اکسیژن، گازی دو اتمی که زندگی امروزه انسان‌ها به شدت به وجود آن بستگی دارد. علاوه بر تنفس هوایی که بخشی از آن را این گاز تشکیل می‌دهد، اکسیژن در حوزه‌های مختلف به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- مهم‌ترین کاربرد آن در بدن انسان: تنفس و متابولیسم (سوخت‌وساز)
- کاربردهای مهم این گاز در صنعت: حمل و نقل،صنایع پتروشیمی و پالایشگاه، هوافضا، پزشکی، جوشکاری و تولید فلزات
- دلیل استفاده از گاز اکسیژن در پزشکی: فراهم آوردن اکسیژن مورد نیاز برای افرادی که از اختلالات تنفسی رنج می‌برند.
- تولید گاز اکسیژن: به دو روشجداسازی اجزای هوای گازی با استفاده از جذب یا تقطیر جزئی هوای مایع با استفاده از روش‌های برودتی.
- نحوه عرضه : درون سیلندر یا کپسول‌های گاز که در حجم‌های مختلف در دسترس هستند.
کاربرد گاز اکسیژن چیست؟
اکسیژن به عنوان یکی از عناصر حیاتی کره زمین شناخته می‌شود، که اساس گاز اکسیژن را تشکیل می‌دهد. این گاز بی‌رنگ، بی بو، و بدون مزه می‌باشد. جالب است بدانید که اکسیژن بعد از هیدروژن و هلیوم به عنوان فراوان‌ترین عنصر در جهان شناخته می‌شود. این گاز بخشی از هوای مورد نیاز برای تنفس موجودات زنده را تشکیل می‌دهد، از این رو ادامه زندگی انسان‌ها به وجود اکسیژن وابسته است.
کاربرد گاز تنها به این موضوع محدود نشده و حوزه‌های مختلف از حضور اکسیژن بهره‌مند هستند. از جمله کاربردهای صنعتی گاز اکسیژن می‌توان به خودروسازی، حمل و نقل، صنایع پتروشیمی و پالایشگاه، هوافضا، صنایع تولید مواد شیمیایی، انرژی، تولید شیشه، پزشکی، جوشکاری و تولید فلزات، داروسازی و بایوتکنولوژی، تولید کاغذ، تصفیه آب، الکترونیک، صنایع غذایی و نوشیدنی، غواصی و آزمایشگاه‌های تحقیقاتی اشاره نمود.
کاربرد گاز اکسیژن در بدن انسان
تنفس را می‌توان به عنوان یکی از مهم‌ترین و قابل‌توجه‌ترین کاربردهای گاز اکسیژن دانست. هنگامی که انسان نفس می‌کشد، اکسیژن موجود در هوا وارد ریه‌ها شده و به صورت گاز دی‌اکسیدکربن از بدن خارج می‌شود. علاوه بر آن، این گاز برای انجام متابولیسم‌ها (سوخت‌وساز) بدن ضروری است. طی این فرآیند، گاز اکسیژن با کالری آزاد شده از مواد غذایی و نوشیدنی ترکیب شده و انرژی لازم برای انجام فعالیت‌های روزمره انسان فراهم می‌سازد.
کاربرد گاز اکسیژن در حوزه پزشکی
کاربرد گاز اکسیژن در حوزه پزشکی گسترده بوده و یکی از موارد استفاده از آن، اکسیژن تراپی (اکسیژن درمانی) است. این شیوه پزشکی برای درمان بیماری‌هایی که در آن بدن قادر به جذب اکسیژن کافی نیست، نظیر ذات الریه، آمفیزم و نارسایی قلبی، مناسب است. هم‌چنین، افرادی که در اثر گاز مونواکسیدکربن دچار مسمومیّت می‌شوند را می‌توان با این گاز درمان کرد.
از دیگر موارد کاربرد می‌توان به استفاده در جراحی‌ها اشاره نمود. علاوه بر آن، این گاز می‌تواند به عنوان یک عامل ضدعفونی کننده برای از میان بردن برخی از باکتری‌های بی هوازی که با قرار گرفتن در معرض گاز کشته می‌شوند مفید باشد. “بنیان گاز” یکی از تأمین‌کنندگان اصلی گاز طبی و صنعتی در ایران می‌باشد.
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 در پتروشیمی
اکسیژن به عنوان یک ماده خام در بسیاری از فرآیندهای اکسیداسیون نظیر تولید اتیلن اکساید و هم‌چنین پروپیلن اکسید، سنتز گاز با استفاده از اکسیداسیون جزئی طیف گسترده‌ای از هیدروکربن‌ها، اتیلن دی‌کلراید، هیدروژن پراکسید، اسید نیتریک، وینیل کلرید و اسید فتالیک استفاده می‌شود.
