مشخصات فیزیکی و شیمیایی گاز نیتروژن:

نیتروژن یا ازت فراوان ترین عنصر در اتمسفر زمین است و برای حیات بسیار حائز اهمیت است. نیتروژن ترکیبات مهمی مانند آمونیاک، اسید نیتریک و سیانیدها را شکل می‌دهد. نیتروژن یک عنصر اصلی برای ساخت DNA است که اساس ژنتیک ما را تشکیل می دهد و این عنصر برای رشد گیاه ضروری است. کمبود ازت باعث کاهش رشد گیاهان و منجر به بازدهی کمتر محصولات خواهد شد. همچنین لازم به ذکر است ازت فراوان نیز می تواند برای گیاهان سمی باشد و به محیط زیست آسیب رساند.

طرز تهیه ی گاز نیتروژن:

گاز نیتروژن، نوعی گاز صنعتی است که از طریق تقطیر جزء به جزء هوای مایع به تولید می‌ رسد و مهم ترین روش تولید نیتروژن، جداسازی هوا است. يكی از عناصر موجود در پروتئين ها و اسيدهای نوكليك در سلول های ميكروبی، حيوانی و گياهی است. گاز نيتروژن فراوان ترين گاز موجود در هواي تنفسی ما می باشد ولی این گاز در اغلب موجودات به علت پايداري زياد مولكول N2 قابل استفاده نيست مگر اينكه آمونياك تبديل شود.  نیتروژن از منابع مختلفی مانند تثبیت صنعتی، تثبیت اتمسفری، تثبیت بیولوژیکی و منابع آلی قابل استفاده است.

نیتروژن خالص سازی شده ثانویه با خلوص بالا تولید می شود و نیتروژن تولید شده به روش جذب نوسان فشار، دارای دامنه خلوص های معمولی تا بالا است و در روش غشایی خلوص نیتروژن تولید شده بسیار پایین تر است. فرآیند جذبی تحت فشار و جذبی غشایی، فناوری است که نیتروژن را از هوا جدا می کنند و علاوه بر این، نیتروژن تجاری معمولا محصول فرعی تغلیظ اکسیژن است که به هنگام فرآوری هوا جهت تهیه فولاد تولید می‌شود.

گرید و خلوص گاز نیتروژن :

گازها دارای خواص مختلفی با خلوص متفاوت بوده و به ‌همین جهت در صنایع و کاربردهای مختلف از گریدهای متفاوتی استفاده می‌گردد.

گرید: میزان خلوص گازهای خالص را مشخص نموده و هر چه گاز دارای گرید بالاتری باشد، خلوص بالاتری را نیز داراست.  گرید و ناخاصی گازها در جدول زیر آورده شده است:

تاریخچه گاز نیتروژن:

نیتروژن که لاتین آن nitrum و یونانی آن nitron به معنی جوش شیرین محلی، شکل دادن و ژن یا عامل می‌باشد، توسط شخصی به نام دنیل رادرفورد که آن را هوای مهلک نامید، در سال 1772 کشف شد. گاز نیتروژن توسط فیزیکدان اسکاتلندی به نام دنیل رادرفورد در سال 1772 کشف شد و آن را هوای مهلک نام نهادند. وی نتوانست آن را به عنوان ماده ی شیمیایی مستقل شناسایی کند و فقط توانست آن را از کربن دی اکسید متفاوت اعلام کند. همچنین رادرفورد بود که متوجه شد جزئی در هوا وجود دارد که مانع از احتراق است. در همان زمان، نیتروژن توسط کاوندیش مطالعه و بررسی شد و آن را هوای سوخته نامیدند.

