نیتروژن، عنصری فراوان که 78 درصد از هوای کره زمین را تشکیل می‌دهد، از جمله محصولات جانبی ارزشمند فولادسازی است. این گاز بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه با نماد شیمیایی N2، نقشی حیاتی در فرآیندهای بیولوژیکی ایفا می‌کند و کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف و همچنین در آزمایشگاه‌ها دارد.
کاربردهای نیتروژن
- پزشکی:
- در درمان بیماری‌های ریوی مانند ذات‌الریه، آمفیزم و آسم به کار می‌رود.
- در بیهوشی و جراحی برای جلوگیری از اکسیداسیون بافت‌ها استفاده می‌شود.
- در نگهداری از اعضای پیوندی برای حفظ سلامت آنها به کار می‌رود.
- در درمان برخی از بیماری‌های خونی مانند کم‌خونی داسی‌شکل استفاده می‌شود.
- صنعت:
- در فولادسازی برای ایجاد جو محافظ در هنگام ذوب فولاد به کار می‌رود.
- در تولید مواد شیمیایی مانند آمونیاک، اسید نیتریک و کودهای شیمیایی استفاده می‌شود.
- در صنایع غذایی برای حفظ طراوت و کیفیت مواد غذایی به کار می‌رود.
- در لاستیک‌سازی برای افزایش استحکام و انعطاف‌پذیری لاستیک به کار می‌رود.
- در صنعت الکترونیک برای تولید نیمه‌رساناها و سایر قطعات الکترونیکی استفاده می‌شود.
- آزمایشگاه:
- در آزمایش‌های مختلف شیمیایی و بیولوژیکی برای ایجاد جو بی‌اثر استفاده می‌شود.
- در نگهداری و حمل نمونه‌های آزمایشگاهی به کار می‌رود.
- در کروماتوگرافی گازی برای جداسازی و شناسایی ترکیبات مختلف استفاده می‌شود.
مزایای استفاده از نیتروژن
- حیاتی برای زندگی: نیتروژن یکی از اجزای اصلی اسیدهای آمینه، پروتئین‌ها و DNA است که برای زندگی ضروری هستند.
- کاربردهای متنوع: در صنایع مختلف و همچنین در آزمایشگاه‌ها کاربرد دارد.
- ایمن و قابل اعتماد: نیتروژن گازی غیرسمی، غیرقابل اشتعال و بی‌اثر است.
- به وفور یافت می‌شود: نیتروژن فراوان‌ترین عنصر در جو زمین است.
- تولید آسان: نیتروژن را می‌توان به راحتی از هوا جدا کرد.
نحوه تولید نیتروژن
- جدا سازی از هوا: رایج‌ترین روش تولید نیتروژن، جداسازی آن از هوا با استفاده از فرآیند تقطیر هوا در دمای پایین است. در این روش، هوا به طور متناوب فشرده و سرد می‌شود تا اجزای آن به مایع تبدیل شوند. نیتروژن که نقطه جوش پایین‌تری نسبت به اکسیژن دارد، در دمای پایین‌تر به مایع تبدیل می‌شود و می‌توان آن را از اکسیژن مایع جدا کرد.
- فرآیند کریواسید: در این روش، هوا را تا دمای بسیار پایین (حدود -196 درجه سانتیگراد) سرد می‌کنند تا اکسیژن به مایع تبدیل شود و نیتروژن به صورت گاز باقی بماند. سپس نیتروژن گازی را از اکسیژن مایع جدا می‌کنند.
- فرآیند جذب: در این روش، از جاذب‌های خاصی مانند زئولیت یا سیلیکاژل برای جذب اکسیژن از هوا و جدا کردن نیتروژن استفاده می‌شود. هوای فشرده از بستر جاذب عبور می‌کند و اکسیژن توسط جاذب جذب می‌شود. نیتروژن تصفیه شده از بستر جاذب خارج می‌شود.
نکات ایمنی در استفاده از نیتروژن
- نیتروژن گازی غیرسمی و غیرقابل اشتعال است، اما تنفس نیتروژن خالص در مدت طولانی می‌تواند مضر باشد و منجر به خفگی شود.
- ذخیره و حمل نیتروژن باید با احتیاط انجام شود تا از نشت یا خفگی جلوگیری شود.
- هنگام کار با نیتروژن در مقادیر زیاد باید از تجهیزات ایمنی مناسب مانند ماسک، دستکش و عینک محافظ استفاده شود.
نیتروژن به عنوان یک محصول جانبی باارزش از فولادسازی، نه تنها نقشی حیاتی در سلامت انسان و محیط زیست ایفا می‌کند، بلکه در صنایع مختلف نیز کاربردهای فراوانی دارد و به عنوان یک عنصر کلیدی در دنیای مدرن محسوب می‌شود.
