نیتروژن چیست؟ | ماهیت N2 | ماهیت ازت

شرکت سپهر گاز کاویان – دارنده گواهینامه ISO17025، آزمایشگاه مرجع اداره استاندارد، مجهز به آزمایشگاه کالیبراسیون و آزمایشگاه آزمون – 02146835980 – 02146837072 – 09022734708

نیتروژن (ازت) عنصری شیمیایی با نماد N و عدد اتمی 7 است. این عنصر گازی بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه است که 78 درصد جو زمین را تشکیل می‌دهد. نیتروژن عنصر اصلی در بافت‌های زنده است و در بسیاری از مولکول‌های زیستی مانند پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک و DNA یافت می‌شود.

ویژگی های نیتروژن

• عدد اتمی: 7
• نماد: N
• جرم اتمی: 14.0067 u
• نقطه ذوب: -210.01 درجه سانتی‌گراد (-346.02 درجه فارنهایت)
• نقطه جوش: -195.79 درجه سانتی‌گراد (-320.22 درجه فارنهایت)
• حالت در دمای اتاق: گاز (N2)
• چگالی: 1.2927 گرم در لیتر (در دمای 0 درجه سانتی‌گراد و 1 اتمسفر)
• الکترون‌های ظرفیت: 5
• حالت های اکسایش: -3، 0، 1، 2، 3، 4، 5

نیتروژن، عنصری فراوان و بی‌اثر، کاربردهای متنوعی در زمینه‌های مختلف دارد. در ادامه به برخی از کاربردهای مهم نیتروژن در حالت‌های گازی و مایع اشاره می‌کنیم:

کاربردهای گاز نیتروژن

• صنایع غذایی:
  • حفظ و بسته‌بندی مواد غذایی: از N2 برای جایگزینی اکسیژن در بسته‌بندی مواد غذایی استفاده می‌شود تا از فساد، اکسیداسیون، رشد کپک و تجمع حشرات جلوگیری شود.
  • انجماد: N2 مایع برای انجماد سریع مواد غذایی به منظور حفظ کیفیت و طعم آنها استفاده می‌شود.
  • تولید: در فرآیندهایی مانند تولید آمونیاک، اسید نیتریک و مواد شیمیایی دیگر استفاده می‌شود.
• صنایع دارویی:
  • فریز کردن بافت‌ها و سلول‌ها: نیتروژن مایع برای فریز کردن بافت‌ها و سلول‌ها در فرآیندهایی مانند کریوپرزرواسیون استفاده می‌شود.
  • به عنوان گاز بی‌اثر در عمل‌های جراحی و سایر روش‌های پزشکی استفاده می‌شود.
• صنایع الکترونیک:
  • تولید نیمه‌رساناها: N2 به عنوان گاز حامل در فرآیندهای تولید نیمه‌رساناها استفاده می‌شود.
  • جلوگیری از اکسیداسیون: از N2 برای جلوگیری از اکسیداسیون و خوردگی در تجهیزات الکترونیکی استفاده می‌شود.
• صنعت فولاد:
  • افزایش استحکام و چقرمگی فولاد: N2 به عنوان آلیاژ به فولاد اضافه می‌شود تا استحکام و چقرمگی آن را افزایش دهد.
• دیگر کاربردها:
  • به عنوان یک گاز بی‌اثر برای جلوگیری از انفجار و آتش‌سوزی در مخازن و سایر فضاهای خطرناک استفاده می‌شود.
  • برای پر کردن لاستیک‌های هواپیما و خودروهای مسابقه‌ای به منظور افزایش فشار و پایداری استفاده می‌شود.
  • در غواصی اسکوبا به عنوان گاز تنفسی استفاده می‌شود.

