ریختن نیتروژن مایع در استخر

آشنایی با خطرات نیتروژن مایع + بررسی خواص نیتروژن مایع

اکسیژن مایع و نیتروژن مایع بسیار سرد است! در فشار اتمسفر طبیعی ، نیتروژن مایعی است بین 63 تا 72.2 درجه کلوین. در این دامنه دما، ازت مایع تقریباً شبیه آب جوش است. زیر 63 درجه کلوین، آن را به یک نیتروژن جامد منجمد می کند. از آنجا که نیتروژن مایع در یک محیط معمول در حال جوشیدن است، دمای معمول آن 77 درجه کلوین است.

خواص نیتروژن مایع

تبخیر سریع نیتروژن به این معنی است که  مثلا در هنگام تهیه بستنی از نیتروژن مایع ، تمام عناصر آن تجزیه می شوند ولی در ماهیت و خواص آن تغییر ایجاد نمی شود.

یکی دیگر از اثرات جالب تبخیر این است که به نظر می رسد نیتروژن مایع (و سایر مایعات برودتی) به حالت رسوب درآمده است. این به دلیل اثر لیدنفراست است که وقتی مایعی به سرعت می جوشد توسط یک بالش گاز احاطه می شود.  فیلم هایی وجود دارد که مردم نیتروژن مایع را به بیرون جمعیت می اندازند. هیچ کس آسیب نمی بیند زیرا اثر لیدنفراست مانع از تماس هر یک از مایع های بسیار سرد با آنها می شود.

خطرات نیتروژن مایع

·         ایجاد مشکلات تنفسی:

    نیتروژن مایع سمی نیست ، اما برخی از خطرات را به همراه دارد. ابتدا ، با تغییر فاز مایع به گاز ، غلظت نیتروژن  افزایش می یابد. از آنجا که گازهای سرد از گازهای گرمتر سنگین تر هستند و غرق می شوند ، غلظت گازهای دیگر به ویژه در نزدیکی کف کاهش می یابد. مثالی از این که این مسئله می تواند به مشکلی که نیتروژن مایع ایجاد میکند اشاره کند استفاده از نیتروژن مایع برای ایجاد اثر مه برای مهمانی استخر است.

اگر فقط مقدار کمی نیتروژن مایع استفاده شود ، دمای استخر تحت تأثیر قرار نمی گیرد و نیتروژن اضافی توسط نسیم از بین می رود. اگر مقدار زیادی نیتروژن مایع استفاده شود ، غلظت اکسیژن در سطح استخر ممکن است به حدی کاهش یابد که باعث مشکلات تنفسی یا هیپوکسی شود.

·         منفجرشدن محطیهای بزرگ:

    یکی دیگر از خطرات نیتروژن مایع این است که مایع با تبدیل شدن به گاز به 174.6 برابر حجم اصلی خود منبسط می شود. سپس ، با گرم شدن دمای اتاق ، گاز 3.7 بار دیگر منبسط می شود. مجموع افزایش حجم 645.3 برابر است ، این بدان معنی است که نیتروژن بخار شونده فشار زیادی بر محیط اطراف خود وارد می کند. نیتروژن مایع هرگز نباید در ظرف در بسته نگهداری شود زیرا ممکن است ترکیده شود.

·         سرمازدگی:

    نیتروژن مایع بسیار سرد است و یک خطر فوری برای بافت زنده است. مایع خیلی سریع بخار می شود و مقدار کمی روی بالشتک گاز نیتروژن از روی پوست پرش می کند ، اما حجم زیاد می تواند باعث سرمازدگی شود.

چطور نیتروژن مایع را نگهداری می نمایند؟

نیتروژن مایع محصولی صنعتی است که از تقطیر جزء به جزء هوای مایع بدست می‌آید. از نیتروژن مایع خوراکی برای تغذیه نیز استفاده می‌شود که در ادامه به آن خواهیم پرداخت. نیتروژن مایع بدلیل دمای جوش بسیار پایینی که دارد، به محض واکنش با هوا به سرعت تبخیر می‌شود. هنگامی که ظرفی بصورت صحیح و درست از هوای محیط ایزوله شود، نیتروژن مایع با تمام سرد بودنش می‌تواند ذخیره و حمل شود.

