هوای مایع

مقدمه
همه مواد مورد نياز بشر بطور طبيعي ساخته نشده است. براي رفع نيازها و زندگي بهتر، ناچاراً بايد بعضي از مواد به طور مصنوعي ساخته شوند. براي تهيه بهتر مواد مصنوعي، صنايعي به نام صنايع شيميايي ايجاد شد كه هر روزه يك نوع مواد جديد مورد نياز زندگي بشر است. توسط اين صنايع يا در آزمايشگاه صنايع شيميايي ساخته مي‌شود. اگر به مواد مصرفي روزانه خود توجه كنيم، مي‌بينيم اغلب و شايد همه آنها از مواد شيميايي ساخته شده‌اند كه اين مواد در صنايع شيميايي و توسط مهندسين شيمي، شيميست‌ها و تكنسين‌هاي شيمي در كارخانجات تهيه شد و در دسترس عموم قرار گرفت.

تاريخچه و بيوگرافي كارخانه
كارخانه حيات گازگيران از شهريور ۱۳۷۹ تاسيس شد. محصولات كارخانه شامل اكسيژن، ازت، ازت مايع و اكسيژن مايع مي‌باشد. اين كارخانه داراي استاندارد ملي خلوص اكسيژن (۳۲۴۰) مي‌باشد.
اين كارخانه در سه شيف كاري، كار مي‌كند. از ۵/۷-۳ بعدازظهر، ۵/۳-۱۱ شب، ۵/۱۱ شب الي ۵/۷ صبح. اين كارخانه محصولات خود را به جاهاي ديگر عرضه مي‌كند. مثل بيمارستان‌هاي تحت پوشش (اكسيژن طبي). صنعتكاران براي كار صنعتي و برش‌كاري از اكسيژن استفاده مي‌كنند.
مراحل ساخت گازها

الف) خواص فيزيكي
ب) قابليت اشتعال
ج) روش‌هاي تهيه.
۱٫ خواص فيزيكي:

اكسيژن گازي است بي‌رنگ، بي‌بو و بي‌طعم. نقطه جوش آن خيلي پايين است و به حالت مايع رنگ روشن دارد. اكسيژن آزاد تقريباً ۲۱ درصد حجم هوا را تشكيل مي‌دهد و تقريباً ۸۹درصد آب اكسيژن مي‌باشد. بدن انسان بيش از ۶۰درصد اكسيژن دارد. يك ليتر آب در ۲۰ درجه سانتيگراد و فشار يك آتمسفر حدود ۳۰ ميلي‌ليتر اكسيژن را در خود حل مي‌كند و همين مقدار كم براي ادامه حيات آبزيان و تخريب مواد زايد در آبها كافي است.

نقطه جوش نرمال اكسيژن ۹/۱۸۲- درجه سانتيگراد و نقطه ذوب نرمال اكسيژن ۴/۲۱۸- درجه سانتيگراد مي‌باشد. اكسيژن به طور مستقيم با تمام عناصر، بجز گازهاي نجيب، هالوژن‌ها و بعضي از فلزات نظير نقره، طلا و پلاتين تركيب مي‌شود. اگرچه پيوند اكسيژن ـ اكسيژن در O2 پايدار است، ولي با بعضي از عوامل كاهنده قوي معدني و با بسياري از تركيبات آبي به طور خود به خود در دماي معمولي تركيب مي‌شود.

۲٫ قابليت اشتعال:
اين گاز از لحاظ انفجار و احتراق بسيار خطرناك است. واكنش آن با هيدروژن بسيار گرماده است، به طوري كه از اين واكنش در جوشكاري و صنعت براي توليد دماي زياد (۲۸۰۰درجه سانتيگراد) استفاده مي‌شود.
۳٫ روش‌هاي تهيه اكسيژن:
روش آزمايشگاهي: تجزيه حرارتي كلرات پتاسيم در حضور كاتاليزور:
(جامد) ۲KCl + (گاز) ۳O2  (مذاب) ۲KClO3

