هوایی داشته باشد . [7] [8]