در این خصوص دانشمندان دستگاهی را با دو لایه جداره و در انواع حجم های متفاوت تهیه کرده‌اند که به آن فلاسک نیتروژن مایع یا تانک ازت گفته می‌شود و از 2 تا 65 لیتر در بازار موجود است. به این صورت که دما در 77 درجه کلوین همراه با جوشیدن آهسته نیتروژن مایع که نتیجه آن گاز نیتروژن می‌باشد، ثابت نگه داشته می‌شود. دستگاه دیگری که از آن برای نگهداری نیتروژن مایع استفاده می‌کنند دستگاه کرایو اسپری هست که در حجم حدود 0.5 لیتر در بازار عرضه می‌شود.

قیمت یک مخزن نیتروژن مایع چقدر است؟

قیمت فروش نیتروژن مایع خوراکی در مقایسه با مخازن مخصوص نگهداری نیتروژن مایع ناچیز می‌باشد. این مخازن بسته به اینکه ساخت کدام کشور و کمپانی باشند، احجام مختلف آن قیمت های مختلفی دارند. به تناسب فاصله و دوری شما از کارخانه تلغیظ و مراکز تامین نیتروژن مایع، قیمت نیتروژن مایع افزایش می‌یابد. به عبارت دیگر، در هنگام تحویل نیتروژن مایع با فلاسک های دو جداره خلاء، هزینه نیتروژن مایع حدود 2 دلار برای هر گالن می‌باشد.

اما هنگامی که در مخازن ذحیره حجیم تحویل داده می‌شود، هزینه آن به حدود 5 دلار در هر گالن تغییر پیدا می‌کند. در تهران، هزینه شارژ نیتروژن مایع تانک ازت 3 لیتری ، تانک ازت 6 لیتری و تانک ازت 10 لیتری حدود 250 هزار تومان و برای حجم های بالاتر به ازای هر لیتر نیتروژن مایع، حدود 30 هزار تومان می‌باشد.

نیتروژن مایع خوراکی چقدر سرد است و چرا؟

بین 320.44- تا 346- درجه فارنهایت! در دمای کمتر از 63 درجه کلوین، نیتروژن یخ زده و تبدیل به جامد می‌شود. بالاتر از دمای 2.77 درجه کلوین، نیتروژن می‌جوشد و تبدیل به گاز می‌گردد. تا زمانی که نیتروژن مایع از اتمسفر بدست می‌آید ارزان بوده و به ندرت یخچالی می‌باشد. دلیل سرد بودن نیتروژن مایع خوراکی این است که نقطه جوش آن 320- درجه فارنهایت است. نیتروژن در دمای اتاق بصورت گازی می‌باشد؛ بنابراین برای اینکه به فرم مایع در بیاید لازم است بطور باور نکردنی سرد بماند!!

چطور نیتروژن مایع را تهیه کنیم؟

به کارخانه ها و شرکت های تولید و توزیع کننده نیتروژن مایع مراجعه نمایید و به مقدار مورد نیاز، نیتروژن مایع را در تانک های ازت با دیواره دو جداره خلاء تهیه نمایید. در هنگام خرید مطمئن شوید که فلاسک های نیتروژن دو جداره با سیستم خلاء و همراه با درپوش های گشاد بوده و کمی شل باشند. این درپوش‌ها مانع افزایش فشار گاز نیتروژن می‌شوند. همچنین تا زمانی که در مرکز خرید هستید، حتماً تجهیزات جانبی لازم مانند دستکش برودتی مخصوص تانک ازت را نیز تهیه نمایید.

چطور نیتروژن را تولید کنیم؟

نیتروژن مایع خوراکی یا همان نیتروژن را در مقیاس های بزرگ بوسیله فشرده سازی، سرمایش و منبسط کردن هوا تولید می‌کنند. این فرآیند حرارت را از هوا می‌گیرد و می‌تواند تا زمانی که هوا مایع شود تکرار گردد. سپس گازهای متراکم از تقطیر جزء به جزء جداسازی می‌شوند.