علاوه بر استفاده به عنوان یک ماده اکسیدکننده، اکسیژن قابل کاربرد در تبخیرشدگی زغال سنگ (Coal Gasification) نیز می‌باشد. با کمک این روش می‌توان به گازهای سنتزی دست پیدا کرد، که می‌توان از آن‌ها به عنوان خوراک یا پیش ماده برای تولید سوخت‌هایی با کاربرد و حمل‌ونقل آسان‌تر استفاده کرد.
اکسیژن در پالایشگاه‌ها برای غنی‌سازی هوای ورودی به کراکینگ‌های کاتالیزوری مناسب می‌باشد، که باعث افزایش ظرفیت واحدها می‌گردد. علاوه بر کراکینگ‌های کاتالیزوری، این گاز در واحدهای بازیابی گوگرد، بازیابی کاتالیزورها، و احتراق و تخریب کامل مواد خطرناک و زائد در کوره‌های زباله سوز نیز استفاده می‌شود.
کاربرد گاز اکسیژن در حوزه آب و فاضلاب
کاربرد گاز اکسیژن در حوزه محیط زیست مربوط به تصفیه بیولوژیکی فاضلاب‌ها می‌شود. در این حالت، به جای هوا از اکسیژن در تصفیه فاضلاب استفاده می‌شود، که این موضوع می‌تواند افزایش ظرفیت تصفیه‌خانه‌ها را در پی داشته باشد. تزریق این گاز به فاضلاب باعث کاهش تشکیل هیدروژن سولفید شده، که به نوبه خود کاهش خوردگی و بو را در پی دارد. یکی دیگر از موارد استفاده از گاز اکسیژن، تولید اوزون است، که به عنوان جایگزینی مناسب برای کلر در تصفیه آب آشامیدنی استفاده می‌شود.
کاربرد گاز اکسیژن در حمل و نقل
در حوزه حمل و نقل و خودروسازی این گاز به طور چشمگیری مورد استفاده قرار می‌گیرد. اکسیژن به عنوان یک گاز برش پلاسما، یک گاز کمکی برای برش لیزری کاربرد دارد و در برخی مواقع در مقادیر کم به گازهای محافظ اضافه می‌گردد. علاوه بر کاربردهای فوق، از این گاز برای تولید انرژی در ژنراتورها و وسایل نقلیه (نظیر خودروها، هواپیماها و کشتی‌ها) که به منبع الکتریکی خود متصل نیستند استفاده می‌شود.
کاربرد گاز اکسیژن در صنعت هوافضا
اکسیژن در صنعت هوافضا به عنوان یک عامل اکسیدکننده استفاده می‌شود. در این حالت، اکسیژن مایع با هیدروژن مایع وارد واکنش شده، که نتیجه آن تولید نیروی رانش مورد نیاز برای برخاستن راکت‌ها و موشک‌ها است. هم‌چنین، لباس‌های فضانوردان به گونه‌ای طراحی می‌شوند، که اکسیژن خالص برای تنفس آن‌ها را فراهم می‌کنند.
کاربرد ورزشی گاز اکسیژن (کوهنوردی)
یکی از چالش‌هایی که کوهنوردان به هنگام صعود از ارتفاعات با آن روبرو می‌شوند، کاهش فشار اکسیژن است. برای مقابله با این مشکل، این گونه افراد به هنگام کوهنوردی در ارتفاعات بالا مخازن گاز اکسیژن فشرده با خود حمل می‌کنند.
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 فولاد
جالب است بدانید عمده مصرف گاز اکسیژن در صنعت فولاد است. از این گاز برای غنی‌سازی هوا و افزایش دمای احتراق کوره‌های فولادسازی استفاده می‌شود. در طول فرآیند ساخت فولاد، کربن با اکسیژن ترکیب شده و تولید اکسیدهای کربنی می‌کند، که به صورت گاز خارج می‌شوند. گاز از طریق لنس مخصوص وارد حمام فولادی می‌شود. علاوه بر فولاد، از اکسیژن برای تولید فلزات دیگر نظیر مس، سرب، و روی نیز استفاده می‌شود.
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.
کاربردهای دیگر
- سیلندرهای گاز اکسیژن کاربرد گسترده‌ای در بیمارستان‌های زمینی نظامی دارند.
- اکسیژن عنصری ضروری برای رشد سلول‌ها در فرمانتورها و بایوراکتورها می‌باشد.
- گاز اکسیژن یکی از اجزای اصلی مخلوط گازی مورد استفاده در کپسول‌های غواصی است.
- این گاز قابل مصرف در بویلرها و هیترهای صنعتی است. هم‌چنین، از آن می‌توان در فرآیند جذب کربن استفاده کرد.
منابع