واكنش آب با پراكسيد سديم:
(آبي) ۴NaOH + (گاز) O2  ۲H2O + (جامد) ۲Na2O3
روش‌ صنعتي:

(گاز) O2 + (گاز) ۲H2  ۲H2O
الكتروليز آب:
در اين روش اكسيژن حاصل خالص است، ولي هزينه توليد آن بالاست. عمل الكتروليز در مجموعه‌اي انجام مي‌گيرد كه داراي الكترود آند و كاتد مي‌باشد. اين الكترودها در محلول الكتروليت كه شامل آب مقطر محتوي KOH مي‌باشد، قرار دارد و شدت جريان در حدود ۱۴۰۰۰-۱۳۰۰۰ آمپر از آن عبور مي‌كند و جريان توسط يكسوكننده به جريان پيوسته تبديل مي‌شود. در قطب آند، گاز اكسيژن و در كاتد گاز هيدروژن توليد مي‌گردد.

تقطير جزء به جزء
بيش از ۹۵درصد اكسيژن در مقياس صنعتي از اين طريق بدست مي‌آيد. در تقطير جزء به جزء، مايع نيتروژن (نقطه جوش ۱۹۶- درجه سانتيگراد) در دماي پايينتر از اكسيژن (نقطه جوش ۱۸۳- درجه سانتيگراد) به نقطه جوش خود رسيده و جدا مي‌گردد.
مايع كردن گازها
بين مولكول‌هاي هر گازي بايد قواي جاذبه وجود داشته باشد تا بتوان آن را به مايع تبديل نمود. مثلاً در يك درجه حرارت معين قواي جاذبه بين مولكول‌هاي آمونياك كه بيش از قواي جاذبه بين مولكول‌هاي اكسيژن و اكسيژن بيش از قواي جاذبه بين مولكول‌هاي هيدروژن مي‌باشد، براي اينكه عمل مايع كردن گازي انجام گيرد، بايد قواي جاذبه بر انرژي جنبشي مولكول‌ها غلبه مي‌كند. هر گازي يك درجه حرارت بحراني دارد كه فوق آن در هر فشار تبديل آن به مايع غيرممكن مي‌باشد، فشار لازم جهت مايع نمودن گازي در درجه حرارت بحراني به فشار بحراني مرسوم است. اثر گازي تا زير درجه حرارت بحرانيش سرد گردد، مايع نمودن آن سهل خواهد بود.

نقطه جوش نرمال يك گاز، درجه حرارتي مي‌باشد كه گاز در فشار يك اتمسفر مايع مي‌گردد، از جدول (الف) اينطور استنباط مي‌شود كه آمونياك گازي است كه به آساني مايع مي‌شود، درجه حرارت بحراني آمونياك ۱۳۳ درجه سانتيگراد بود و فشار آن ۵/۱۱ اتمسفر است، يعني براي تبديل آن به مايع در اين درجه حرارت ۵/۱۱ اتمسفر فشار لازم است، ولي نقطه جوش نرمال آن ۳۳- درجه سانتيگراد است. اكسيژن بايد درجه ۱۱۸- درجه سانتيگراد (درجه بحراني آن) سرد گرد. وقتي كه درجه حرارت آن به ۱۸۳- درجه سانتيگراد (نقطه جوش آن) رسيد، تحت فشار يك اتسمفر به مايع تبديل گردد.

اكسيژن، ازت، هيدروژن و ساير اجسام كه در درجه حرارت و فشار معمولي نمي‌توانند به مايع تبديل گردند، به گازهاي هميشگي مرسومند، براي اينكه گازي را به مايع تبديل كنيم، بايد اعمال زير را انجام دهيم:
۱٫ ابتدا درجه حرارت گاز تا زير درجه حرارت بحراني آن سرد گردد.
۲٫ فشار روي گاز بايد به اندازه‌اي باشد كه بتواند آن را به مايع تبديل سازد. گاز فشرده از طريق انبساط سرد مي‌شود، چون هنگام انبساط انرژي لازم است كه به قواي بين مولكولي فايق آيد.

