Азот (N₂) – газ без цвета, запаха и вкуса. Он составляет около 78% атмосферы Земли, не ядовитый, но в высокой концентрации вытесняет кислород, что делает его опасным в закрытых помещениях без вентиляции. Его плотность в нормальных условиях – 1,25 кг/м³, в жидком состоянии – 807 кг/м³. Переходит в жидкость при −196 °C, в твердое состояние – при −209,86 °C.
Как получают азот
Существует несколько промышленных и лабораторных методов:
-
Криогенный. Применяется на крупных предприятиях. Воздух охлаждают до низких температур, разделяя компоненты. Азот остается в газообразном виде, остальные газы конденсируются. Позволяет получить газ с чистотой до 99,999%.
-
Адсорбционный. Воздух пропускают через адсорбент, поглощающий кислород. Выходной поток содержит почти чистый азот – до 99,9999%. Используется в пищевой, медицинской и лабораторной сфере.
-
Мембранный. Воздух проходит через мембрану, задерживающую кислород. Это дешевый способ, но чистота газа – не выше 99%. Применяется там, где не нужна высокая степень очистки.
-
Лабораторный. Предполагает термическое разложение соединений: нитрит аммония, аммиак и оксид меди, азиды, сульфат аммония и дихромат калия
На предприятии часто используют генератор азота, который позволяет производить его прямо на месте без необходимости хранения и доставки баллонов.
Крупные производства делают ставку на криогенную технологию. Для медицины, пищевой промышленности и лабораторий подойдут адсорбционные установки. Мембранный способ – оптимален при невысоких требованиях к чистоте газа. Лабораторные методы используют там, где важна точность и необходимы небольшие объемы. Перед выбором технологии стоит учитывать не только цели применения, но и технические возможности оборудования.
Сферы применения
N₂ широко используется в самых разных отраслях – от медицины до тяжелой промышленности. В медицине наибольшее распространение получил жидкий азот. Его применяют в криотерапии для удаления бородавок, папиллом и других кожных новообразований, а также в косметологии – для омоложения кожи, устранения пигментации и стимуляции клеточного обновления. Кроме того, он незаменим при криоконсервации разных биоматериалов: яйцеклеток, спермы, эмбрионов и стволовых клеток. Он также используется для хранения и транспортировки вакцин, препаратов крови и лекарств, требующих стабильной низкотемпературной среды.
В промышленности его используют при синтезе аммиака, производстве удобрений, переработке нефти и газа. Газообразный азот нужен для создания инертной атмосферы, защищающей металлы от окисления при сварке, отжиге и закалке. Его также применяют в лазерной и плазменной резке, а в нефтегазовой отрасли – для защиты трубопроводов и подачи давления в скважины.
В пищевой промышленности он помогает продлить срок хранения продуктов, используют при упаковке мяса, рыбы, кофе, орехов и других продуктов, предотвращая контакт с кислородом и замедляя развитие микроорганизмов. В хранилищах овощей и фруктов N₂ улучшает условия хранения, сохраняя свежесть и снижая потери.
Также он нашел применение в электронике, где защищает чувствительные элементы от окисления во время пайки и производства микросхем. В автосервисах газ используют для накачки шин: он снижает износ, уменьшает коррозию и дольше удерживает давление, чем обычный воздух.
Существующие методы получения азота позволяют подобрать оптимальное решение под любые задачи – от крупных производств до лабораторных исследований. Понимание свойств газа и особенностей его применения помогает эффективно использовать его в нужной сфере, снижая издержки и повышая безопасность процессов.