چطور نیتروژن را تخلیه کنیم؟

هرگز نیتروژن مایع را در مکان های بسته یا مکان هایی که افراد دیگر ممکن است وارد شوند تخلیه نکنید. تخلیه نیتروژن مایع خوراکی باید در فضای بیرون و در یک مکان امن صورت گیرد. آنرا به آرامی روی زمین شنی یا زمین لخت جایی که بتواند بدون ایجاد خطر تبخیر شود بریزید. همچنین دقت کنید نباید نیتروژن مایع را روی پیاده رو و یا کف خیابان بریزید.

موارد کاربرد نیتروژن مایع چیست؟

نیتروزن مایع که نقطه جوش آن 196- درجه سانتیگراد میباشد، برای کارهای متنوعی مانند سرد کننده های کامپیوترها، در صنعت دارو برای از بین بردن پوست ناخواسته، زگیل، سلول های پیش سرطانی، نگهداری اسپرم و نمونه های پزشکی و کرایوتراپی جایی که دانشمندان روی تاثیر دماهای خیلی سرد بر مواد و اندام‌ها مطالعه می‌کنند استفاده می‌گردد. همچنین از نیتروژن مایع خوراکی برای استفاده خوراکی نظیر بستنی نیتروژنی استفاده می‌شود.

چرا نیتروژن مایع میجوشد؟

هوایی که ما تنفس می کنیم حدود 80 درصدش از گاز نیتروژن می‌باشد؛ بنابراین چیزی که ما اینجا داریم هوای مایع است. یک یخچال واقعا قدرتمند می‌خواهد تا هوا را خیلی سرد کرده و آن را به مایع تبدیل کند. بنابراین نیتروژن مایع که نقطه جوش آن 320- درجه می‌باشد، در دمای اتاق می‌جوشد و به هوا تبدیل می‌شود.

آیا نیتروژن مایع خوراکی را میتوان خورد؟

نکته اصلی این است که نیتروژن مایع خوراکی باید کاملاً از غذا یا نوشیدنی تبخیر گردد. به گفته Peter Barham از دانشکده فیزیک دانشگاه Bristol، استفاده از نیتروژن مایع خوراکی در آماده‌سازی غذا، در بستنی نیتروژنی یا نوشیدنی ها می تواند بدون خطر باشد اما نباید قورت داده شود!

اگرچه نیتروژن غیر سمی است، ولی بقدر کافی سرد است تا باعث یخ زدگی لحظه‌ای شود. هنگامی که قطرات ریزی از نیتروژن مایع روی پوست شما بریزد نمی‌تواند یک خطر محسوب شود؛ اما تماس گسترده نیتروژن مایع خوراکی از طریق نوشیدن، میتواند شما را در معرض آسیب های شدید به دهان، مری و معده تان قرار دهد. لطفا مراقب خودتان باشید …

خطرات نیتروژن مایع

اگرچه نیتروژن مایع خیلی سرد است، ولی در واقع در حال جوش و خروش است! هنگامی که نیتروژن می‌جوشد، به گاز نیتروزن یا ازت تبدیل می‌گردد و به جهت استنشاق، به طور کامل ایمن می‌باشد. خطر فقط در دماهای پایین رخ می‌دهد که اگر سلول های پوستی شخص در تماس با ازت مایع یخ بزند می‌تواند پوست شخص را بسوزاند.

قرار دادن نیتروژن مایع خوراکی یا یخ خشک درون یک محفظه یا مخزن مهر و موم شده و رها ساختن آن در دمای اتاق، به یک انفجار بزرگ منجر می‌شود. گاز منبسط می‌شود تا جایی که اگر به اندازه کافی گرم شود مخزن خود را منفجر می‌نماید؛ به همین دلیل است که خنک سازی چیزی عموماً به انفجار آن منجر نمی‌شود.

چه موادی با نیتروژن مایع واکنش می دهد؟

مولکول نیتروژن نسبتا ساکن می‌باشد با هر چیزی که در استخر مانند کلر (معمولاً NaOCL) یا آب حضور دارد، نباید واکنش دهد. نیتروژن مایع سرد است و هوای نزدیک استخر را تا جایی که بخار آب در هوای متراکم به صورت قطرات خیلی ریز و معلق درآیند، سرد می‌کند.