جدول ۱:
نقطه جوش (oC) فشار بحراني اتمسفر درجه حرارتي بحراني (oC) جسم
۳/۳۳- ۱۱۵ ۹/۱۳۲ آمونياك
۷/۱۸۵- ۹/۵۲ ۴/۱۱۷- آرگون
۵/۷۸- ۷۳ ۳۱ انيدريك كربنيك
۱۹۲- ۵/۳۵ ۵/۱۳۹- مونواكسيد كربن

۶/۳۴- ۵/۹۳ ۱۴۶ كلر
۲۶۹- ۷۵/۲ ۷/۲۶۷- هليوم
۸۵- ۵/۸۱ ۵۱ اسيد كلريدريك

۷/۲۵۲- ۱۵ ۲۴۱- هيدروژن
۶/۵۹- ۴/۸۹ ۴/۱۰۰ هيدروژن سولفوره
۸/۱۹۵- ۳۳ ۱۴۶- ازت
۵/۸۵- ۹/۷۱ ۵/۳۶ اكسيد نيتروژن
۱۸۳- ۵۰ ۱۱۸- اكسيژن
۱۰- ۳/۷۸ ۱۵۷ انيدريد سولفورو
۱۰۰- ۲۱۷ ۳۷۴ آب

نقش ازت و مشتقات آن در زندگي
در سال ۱۷۷۳ ميلادي، دانشمند سوئدي به نام شنل هوا را از دو گاز مختلف كه يكي باعث سوختن و ديگري سوختن و تنفس در آن غيرممكن است، تشخيص داد. دوم را به نام هواي بد يا به پيشنهاد لاوازيه ازت، يعني بدون زندگي نام گذاشتند كه گازي است بي‌رنگ، بي‌بو و بي‌طعم كه ۵/۴ هوا را تشكيل مي‌دهد. در تنفس و جذب آن توسط گياهان به عنوان مواد غذايي، نقش مهمي دارد. ازت نسبت ۳درصد در گوشت اغلب حيوانات وجود داردكه از گياهان وارد بدن حيوانات مي‌شود. ازت به صورت نمك‌هاي آمونيوم و آمونياك درمي‌آيد.
روش تهيه ازت

ازت خالص را در صنعت از تقطير هواي مايع بدست مي‌آورند. بدين ترتيب كه اگر هواي مايع را تقطير كنند، ابتدا ازت كه زود جوش‌تر است، بخار مي‌شود و بخار آن تقطير و به مايع تبديل مي‌شود و براي تهيه آمونياك و اسيدنيتريك استفاده مي‌شود.

روش‌هاي توليد هواي مايع
هوا شامل ۲۱درصد اكسيژن، ۷۸درصد ازت و يك درصد ساير گازها مي‌باشد و مقادير بسيار جزئي دي اكسيد كربن (CO2) و مونوكسيد كربن (CO) را دارا مي‌باشد. علاوه بر آن همراه با گازها مقاديري گرد و غبار و رطوبت نيز وجود دارد.

براي توليد هواي مايع، دو عامل فيزيكي فشرده‌سازي و سرماسازي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. هواي مورد نظر از محيط اطراف تامين مي‌گردد. فشرده‌سازي توسط كمپرسور هوا انجام مي‌گيرد. قبل از آن كه هوا توسط كمپرسور از محيط بيرون مكش گردد، توسط فيلتر گرد و غبار، غبارزدايي مي‌شود. سپس هواي موردنظر توسط كمپرسور هوا طي يك يا چندين مرحله تا فشاري حدود ۴۵ تا ۷۰ آتمسفر فشرده مي‌گردد. به دليل فشرده شده هوا تا حدودي بالا مي‌رود كه اين دما توسط كولر فريون پايين مي‌آيد. هواي فشرده شده سپس توسط دستگاه‌هاي رطوبت‌گير، رطوبت‌زدايي مي‌شود و به قسمت خشك‌كن فرستاده مي‌شود.