گاز نیتروژن به‌ قدری بی‌اثر بود که لاوازیه آن را ازت که به معنی بدون زندگی یا بی جان است، نام نهاد. این گاز، همان ماده‌ای بود که حیوانات بر اثر استنشاق آن خفه می‌شدند و همچنین موجب خاموش شدن آتش بود. واژه ازت به کلمه فرانسوی نیتروژن تبدیل شد و همچنان در بسیاری از زبان‌های دنیا به جای نیتروژن استفاده می‌شود. ترکیبات نیتروژن در قرون وسطی شناخته شده بود و شیمی‌ دان‌ ها آزمایشات متعددی را با ترکیبات نیتروژن انجام دادند و کیمیا گران اسید نیتریک را به عنوان بازدم آب می شناختند. ترکیب نیتریک و اسید هیدروکلریک که به عنوان تیزاب سلطانی شناخته شده بود، برای آب کردن طلا مشهور بود.

فرآیند تولید نیتروژن و جداسازی آن از هوا

تولید نیتروژن به دو روش اصلی انجام می‌شود:

1. تقطیر جزء به جزء هوا: در این روش، ابتدا هوا به مایع تبدیل می‌شود و سپس به وسیله تقطیر جزء به جزء، نیتروژن از دیگر گازها (مثل اکسیژن و آرگون) جدا می‌شود. این روش به دلیل نیاز به دماهای بسیار پایین برای مایع‌سازی گازها، نیازمند تجهیزات پیچیده و هزینه‌بر است.

2. جذب نوسان فشار (PSA): در این روش، هوا از میان مواد جاذب مخصوصی عبور می‌کند که اکسیژن و دیگر گازهای ناخالص را جذب کرده و نیتروژن خالص را از آن استخراج می‌کند. این فرآیند معمولاً برای تولید نیتروژن با خلوص پایین‌تر استفاده می‌شود.

3. غشاهای نانو: در این فرآیند از غشاهای نانو برای جداسازی گازها استفاده می‌شود. این غشاها به‌طور انتخابی اجازه عبور نیتروژن را می‌دهند و گازهای دیگر را فیلتر می‌کنند.

نکات ایمنی:

کودهای نیتراتی شسته شده منبع اصلی آلودگی رودها و آب های زیر زمینی هستند. سیانو حاوی ترکیباتی است که بی نهایت سمی بوده و برای حیوانات و همه پستانداران کشنده است. نیتروژن مایع باید در ظرفی که به طور کامل از هوای محیط ایزوله است، نگهداری شود. که ظرف‌های بکار رفته در این منظور، تانک ازت است. از تانک ازت در مراکز تحقیقاتی، سرم سازی، مراکز ناباروری، داروسازی و آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، درمانگاه‌ها و … استفاده می‌ شود.

نکات پیشرفته ایمنی در کار با نیتروژن مایع

1. تهویه مناسب: در فضاهای بسته، استفاده از سیستم‌های تهویه‌ای که گازهای خطرناک مانند دی‌اکسید کربن و نیتروژن را خارج کنند، امری ضروری است.

2. آموزش کارکنان: اطمینان از آموزش‌های صحیح برای کارکنان در مورد نحوه استفاده ایمن از نیتروژن، مدیریت حوادث و مقابله با سوختگی‌ها و مسمومیت‌ها می‌تواند خطرات را به حداقل برساند.

3. استفاده از تجهیزات حفاظتی: دستکش‌های عایق، عینک‌های محافظ و پوشش‌های ویژه برای جلوگیری از تماس مستقیم با نیتروژن مایع ضروری هستند.

خطرات گاز نیتروژن:

به دلیل بی بو و بی رنگ بودن نیتروژن مایع، تشخیص این موقعیت بسیار دشوار است. به همین دلیل است که حین کار با LN2، و در غلظت های بالا امکان خفگی وجود دارد و نباید آن را تنفس کرد. کار با نیتروژن مایع خطرات فیزیکی و فیزیولوژیکی بسیاری را به همراه دارد. سوختگی ناشی از گاز و مایع نیتروژن بسیار دردناک و شدید بوده که به نام «سوختگی سرد» مشهور است. در صورت تماس نیتروژن با پوست هرگز موضع آسیب دیده را مالش  و ماساژ نداده و گرم نکنید، فورا به پزشک مراجعه کنید.