نیتروژن مایع چیست؟ (کاربرد نیتروژن مایع در مصارف گوناگون)

طی چند سال اخیر با پیشرفت علوم مربوط به سلول های بنیادی و سایر کاربردهای پزشکی، استفاده از نیتروژن مایع (LN2) یا ازت مایع به سرعت گسترش پیدا کرده است. اما متاسفانه عدم آگاهی و آشنایی با استفاده از این ماده، تعداد حوادث جدی و جراحات زیادی را به همراه داشته است. این حوادث نه تنها در حین استفاده، بلکه در هنگام حمل و نقل و نگهداری نیز رخ داده است.

کاربرد نیتروژن مایع در پزشکی

در حوزه پزشکی برای انجام طیف گسترده ای از آزمایش ها، از LN2 یا نیتروژن مایع استفاده می شود که متداول ترین آنها شامل آزمایشگاه های شیمی و فیزیک، فناوری نانو، طراحی تراشه های رایانه ای و تحقیقات تولید و کرایوتوب می باشد. در حال حاضر از نیتروژن مایع در حوزه بهداشت و درمان برای مراقبت های بهداشتی مربوط به پوست، معالجه سرطان پوست و همچنین تحقیقات سلول های بنیادی استفاده فراوانی می شود.

ویژگی های ازت مایع

نیتروژن مایع یا ازت مایع که حالت مایع گاز نیتروژن خالص می باشد یکی از پرکاربردترین مایعات کرایوژنیک (مایعاتی که نقطه جوش کمتر ۱۵۰- درجه سانتی گراد یا ۲۳۸- درجه فارنهایت دارند) است که همواره به عنوان یک گازمایع باید در درجه حرارت بسیار کم نگهداری شود.

خطرات نیتروژن مایع

از آنجایی که ازت مایع، در دمای ۱۹۶- درجه سانتیگراد (۳۲۰- درجه فارنهایت) به جوش می آید، می تواند در هنگام کار خطرات بسیاری از جمله سوختگی شدید و به دلیل انجماد فوری، صدمات جدی تری را ایجاد نماید. ازت مایع علاوه بر ایجاد خطرات فیزیولوژیکی فوق، خطرات جسمی بسیاری را نیز به همراه دارد.

به همین جهت لازم است تا مصرف کنندگان خطرات ناشی از استفاده این ماده را بشناسند و با رعایت نکات ایمنی، ضمن کنترل شرایط، با خیال راحت از این مواد شیمیایی آزمایشگاهی استفاده نمایند، چرا که کوچکترین اشتباه، می تواند به آسیبی جدی و حتی مرگ منجر شود که از خطرات استفاده از نیتروژن مایع می توان به موارد زیر اشاره کرد:

– خطر فیزیولوژیکی

همانطور که در بالا نیز گفته شد، صدمات ناشی از استفاده نیتروژن مایع شامل خطرات فیزیولوژیکی و جسمی می شود که این خطرات خود به دو دسته اصلی تقسیم می شود:

• خطراتی که در اثر تماس مستقیم با ازت مایع باعث آسیب دیدن بافت می شود.
• خطراتی که می تواند باعث آسپیراسیون شود.

– تماس مستقیم

باید توجه داشت که در هنگام استفاده از ازت مایع، این ماده می تواند با نشت تصادفی یا تماس با کرایوژن (خنک کننده) بسیار سرد، خیلی سریع بافت را منجمد کند و آن را از بین ببرد. به همین دلیل باید در هنگام استفاده از ازت مایع از تماس مستقیم با آن جلوگیری نمایید.

– آسپیراسیون

با توجه به خصوصیات LN2، از دیگر خطرات ناشی از استفاده این ماده می توان به جابجایی اکسیژن و احتمال آسپیراسیون (اختلالی است که در صورت استنشاق ماده ای خارجی در داخل ریه و نای روی می دهد.) اشاره کرد، چرا که مقدار بسیار کمی از این مایع می تواند به حجم بسیار زیادی از گاز تبدیل شود. ضمنا عدم تشخیص این گاز به دلیل خاصیت بی بو و بی رنگ، می تواند وضعیت را بسیار دشوار کند.