کاربردهای نیتروژن مایع

• فریز کردن مواد غذایی: N2 مایع برای انجماد سریع مواد غذایی به منظور حفظ کیفیت و طعم آنها استفاده می‌شود.
• فریز کردن: ازت مایع برای فریز کردن بافت‌ها، سلول‌ها، خون و سایر مواد بیولوژیکی در دمای بسیار پایین برای نگهداری طولانی‌مدت استفاده می‌شود.
• سرد کردن تجهیزات: N2 مایع برای سرد کردن تجهیزات الکترونیکی و سایر تجهیزاتی که نیاز به خنک‌کنندگی در دمای بسیار پایین دارند استفاده می‌شود.
• کاربردهای پزشکی: ازت مایع در برخی از روش‌های درمانی مانند کرایوتراپی استفاده می‌شود.

روش‌های تهیه N2

روش‌های مختلفی برای تولید N2 در مقیاس صنعتی و آزمایشگاهی وجود دارد که در ادامه به برخی از متداول‌ترین آنها اشاره می‌کنم:

1. روش تقطیر هوا:

• مبدأ: قدیمی‌ترین و رایج‌ترین روش تولید N2 در مقیاس صنعتی است.
• نحوه عملکرد: در این روش، هوای فشرده شده به مراحل مختلف تقطیر در دماهای بسیار پایین (-196 درجه سانتیگراد) منتقل می‌شود. در هر مرحله، اجزای مختلف هوا به دلیل نقاط جوش متفاوت، به مایع و گاز تبدیل می‌شوند. در نهایت، N2 به صورت گاز از مخازن جدا می‌شود.
• مزایا: روش نسبتاً ساده و مقرون به صرفه، امکان تولید N2 با خلوص بالا (تا 99.99%) را فراهم می‌کند.
• معایب: نیاز به تجهیزات و سرمایه‌گذاری اولیه بالا دارد، مصرف انرژی نسبتاً بالا.

2. روش جذب سطحی با فشار متناوب (PSA):

• مبدأ: اواخر قرن بیستم میلادی توسعه یافته است.
• نحوه عملکرد: در این روش، از جاذب‌های مولکولی مانند زئولیت‌ها برای جذب انتخابی مولکول‌های اکسیژن از هوای فشرده استفاده می‌شود. N2 باقیمانده به عنوان محصول نهایی از سیستم خارج می‌شود.
• مزایا: فرآیندی نسبتاً ساده و کم‌مصرف، نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه کمتری نسبت به روش تقطیر هوا دارد، سازگار با محیط زیست.
• معایب: خلوص N2 تولیدی به طور کلی کمتر از روش تقطیر هوا است (تا 99.5%)، برای تولید N2 با خلوص بالا نیاز به مراحل اضافی تصفیه دارد.

3. روش غشایی:

• مبدأ: اواخر قرن بیستم میلادی توسعه یافته است.
• نحوه عملکرد: در این روش، از غشاهای نیمه‌تراوا برای جداسازی مولکول‌های اکسیژن و N2 از هوای فشرده استفاده می‌شود. مولکول‌های اکسیژن به دلیل اندازه کوچکتر، سریع‌تر از غشا عبور می‌کنند و N2 به عنوان محصول نهایی جمع‌آوری می‌شود.
• مزایا: فرآیندی نسبتاً ساده و کم‌مصرف، نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه کمتری نسبت به روش تقطیر هوا دارد، سازگار با محیط زیست.
• معایب: خلوص N2 تولیدی به طور کلی کمتر از روش تقطیر هوا است (تا 99.5%)، برای تولید N2 با خلوص بالا نیاز به مراحل اضافی تصفیه دارد.

4. روش انجماد و ذوب جزئی:

• مبدأ: روشی نسبتاً جدید و کم‌کاربردتر است.
• نحوه عملکرد: در این روش، هوای فشرده شده به تدریج سرد می‌شود تا به نقطه انجماد برسد. در این دما، اکسیژن زودتر از N2 منجمد می‌شود. سپس، گاز باقیمانده (N2) از یخ جدا می‌شود و به عنوان محصول نهایی جمع‌آوری می‌شود.
• مزایا: امکان تولید N2 با خلوص بالا (تا 99.99%) را فراهم می‌کند.
• معایب: فرآیندی پیچیده‌تر و پرهزینه‌تر نسبت به روش‌های دیگر است، مصرف انرژی نسبتاً بالا.

