1. 氧气,氮气,氩气,乙炔,丙烷,二氧化碳的功能及用途
1.氧气的某些用途和负作用
一.氧是心脏的“动力源”
氧是人体进行新陈代谢的关键物质,是人体生命活动的第一需要。呼吸的氧转化为人体内可利用的氧,称为血氧。血液携带血氧向全身输入能源,血氧的输送量与心脏、大脑的工作状态密切相关。心脏泵血能力越强,血氧的含量就越高;心脏冠状动脉的输血能力越强,血氧输送到心脑及全身的浓度就越高,人体重要器官的运行状态就越好。
二.氧气喷泉
随着人们对新鲜氧气的需求愿望与日俱增,在美国洛杉矶等大城市,一种氧气喷泉吧随之设立。在氧气喷泉吧里,人们手持透明氧气罐,其上插上了精巧的外接吸收装置,轻轻一吸,罐内的纯氧即喷涌而出。带着柠檬或其他香味的氧气可连续输送20分钟。除此之外,美国其他与氧有关的产品不断涌现,如各种含氧水、含氧汽水、含氧胶丸等。新兴的氧气消费,已形成一股新潮流。
三.增加吸氧量可减少术后感染及止吐
今年1月,美国的《新英格兰医学杂志》发表一项新的研究成果。奥地利、美国及澳大利亚的麻醉医师报告,只要在手术中和手术后给病人增加吸氧量,病人术后感染危险将降低一半。因为增氧可以提高免疫系统的免疫能力,可为患者的“免疫大军”提供更多“弹药”,杀死伤口部位的细菌。
这项研究是在奥地利维也纳和德国汉堡医院的500名患者身上进行的。其过程是:在整个手术期间和术后两个小时,为第一组250名患者实施含30%氧的麻醉,另一组250名患者在同一时间内接受含80%氧的麻醉。结果第一组手术后有28人感染,而第二组手术后只有13人感染。
麻醉病人在术后发生恶心或呕吐颇为常见,病人感到非常难受。进行此项研究的麻醉师说,增加吸氧比目前所使用的所有止吐药效果更为明显,且无危险和价格低廉。氧气防止呕吐的机制可能是防止肠道局部缺血,从而阻止催吐因子的释放。但完全用氧而不用一氧化氮是不可取的,因为这有可能使病人在手术中觉醒。
四.高压氧制服突发性耳聋
据友谊医院高压氧科主任介绍,高压氧不仅能改善内耳听觉器官的缺氧状态,而且还能改善内耳血液循环即组织代谢,促进听觉功能的恢复。一旦患了突发性耳聋,应立即去医院高压氧科,因为高压氧对突发性耳聋的疗效常取决于最初的治疗时间,一般在发病后三天之内(最迟不应超过一周)治疗效果最佳。
五.高压氧治疗牙周病效果好
牙周病指的是牙龈、牙周膜和牙槽骨的炎症、变形、萎缩,最后导致牙齿松动、脱落的一种慢性进行性疾病。患了牙周病会有牙龈充血、红肿、出血,牙龈沟加深,形成了牙周炎,牙周袋溢脓,有口臭,牙齿松动,并常伴有牙龈退缩。
牙周病的常规治疗效果并不理想。近年来,医务工作者用高压氧治疗牙周病,取得了良好的疗效。高压氧治疗牙周病可提高牙周病局部组织的氧含量和氧的弥散距离,促进侧枝循环的重建,改善局部循环。血管收缩效应可缓解局部肿胀。另外,高压氧还能有效地抑制细菌,尤其是厌氧菌的生长繁殖,改善牙周组织的供血、供氧,促进新陈代谢,以利于局部组织的修复,达到抗炎、消肿、止血和除臭的目的。
六.过度吸氧的负作用
早在19世纪中叶,英国科学家保尔·伯特首先发现,如果让动物呼吸纯氧会引起中毒,人类也同样。人如果在大于0.05 MPa(半个大气压)的纯氧环境中,对所有的细胞都有毒害作用,吸入时间过长,就可能发生“氧中毒”。肺部毛细管屏障被破坏,导致肺水肿、肺淤血和出血,严重影响呼吸功能,进而使各胀器缺氧而发生损害。在0.1 MPa(1个大气压)的纯氧环境中,人只能存活24小时,就会发生肺炎,最终导致呼吸衰竭、窒息而死。人在0.2 MPa(2个大气压)高压纯氧环境中,最多可停留1.5小时 ~ 2小时,超过了会引起脑中毒,生命节奏紊乱,精神错乱,记忆丧失。如加入0.3 MPa(3个大气压)甚至更高的氧,人会在数分钟内发生脑细胞变性坏死,抽搐昏迷,导致死亡。