کنترل و پیشگیری

هر شخصی که از ازت مایع و دیگر مایعات کرایوژنیک استفاده می کند، باید ضمن شناخت از ویژگی های هر ماده، از روش های ایمن سازی نیز اطلاعات کافی داشته باشد. این روش ها شامل:

• شناخت خواص فیزیکی LN2 به عنوان یک مایع، جامد یا یک گاز
• شناخت مواد سازگار با LN2 (سازگار با دما و فشار)
• شناخت لوازم آزمایشگاهی ایمنی و حفاظتی مورد نیاز و آشنایی با نحوه استفاده از آنها
• شناخت تجهیزات مورد استفاده از جمله وسایل ایمنی
• آموزش اقدامات اضطراری از جمله کمک های اولیه و درمان

البته باید توجه شود که درک درست از این موضوع، می تواند از طریق آموزش مناسب صورت بگیرد.

نکته:

در صورت استفاده از ازت مایع در مراکز و آزمایشگاه ها، لازم است اطمینان حاصل کنید که کلیه کارمندان برگه اطلاعات ایمنی را مطالعه کرده باشند و علاوه بر این بهتر است در زمان استفاده از نیتروژن مایع، روش های استاندارد عملکردی (SOP) را توسعه و دنبال نمایید.

نکات لازم جهت استفاده از نیتروژن مایع

• قبل از کار با ازت مایع، جواهرات و ساعت های فلزی را از دست و مچ خود جدا کنید. در صورت قرار گرفتن در معرض مایعات کرایوژنیک یا گازهای جوش آور، جواهرات می توانند به پوست منجمد شوند.
• استفاده از عینک ایمنی به منظور محافظت از چشمان خود در مواقع استفاده از ازت مایع یا نمونه هایی که اخیراً از دمای کرایوژن برداشته شده اند.

همچنین در صورت کار با موارد زیر، حتما باید از محافظ کامل صورت استفاده نمایید.

الف) هنگام ریختن کرایوژن ب) برای نقل و انتقال مواد خطرناک ج) در صورتی که مایع در یک ظرف باز قرار داشته باشد. (که به احتمال زیاد حباب ایجاد می کند.)

• استفاده از پیش بند کریوژن هنگام کار با نیتروژن مایع
• سعی کنید با پوشیدن پیراهن های آستین بلند، شلوار بلند (دامن)، روپوش آزمایشگاهی، کفش چرمی مناسب (بدون کفش ورزشی) و دستکش ها، از پوست خود در برابر خطرات احتمالی محافظت کنید.

ضمنا دستکش های مورد استفاده باید سبک، عایق و انعطاف پذیر باشند تا در صورت ریختن نیتروژن مایع، بتوان آنها را به سرعت تعویض کرد.

• هنگام پر کردن ظروف آزمایشگاهی دوجداره از ازت مایع، باید مواظب باشید تا بیش از حد مجاز پر نشوند.
• برای به حداقل رساندن دمای جوش و جلوگیری از پخش ازت مایع، آن را آهسته جابجا و منتقل کنید.

همچنین می توانید برای جابجایی، از جداکننده فاز یا قیف پر کننده مخصوص استفاده کنید. (قسمت بالای قیف باید برای جلوگیری از پاشیدن مایع، تا حدی بسیاری پوشانده شود) ضمنا اگر مایع قابل ریختن نیست، از یک دستگاه برداشت مایعات کرایوژنیک برای انتقال استفاده کنید (حتماً تمام دستورالعمل های ارائه شده با دستگاه را رعایت کنید)

• برای ذخیره سازی کرایوژن از لوله های مخصوصی که برای این کار طراحی شده اند استفاده نمایید و هنگام ذوب کردن نیز آنها را در یک ظرف با دیواره سنگین یا پشت یک محافظ ایمنی قرار دهید.
• برای جابجایی ظروف حاوی کرایوژن، آن را با کمک هر دو دست و با فاصله از صورت و بدن خود حمل نمایید.
• اطمینان حاصل کنید که Dewars (بطری های دو جداره که برای نگهداری مواد مورد استفاده قرار می گیرند.) به ​​درستی برچسب خورده باشند تا بطور اشتباه، کرایوژن های مختلف را با هم مخلوط نکنید.
• در صورت کار با ازت مایع یا کریوژن در یک فضای محدود و برای جلوگیری از آسپیراسیون از یک مانیتور اکسیژن در محیط کار استفاده نمایید.