انتخاب روش مناسب برای تولید N2 به عوامل مختلفی از جمله ظرفیت تولید مورد نظر، خلوص N2 مورد نیاز، محدودیت‌های بودجه و ملاحظات زیست‌محیطی بستگی دارد.

خطرات و ایمنی نیتروژن

نیتروژن در صورت عدم استفاده صحیح می‌تواند خطرات ایمنی را به همراه داشته باشد. در ادامه به برخی از خطرات و نکات ایمنی ازت در حالت‌های گازی و مایع می‌پردازیم:

خطرات N2 گازی

• خفگی: تنفس نیتروژن خالص می‌تواند منجر به خفگی شود، زیرا جایگزین اکسیژن در ریه‌ها می‌شود و از رسیدن اکسیژن کافی به بدن جلوگیری می‌کند. این امر می‌تواند منجر به سرگیجه، سردرد، از دست دادن هوشیاری و حتی مرگ شود.
• خطرات مرتبط با شغل: افرادی که در صنایع خاصی مانند صنایع شیمیایی، فولادسازی و تولید مواد غذایی کار می‌کنند، در معرض خطر تنفس نیتروژن در غلظت‌های بالا هستند. قرارگیری در معرض نیتروژن می‌تواند منجر به مشکلات تنفسی، بیماری‌های ریوی و حتی مرگ شود.
• انفجار و آتش‌سوزی: نیتروژن به طور مستقیم قابل اشتعال نیست، اما می‌تواند احتراق سایر مواد قابل اشتعال را افزایش دهد.

خطرات N2 مایع

• سوختگی با سرما: ازت مایع با دمای بسیار پایین (-195.79 درجه سانتیگراد) می‌تواند به سرعت باعث سوختگی‌های شدید با سرما در صورت تماس با پوست یا چشم شود.
• استنشاق بخار: استنشاق بخار نیتروژن مایع می‌تواند منجر به خفگی، سرگیجه، سردرد و از دست دادن هوشیاری شود.
• خطرات مرتبط با مخازن: مخازن ازت مایع تحت فشار بالا هستند و در صورت عدم استفاده صحیح می‌توانند نشت، انفجار یا پرتاب شوند.

نکات ایمنی

• هنگام کار با نیتروژن در هر حالت (گازی یا مایع) همیشه از تجهیزات ایمنی مناسب مانند ماسک تنفسی، عینک و دستکش استفاده کنید.
• اطمینان حاصل کنید که در مناطق دارای تهویه مناسب با نیتروژن کار می‌کنید.
• مخازن نیتروژن را در مکان خنک، خشک و دور از منابع گرما و مواد قابل اشتعال نگهداری کنید.
• به طور مرتب مخازن نیتروژن را از نظر نشتی و آسیب بررسی کنید.
• در صورت نشت یا بروز مشکل، فوراً محل را تخلیه کرده و با خدمات اورژانس تماس بگیرید.
• آموزش‌های لازم را در مورد خطرات و ایمنی نیتروژن ببینید و فقط در صورت داشتن صلاحیت کافی با آن کار کنید.

فاکتورهای مؤثر بر قیمت نیتروژن

قیمت نیتروژن به عوامل مختلفی از جمله موارد زیر بستگی دارد:

• حالت نیتروژن: N2 در حالت‌های گازی و مایع موجود است. ازت مایع به طور کلی گران‌تر از نیتروژن گازی است.
• خلوص: نیتروژن در گریدهای مختلف خلوص از جمله صنعتی، آزمایشگاهی و غذایی موجود است. نیتروژن با خلوص بالاتر گران‌تر است.
• حجم: N2 به صورت کپسول در حجم‌های مختلف از جمله 2، 5، 10، 20، 40 و 50 لیتری موجود است. به طور کلی، کپسول‌های با حجم بیشتر ارزان‌تر هستند.
• محل: قیمت نیتروژن می‌تواند در مناطق مختلف به دلیل هزینه‌های حمل و نقل و سایر عوامل متفاوت باشد.
• برند: برندهای مختلف ممکن است ازت را با قیمت‌های متفاوتی به فروش برسانند.