در خشك‌كن‌ها، Moulecular sieve يا زئوليت‌ها، مونوكسيد كربن و دي‌اكسيد كربن را جذب مي‌نمايند. اكنون هواي فشرده، گرد و غبار و رطوبت آن گرفته شده است. جهت خنك شدن تا ۲۰۰-درجه سانتيگراد و تبديل گاز به مايع به قسمت برج اصلي تقطير فرستاده مي‌شود. در برج تقطير مخلوط اكسيژن، نيتروژن و آرگون كه مايع مي‌باشد، با توجه به اختلاف جرم حجمي با بالا رفتن هواي مايع درون يك مخزن اكسيژن، آرگون و نيتروژن در قسمت پايين و بالاي برج قرار مي‌گيرند و بدين ترتيب اين سه گاز از يكديگر جدا مي‌گردند.
حال اكسيژن مايع توسط يك پمپ به قسمت تجزيه تبخير كننده فرستاده مي‌شود و از طريق تماس لوله حاوي اكسيژن مايع با گاز نيتروژن كه توسط هيتر گرممي‌شود، مايع اكسيژن به گاز تبديل شده و به قسمت شارژ فرستاده مي‌شود تا سيلندرها از گاز اكسيژن شارژ گردند و به مراكز مورد مصرف ارسال گردند.
الف) فيلتر گرد و غبار (گردگير)

هوا داراي ناخالصي‌هايي مي‌باشد كه يكي از اين ناخالصي‌ها، گرد و غبار مي‌باشد. ناخالصي‌هاي هوا از اين نوع و كلاً ذرات معلق به قطر تقريبي ۱۵/۰ ميلي‌متر در هر مترمكعب هوا از يك گرم بيشتر باشد، در صورت وجود اين گونه ناخالصي‌ها اختلال در كار كمپرسورها، دستگاه انبساط و حتي تقطير ايجاد مي‌گردد.
لذا در مرحله مكش اين ذرات با عمل فيلتر كردن از هواي گازي شكل جدا مي‌گردند. براي فيلتر كردن هوا از Network thread با حلقه‌هاي راشك استفاده مي‌گردد. هنگام عبور گرد و غبار و ذرات معلق از اين فيلترها، ناخالصي‌هاي روي قشر روغني روي فيلتر مي‌چسبد، البته اگر درصد گرد و غبار زياد باشد، به طريقه گريز از مركز و استفاده از نيروي اينرسي مي‌توان عمل جداسازي را انجام داد.

وقتي هوا وارد اين فيلتر مي‌شود، پودرهاي همراه هوا بوسيله فيلتر گرفته شده و هواي تميز از آن خارج مي‌شود. داخل اين فيلتر را بوسيله شير تخليه آن هر هشت ساعت يكيار بايد تخليه گردد.
ب) كمپرسورهاي هوا
كمپرسورها طي يك تا پنج مرحله هوا را فشرده ساخته (Stages)؛ عمل فشرده ساختن هوا در مراحل مختلف و با فشارهاي معين كه بر حسب ظرفيت و قدرت هر سيلندر تعيين شده است، انجام مي‌دهند.
ج) كولر خنك كننده
از يك لوله مسي كه در داخل لوله مسي بزرگتري تعبيه شده، ساخته شده است. وظيفه اين كولر، خنك كردن فريون مايعي است كه براي سرد نگه داشتن قسمت متعادل كننده كمپرسور فريون بكار برده مي‌شود. همچنين مسول خنك نگاه داشتن مايع فريوني است كه از مخزن فريون خارج و به قسمت‌هاي مختلف مي‌روند. قسمت اعظم مايع فريون خارج شده از مخزن از لوله مسي داخل عبور نكرده و باقيمانده پس از عبور از شير حرارتي وارد لوله مسي بزرگتر يا در حقيقت قسمت خارجي كولر مي‌شود.

