Дегазация , также известная как дегазация , является удалением растворенных газов из жидкостей , в частности воды или водных растворов. Существует множество методов удаления газов из жидкостей.
Газы удаляются по разным причинам. Химики удаляют газы из растворителей, когда соединения, с которыми они работают, возможно, чувствительны к воздуху или кислороду ( безвоздушный метод ), или когда образование пузырьков на границах раздела твердое тело-жидкость становится проблемой. Образование пузырьков газа при замораживании жидкости также может быть нежелательным, что требует предварительной дегазации.
Снижение давления
Растворимость газа подчиняется закону Генри , то есть количество растворенного газа в жидкости пропорциональна его парциальное давление . 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 за счет снижения давления.
Терморегулирование
Вообще говоря, водный растворитель растворяет меньше газа при более высокой температуре, и наоборот для органических растворителей (при условии, что растворенное вещество и растворитель не вступают в реакцию). Следовательно, нагревание водного раствора может удалить растворенный газ, тогда как охлаждение органического раствора имеет тот же эффект. Также эффективны ультразвуковая обработка и перемешивание во время терморегулирования. Этот метод не требует специального оборудования и прост в применении. Однако в некоторых случаях растворитель и растворенное вещество разлагаются, реагируют друг с другом или испаряются при высокой температуре, и скорость удаления менее воспроизводима .
Мембранная дегазация
Мембраны для разделения газа и жидкости пропускают газ, но не жидкость. При прохождении раствора внутри мембраны для разделения газа и жидкости и вакуумировании снаружи растворенный газ выходит через мембрану . Преимущество этого метода состоит в том, что он предотвращает повторное растворение газа, поэтому он используется для получения очень чистых растворителей. Новые применения находятся в струйных системах, где газ в чернилах образует пузырьки, ухудшающие качество печати, перед печатающей головкой размещается дегазирующий блок для удаления газа и предотвращения образования пузырьков, сохраняя хорошее качество струйной печати и печати.
Вышеупомянутые три метода используются для удаления всех растворенных газов. Ниже приведены методы более избирательного удаления.
Барботирование инертным газом
Барботирование раствора с газом высокой чистоты (обычно инертным) может привести к удалению нежелательных (обычно реактивных) растворенных газов, таких как кислород и диоксид углерода . Обычно используются азот , аргон , гелий и другие инертные газы . Чтобы максимизировать этот процесс, называемый барботированием , раствор интенсивно перемешивают и барботируют в течение длительного времени. Поскольку гелий плохо растворяется в большинстве жидкостей, он особенно полезен для снижения риска образования пузырьков в системах ВЭЖХ .
Добавление восстановителя
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 применим только к кислороду и связан с риском восстановления растворенного вещества, растворенный кислород почти полностью удаляется. Кетила радикал из натрия и бензофенона также может быть использован 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 дает темно-синий цвет, что указывает на полную дегазацию растворителя.
Цикл замораживания-насоса-оттаивания
В этом лабораторном методе дегазируемая жидкость помещается в колбу Шленка и мгновенно замораживается, обычно с жидким азотом . Затем создается вакуум и колба закрывается. Теплая водяная баня используется для оттаивания жидкости, и при оттаивании пузырьки газа образуются и улетучиваются. Обычно процесс повторяется трижды. [1] Хотя это жизнеспособный метод дегазации широкого спектра органических растворителей, некоторые растворители склонны к значительному расширению при мгновенном замораживании. Это расширение может вызвать практические проблемы из-за разрушения контейнера. Некоторыми растворителями, известными таким поведением, являются вода и метанол.
Дегазация вина
Дрожжи используют сахар для производства алкоголя и углекислого газа. В виноделии углекислый газ является нежелательным побочным продуктом для большинства вин. Если после брожения вино разливается в бутылки быстро , важно его дегазировать перед розливом.
Винодельни могут пропустить процесс дегазации, если они выдерживают вино перед розливом в бутылки. Хранение вин в стальных или дубовых бочках в течение нескольких месяцев, а иногда и лет позволяет газам выделяться из вина и уходить в воздух через воздушные шлюзы.
Смотрите также
- Проводимость дегазации
- Дегазированная вода
- Лимническое извержение
- Дегазация масла
- Дегазация (включая геологические и вулканические выбросы)