此外,过量吸氧还会促进生命衰老。进入人体的氧与细胞中的氧化酶发生反应,可生成过氧化氢,进而变成脂褐素。这种脂褐素是加速细胞衰老的有害物质,它堆积在心肌,使心肌细胞老化,心功能减退;堆积在血管壁上,造成血管老化和硬化;堆积在肝脏,削弱肝功能;堆积在大脑,引起智力下降,记忆力衰退,人变得痴呆;堆积在皮肤上,形成老年斑。
生产和应用 大规模生产氧气的方法是分馏液态空气 ,首先将空气压缩,待其膨氧胀后又冷冻为液态空气,由于稀有气体和氮气的沸点都比氧气低,经过分馏,剩下的便是液氧,可贮存在高压钢瓶中。所有的氧化反应和燃烧过程都需要氧,例如炼钢时除硫、磷等杂质,氧和乙炔混合气燃烧时温度高达3500℃,用于钢铁的焊接和切割。玻璃制造、水泥生产、矿物焙烧、烃类加工都需要氧。液氧还用作火箭燃料,它比其他燃料更便宜。在低氧或缺氧的环境中工作的人,如潜水员、宇航员,氧更是维持生命所不可缺少的。但氧的活性状态如 、OH以及H2O2等对生物的组织有严重的损坏作用,紫外线对皮肤和眼的损害多与此种作用有关。是空气的组分之一,无色、无嗅、无味。氧气密度比空气大,在标准状况(0℃和大气压强101325帕)下密度为1.429克/升,能溶于水,但溶解度很小,1L水中约溶30mL氧气。在压强为101kPa时,氧气在约-180摄氏度时变为淡蓝色液体,在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝色固体。
2.氮气的用途 氮是植物生长必需的营养要素之一,是氮肥的主要组分和多种复合肥料的主要组分之一,可制成氨,再通过氨加工进一步制成各种肥料。氮气可供充填灯泡,用作易氧化、易挥发、易燃物质以及反应器中的保护气体,在食品工业中用来防止食品由于氧化、发霉或细菌作用腐烂变质,在焊接方面有助于防止氧化,在冶金工业中有助于渗碳及除碳,在塑料、橡胶成型中,可作为发泡剂(见泡沫塑料)。液氮用于冷冻干燥,在医学方面作为冷冻剂用以保护血液、活组织等,在机械工业中用作仪器或机件的深度冷冻剂。
氮气的输送有两种形式:大部分氮气直接用管道输送给用户;少量氮气被压缩成高压气体,用钢瓶输送。
氮气增压就是一般所谓的NOS,而NOS则是由"NitrousOxide System",缩写而来,不过NOS究竟是什么呢?简单的说,就是一种将一氧化二氮(N20)强制灌入引擎中的系统。大家都知道,要使引擎产生更大动力的不二法门,就是让引擎吸入更多空气,并且搭配上适当比例的燃油,借此产生更高的油气爆发效率,turbo或Super Charger这一类增压系统,即是靠着增压器来将空气压缩后送入引擎,才得以在排气量不变的情况下,令引擎产生更大的动力。NOS改装的基本原理也是如此,只不过NOS的结构上简单许多,而且NOS并非只是单纯的压缩空气,而是透过前面提到的一氧化二氮令引擎发挥更大效率。
为何将一氧化二氮送入引擎就能提升动力?一氧化二氮受热之后会分解成两个氮分子,以及一个氧分子,其中的氧分子就可以增加混合气中氧分子的浓度,令混合器的爆炸压力更为强大。一氧化二氮又称为氧化亚氮,坊间则是有不少人习惯以‘笑气,称之,这是因为一氧化二氮和医学上广泛使用在麻醉用途的气体相当近似,所以‘笑气,这个昵称也正是由此而来.
3.氩气功能
采用非蒸散型锆铝16吸气剂及分子筛为净化剂。在一定的温度下,吸气剂可与氩气中的微量杂质O2、N2、H2、H2O、CO、CH4等等形成稳定的化合物或固溶体,对氩气精制的一种装置。
用途1 脱氮 脱氮时,有时伴着脱氧,用金属吸气剂吸收•金属吸气剂有钙、钛、铀和锆铝16.