عملي كه در اين كولر انجام مي‌شود، به ايت شرح است كه فريون مايع داخل لوله مسي بزرگتر حرارت فريون مايع داخل لوله مسي كوچكتر را جذب مي‌كند. اين عمل انتقال حرارت باعث گرم شدن فريون داخل لوله بزرگتر مي‌گردد و آن را تبديل به گاز مي‌نمايد. اين گاز كه ضمناً خنك نيز مي‌باشد، به قسمت متعادل كننده كمپرسور فريون وارد مي‌شود. فريون مايع داخل لوله مسي كوچكتر پس از انتقال حرارت باز هم خنك‌تر شده و پس از عبور از شير حرارتي به قسمت تعويض كننده گرما مي‌رود.
فريون

فريون مايع خنك كننده‌اي است كه به خاطر نقطه جوش پايين خود، قدرت جذب و انتقال گرما را دارا مي‌باشد. فريون مايع حرارت را از اجسام ديگر جذب و آن جسم را خنك مي‌نمايد و خود تبديل به گاز مي‌شود. سپس به همان گونه نيز سرما را دريافت و مجدداً تبديل به مايع مي‌شود. اين عمل با كمپرس كردن و بعد خنك كردن گاز فريون انجام مي‌گردد.
د) مواد شيميايي تصفيه شده

سيستم تصفيه: براي CO2 هوا از محل سرد سوزآور استفاده مي‌شود.
سيستم خشك كننده: براي جذب بخار آب موجود در هوا قرص‌هايي به نام Discat alumina مورد استفاده قرار مي‌گيرد، ولي ماده شيميايي ديگري بجاي دو ماده شيميايي بالا بكار مي رود.
قرص‌هايي به نام M.S كه به تنهايي هم بخار آب و هم CO2 را جذب نمايد. سيلندرهاي تصفيه كننده از اين قرص‌ها پر شده است و هر ۵۰۰۰ ساعت يك بار اين قرص‌ها را بايسي عوض نمود.
طرز خشك كردن سيستم
قرص‌هاي داخل هر سيلندر پس از ۱۰ ساعت كار كاملاً مرطوب شده و بايستي خشك و براي استفاده بعدي آماده شود. براي اين كار از گاز نيتروژن استفاده مي‌كنيم. يكي از موادي كه نقش M.S را ايفا مي‌نمايد، زئوليت‌ها مي‌باشند.

زئوليت يك سيليكات هيدراته طبيعي آلومينيوم و سديم يا كلسيم و يا متشكل از هر دوي آنها است كه از نوع Na2O, Al2O3, NSiO2, XH2O مي‌باشد و يا يك رزين تبادل كننده يوني مصنوعي است از هر دو دسته زئوليت‌هاي طبيعي و مصنوعي در حد وسيعي به منظور برطرف كردن سختي آب استفاده مي‌شود. براي برطرف كردن سختي آب از تركيبات سديم يا پتاسيم زئوليت استفاده مي‌گردد و اين از آنجا ناشي مي‌شود كه تبادل كننده كاتيوني سديم اين نوع از زئوليت با كلسيم و يا منيزيم آب سخت مبادله مي‌گردد. زئوليت‌هاي مصنوعي در

انواع مختلف از ژلاتيني تا محلول و مشابه ماسه تهيه شده و به عنوان جاذب گازها، عوامل خشك كننده، كاتاليزور و برطرف كننده سختي آب داراي كاربرد مي‌باشد. زئوليت‌ها در حقيقت مواد متخلخلي مي‌باشند كه هنگامي كه در معرض گاز يا مايع قرار مي‌گيرند، جذب از خود نشان مي‌دهند. ماكزيمم ميزان ذراتي كه مي‌توانند توسط M.S در يك محيط استاتيك جذب گردند، ظرفيت تعادلي مي‌گويند كه تابع عوامل زير است:
۱٫ حرارت؛

۲٫ غلظت ماده جذب شده (فشار جزئي در فاز كولر)؛
۳٫ نوع M.S؛
۴٫ كهنگي (فرسودگي).
اثرات درماني

در پزشكي اكسيژن يكي از گازهاي بسيار حياتي است كه اين گاز مصارف بيهوشي و احياي تنفسي دارد. فشار بالاي اين گاز مي‌تواند باعث ايجاد تنش در انسان گردد. پس به طور كلي اثرات درماني اكسيژن در اشكال دارويي به شرح زير مي‌باشد:

۱٫ اكسيژن از طريق استنشاق به منظور تصحيح كمي اكسيژن خون در بيماري‌هايي كه موجب كاهش تهويه ريه‌ها مي‌شوند (از قبيل تشديد التهاب مزمن نايژه‌ها) مصرف مي‌شود.
۲٫ اكسيژن در نارسايي گردش خون ناشي از بيماري‌هايي از قبيل انفاركتوس ميوكارد يا پس از ايست قلبي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
۳٫ به عنوان رقيق كننده براي داروها بيهوشي فرار كه به شكل گاز هستند، مصرف مي‌شود.

۴٫ براي افزايش كارايي پرتودرماني در درمان بيماري‌هاي بدخيم و به صورت داروي كمكي، درمان عفونت‌هاي شديد بي‌هوازي بكار مي‌رود.
اكسيژن تراپي

در مواردي كه در جذب اكسيژن هوا نارسانا باشد، بايد اكسيژن را با غلظت بيشتر در اختيار ريه گذاشت تا به جذب آن كمك كرده و كار ريه را آسان‌تر نمود. اين نارسايي مي‌تواند حاصل عدم كارايي ريه، جراحت‌ها، انسداد مجاري تنفسي و غيره باشد.
اكسيژن‌دهي

براي اين منظور دستگاه‌هاي مختلفي وجود دارد. برخي از اين دستگاه‌ها قادرند در هنگام دم و برخي از اين دستگاه‌ها قادرند در هنگام بازدم و برخي هم در بازدم اكسيژن را با فشار بيشتر از جو ارائه كنند. اين عمل شاره را از ريه‌ها به سمت انتهاي سياهرگي مويرگ‌هاي ريوي رانده و باعث افزايش جذب اكسيژن مي‌گردد.
از جمله اين وسايل مي‌توان به ماسك‌هاي صورت، چادر اكسيژن و لوله بيني اشاره نمود. جهت جلوگيري از خشك شدن پوشش مخاطي هم قبل از تماس اكسيژن با سيستم تنفسي بيمار، آن را مرطوب مي‌كنند. جهت دستيابي به اين امر، اكسيژن از مخزن كوچكي عبور داده مي‌شود.
سرپوش اكسيژن

دو نوع ماسك صورت وجود دارد. يك نوع به نام اورونازال كه بيني و دهان را پوشش مي‌دهد و ديگري ماسك بيني است كه تنها بيني را مي‌پوشاند. اين ماسك‌ها به دو لوله يكي براي خروج هواي بازدمي و يكي براي ورود هواي در مواقع ضروري متصل مي‌باشند. غلظت اكسيژن در صورتي كه اكسيژن ۹۹درصد استفاده شد، به ۸۰-۴۰درصد تقليل مي‌يابد. ميزان فلو در اين حالت بين ۸-۵ ليتر بر دقيقه مي‌باشد.
لوله بيني
در مواردي كه لازم باشد، اكسيژن مستقيماً به داخل حلق و بيني و يا حلق و حنجره فرستاده شود، بايد از لوله نازال يا لوله بيني استفاده نمود. اين لوله از طريق بيني تا حد زبان كوچك فرستاده مي‌شود. در اين موارد اكسيژن با غلظا ۵۰-۳۰درصد در اختيار بيمه قرار مي‌گيرد و ميزان فلوي اكسيژن در بيني ۳ الي ۱۰ ليتر بر دقيقه مي‌باشد.
چادر اكسيژن

يكي از روش‌هاي متداول اكسيژن درماني، چادر اكسيژن است. مزيت چادر حركت بيمار است. در اين روش اكسيژن با فشاري معادل جو ارسال مي‌گردد و فلوي آن بسته به نظر پزشك فرق مي‌كند، ولي معمولاً در نيم ساعت اول به اندازه ۱۵ ليتر بر دقيقه است و پس از آن آهنگ شارشي به ۱۲-۸ ليتر بر دقيقه كاهش مي‌يابد. از عدم مزاياي ديگر، نشت بسيار زياد اكسيژن از كناره‌هاي باز چادر و يا باز و بسته شدن چادر جهت مراقبت‌هاي پرستاري مي‌باشد. با اين وجود اگر چادر خوب در زير تشك بيمار ثابت شده باشد، غلظت به ميزان ۶۰-۴۰درصد را به دست خواهد داد.