خرید ازت

ازت را می‌توان به صورت گازی و مایع در گریدهای مختلف خلوص از تامین‌کنندگان مختلف در ایران خریداری کرد. در ادامه چند روش برای خرید نیتروژن ارائه می‌شود:

1. تامین‌کنندگان گازهای صنعتی: شرکت‌های متعددی در ایران وجود دارند که گازهای صنعتی از جمله N2 را به صورت عمده و خرد به فروش می‌رسانند. این شرکت‌ها معمولاً طیف وسیعی از گریدهای خلوص و حجم‌های مختلف کپسول را ارائه می‌دهند. سپهر گاز کاویان تامین کننده نیتروژن با ارائه سرتیفیکیت معتبر

2. فروشگاه‌های آنلاین: برخی از فروشگاه‌های آنلاین در ایران نیتروژن را به صورت کپسول یا مایع به فروش می‌رسانند. این روش خرید می‌تواند برای مقادیر کم نیتروژن یا برای افرادی که در مناطق دور افتاده زندگی می‌کنند، مناسب باشد.

3. شرکت‌های تولید نیتروژن: برخی از شرکت‌ها در ایران خود نیتروژن تولید می‌کنند و می‌توانند آن را به صورت مستقیم به مشتریان بفروشند. این روش خرید می‌تواند برای مقادیر زیاد نیتروژن یا برای مشتریانی که به نیتروژن با گرید خلوص خاص نیاز دارند، مناسب باشد.

نکات مهم قبل از خرید نیتروژن

• نیاز خود را به دقت مشخص کنید: قبل از خرید نیتروژن، باید به طور دقیق مشخص کنید که به چه مقدار نیتروژن، چه گرید خلوصی و در چه حالتی (گازی یا مایع) نیاز دارید.
• تحقیق کنید: از چندین تامین‌کننده مختلف قیمت و کیفیت نیتروژن را استعلام بگیرید.
• ایمنی را در نظر بگیرید: هنگام خرید و استفاده از نیتروژن، حتما نکات ایمنی را رعایت کنید.

تهیه و تامین

گاز نیتروژن در سپهر گاز کاویان – دارنده گواهینامه ISO17025، آزمایشگاه مرجع اداره استاندارد، مجهز به آزمایشگاه کالیبراسیون و آزمایشگاه آزمون – مطابق با جدول زیر به فروش می رسد:

نام گاز	درصد خلوص	حجم lit	فشار (بار) /مقدار گاز (کیلوگرم)
ازت	99.995 Mol%	5	60-70 Bar
ازت	99.995 Mol%	10	100 Bar
ازت	99.995 Mol%	20	100 Bar
ازت	99.995 Mol%	40	140-150 Bar
ازت	99.995 Mol%	50	180+10% Bar
ازت	99.9992 Mol%	5	60-70 Bar
ازت	99.9992 Mol%	10	100 Bar
ازت	99.9992 Mol%	20	(90-100) Bar
ازت	99.9992 Mol%	40	(140-150) Bar
ازت	99.9992 Mol%	50	180+10% Bar
ازت گرید GC	99.9995 Mol%	5	60-70 Bar
ازت گرید GC	99.9995 Mol%	10	100 Bar
ازت گرید GC	99.9995 Mol%	20	(90-100) Bar
ازت گرید GC	99.9995 Mol%	40	(140-150) Bar
ازت گرید GC	99.9995 Mol%	50	180+10% Bar
ازت گرید GC	99.9999 Mol%	50	180+10% Bar

جهت اطلاع از قیمت و خرید با کارشناسان شرکت سپهر گاز کاویان تماس حاصل فرمایید: 02146835980 – 02146837072 – 09022734708