用金属钙做吸气剂,同时吸收氮和氧,反应温度650-680℃,出口杂质20-50 PPm
用钛,锆铝16可以同时吸收氧、氮、氢,水蒸气,一氧化碳,二氧化碳和烃
2 脱氧 用化学法脱氧,常用的脱氧剂有氧化锰和Ag-X分子筛
用氧化锰吸收氧,工作温度150℃,氧脱除到2PPm
常温用Ag-X分子筛脱氧, 氧脱除到3PPm
3 脱氢 脱除氢用氧化铜和Pd-X分子筛
用氧化铜脱除氢•,反应温度350-400℃,氢气脱到0.1PPm
用Pd-X分子筛脱除氢•,反应温度350-400℃,氢气脱到1PPm
4 碳化物的脱除,
用金属剂锆铝16在脱碳的同时,一次性脱除一氧化碳,二氧化碳,和烃类.,可达1PPm
乙炔功能及用途
在液态和固态下或在气态和一定压力下有猛烈爆炸的危险,受热、震动、电火花等因素都可以引发爆炸,因此不能在加压液化后贮存或运输。难溶于水,易溶于丙酮,在15℃和总压力为15大气压时,在丙酮中的溶解度为237克/升,溶液是稳定的。因此,工业上是在装满石棉等多孔物质的钢桶或钢罐中,使多孔物质吸收丙酮后将乙炔压入,以便贮存和运输。
乙炔分子中的两个π键
和空气的混合物在乙炔含量2.5%~80%范围内有爆炸性。如供给适量空气,可以安全燃烧而发白光,在没有电源的地方用作光源。在氧气中燃烧,氧炔焰的温度高达3200℃左右,可用来切割和焊接金属。
化学性质很活泼,易起加成反应,生成多种重要的化工产品。在氯化汞存在下与氯化氢加成,生成氯乙烯:
HC≡CH+HCl→H2C = CHCl
在乙酸锌存在下与乙酸加成,生成乙酸乙烯酯:
HC≡CH+CH3COOH→H2C = CHOCOCH3
在羰基镍存在下与一氧化碳和水或醇作用 ,生成丙烯酸或丙烯酸酯,氯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸和丙烯酸酯都是生产高聚物的原料。乙炔分子中的氢有微弱酸性,可被金属取代生成乙炔化物,例如将乙炔通入亚铜盐或银盐的氨水溶液中,立即沉淀出红棕色的乙炔亚铜CuC≡CCu ,或乙炔银AgC≡CAg,此反应可用于乙炔的定性检验。
工业上由甲烷部分地燃烧,甲烷或低级烷在高温下热解,或碳化钙(电石)水解生产。由碳化钙制备的乙炔由于含磷化氢等杂质而有恶臭。
5.丙烷的功能及用途
丙烷在较高温度下与过量氯气作用,生成四氯化碳和四氯乙烯(Cl2C=CCl2);在气相与硝酸作用,生成1-硝基丙烷CH3CH2CH2NO2、2-硝基丙烷(CH3)2CHNO2、硝基乙烷CH3CH2NO2和硝基甲烷CH3NO2的混合物。工业上丙烷可从油田气和裂化气中分离得到。可做生产乙烯和丙烯的原料或炼油工业中的溶剂;丙烷、丁烷和少量乙烷的混合物液化后可用作民用燃料,即液化石油气。
6.二氧化碳
用途
二氧化碳灭火器
1. 灭火 因为二氧化碳不燃烧,又不支持一般燃烧物的燃烧,同时二氧化碳的密度又比空气的密度大, 所以常用二氧化碳来灭火。用二氧化碳来隔绝空气,以达到灭火的目的。
2. 致冷剂 固体的二氧化碳(干冰)在融化时直接变成气体,融化的过程中吸收热量,从而降低了周围的温度。所以,干冰经常被用来做致冷剂。
3. 人工降雨 用飞机在高空中喷撒干冰,可以使空气中的水蒸气凝结,从而形成人工降雨。
碳酸饮料
4. 工业原料 在化学工业上,二氧化碳是一种重要的原料,大量用于生产纯碱、小苏打、尿素、碳颜料铅白等。在轻工业上,用高压溶入较多的二氧化碳,可用来生产碳酸饮料、啤酒、汽水等。
5. 贮藏食品 用二氧化碳贮藏的食品由于缺氧和二氧化碳本身的抑制作用,可有效地防止食品中细菌、霉菌、虫子生长,避免变质和有害健康的过氧化物产生,并能保鲜和维持食品原有的风味和营养成分。如瑞典一家公司就推出了用充满了100%的二氧化碳气体的包装、容器、贮藏室来贮藏肉类的新方法。(http://www.foodqs.com/news/jsdt01/200443082720.htm)