تاثير غلظت و فشار اكسيژن
طبق استاندارد ملي ايران، حداقل ميزان غلظت اكسيژن در سيلندرهاي اكسيژن و منابع سانترال (مخزن مركزي) بايد۹۹درصد باشد. تا حال ملاحظه شد كه ميزان غلظت اكسيژني كه از طريق مختلف اكسيژن درماني در اختيار بيمار قرار مي‌گيرد، با فرض در دسترس بودن اكسيژن ۹۹درصد به ۸۰-۴۰درصد تقليل مي‌يابد. به عبارتي به طور ميانگين ميزان غلظت به دليل نشت‌هاي ناخواسته به ميزان ۴۰درصد به هدر مي‌رود. در نتيجه بهتر است غلظت‌هتي اوليه كمتر از ۹۹درصد مصرف نشود.

از لحاظ درماني در برخي موارد خاص مي‌توان اكسيژن ۱۰۰درصد را در اختيار بيمار قرار داد. وسايلي كه قادرند اكسيژن ۱۰۰درصد به بيماري برسانند، از دو طريق اين كار را انجام مي‌دهند. اولاً از به هدر رفتن اكسيژن از كناره‌هاي ماسك جلوگيري كرده و ثانياً همراه با ارائه اكسيژني با حداقل ناخالصي (۹۹درصد خلوص) توسط فيلتري ناخالصي‌هاي ناخواسته را حذف مي‌كند. اين روش براي هر كسي مناسب نيست. در بيماراني كه نارسايي ريوي دارند، وجود CO2 محرك تنفسي مي‌باشد و تنفس اكسيژن ۱۰۰درصد اين محرك را از بين برده و باعث خفگي بيمار مي‌شود. علاوه بر اين افزايش غلظت بيش از حد نياز بيمار خطر آسيب به شبكيه چشم فرد را به دنبال دارد.

افزايش فشار اكسيژن تنفسي هم باعث تشنج مي‌گرد كه البته در مصارف درماني، چون گاز با فشار اتمسفر اعمال مي‌شود، امكان بروز اين مساله وجود ندارد. از نظر كاهش غلظت، اكسيژن در غلظت‌هاي كمتر از ۶-۴درصد باعث بي‌حالي و پس از ۴ دقيقه باعث ايجاد حالت كما مي‌شود.
دستگاه‌ اندازه‌گيري خلوص اكسيژن

دستگاه اندازه‌گيري خلوص اكسيژن مهمترين نوع مدل اندازه‌گيري در فشار ثابت مي‌باشد و بر اساس كاهش حجم مي‌باشد. تمام اندازه‌گيري‌ها در حرارت و فشار ثابت انجام مي‌گيرد. در اين روش اندازه‌گيري خلوص اكسيژن بر اساس جذب اكسيژن در محلول آمونياكي مس مي‌باشد. اين روش مي‌تواند براي غلظت اكسيژن از ۲/۰ تا ۱۰۰درصد باشد. سادگي طراحي وسيله و تكنيك بكار رفته، باعث اندازه‌گيري موفقيت‌آميز گرديده است. اين وسيله انحراف استانداردي در حدود ۲/۰درصد دارد، در جايي كه صحت ببشتري مورد احتياج باشد، از دستگاه هالدان (Haldan) استفاده مي‌گردد.

در اين روش اكسيژن بطور شيميايي با مس تركيب مي‌گرد و تشكيل يك پوشش اكسيد به رنگ قرمز تيره را مي‌دهد. اين پوشش هنگامي كه پي‌پت تكان داده مي‌شود يا كج مي‌گردد، حل مي‌شود. بنابراين سيم‌هاي مسي با محلول شسته مي‌شود. بطري نشانه بالا برده مي‌شود تا اينكه مايع در بطري و بورت در يك سطح همتراز باشند و اكسيژن محتوي به طور مستقيم (از سطح محدب يا مقعر) خوانده مي‌شود (فرمول‌هاي مربوطه در صفحه بعد) هنگامي كه به طور متوالي خلوص اكسيژن عددي ثابت را به ما دهد، جذب تمام شده است.
يك محلول جاذب جديد به آرامي عمل جذب را انجام مي‌دهد. بنابراين سه يا چهار آناليز اول خلوص پايين را به ما مي‌دهد. به هرحال، رنگ محلول در اثر استفاده بيشتر به آبي تيره پيدا مي‌كند. هنگامي كه مقدار مس بطور قابل توجهي كاهش پيدا كند، بايد جايگزين گردد. براي شستن پي‌پت مي‌توان از اسيد هيدروكلريك رقيق استفاده كرد و دوباره با محلول پر نماييد. درستي و صحت اندازه‌گيري اكسيژن نه فقط به وسايل بكار رفته بستگي دارد، بلكه به تكنيك آناليز نيز بستگي دارد.
فرمول‌هاي تركيب محلول آمونياكي كلرور آمونيوم با اكسيژن

* احتمال تشكيل آنها بسيار كم است.

خلوص اكسيژن گاز طبي
توليد اكسيژن بايد بر اساس استاندارد ملي ايران به شماره ۳۲۴۰ ميزان درجه خلوص گاز اكسيژن و همچنين ميزان ناخالصي‌هاي گازهاي CO, CO2 را كنترل نمايد. بر اساس اين استاندارد، ميزان خلوص گاز اكسيژن طبي نبايد كمتر از ۹۹درصد حجمي باشد و ميزان CO2 نيز نبايد بيش از ppm300 و ميزان CO نيز نبايد بيش از ppm5 باشد. در ضمن درجه اسيدي و قليايي و همچنين ميزان مواد اكسيد كننده نيز بر اساس استاندارد فوق بايد مشخص گردد.
ويژگي‌ها و روش‌هاي آزمون گاز اكسيژن طبي

ويژگي‌ها
خلوص: اكسيژن محتوي نبايد كمتر از ۹۹درصد حجمي باشد.
بو: نمونه نبايد بوي محسوسي داشته باشد.
كربن دي اكسايد: كربن دي اكسيد محتوي نبايد بيش از ۵ قسمت در ميليون حجمي ( ) باشد.
كربن مونواكسايد: كربن مونواكسايد محتوي نبايد بيش از ۵ قسمت در ميليون حجمي ( ) باشد.

درجه اسيدي و قليايي: مطابق حد مشخص شده در روش آزمون باشد.
مواد اكسيد كننده: مطابق حد مشخص شده در روش آزمون باشد.
روش‌هاي آزمون

• قبل از انجام آزمون‌ها، سيلندرهاي مورد آزمايش بايد به مدت حداقل ۶ ساعت در دماي محيط آزمايش قرار داده شود.
• در كليه آزمايش‌ها جريان گاز بايد به ميزان ۴ ليتر در ساعت تنظيم شود.

• انجام آزمايش‌ها يا محاسبه نتايج بايد بر مبناي فشار ۷۶ ميلي‌متر جيوه و در دماي ۲۰ درجه سلسيوس باشد.
• براي انجام آزمون‌هاي كربن دي اكسايد، مواد اكسيد كننده و درجه اسيدي و قليايي از استوانه شيشه‌اي ته صاف در بسته‌ با ابعادي كه ۵۰ ميلي‌ليتر مايع در آن تا ارتفاع ۱۴-۱۲سانتيمتر مي‌رسد، استفاده شود. اين استوانه از يك سو به طرف لوله دريافت كننده با قطر داخلي يك ميلي‌متر و ارتفاع ۲ ميلي‌متر از ته استوانه متصل بوده و از سوي ديگر به يك لوله خروجي متصل مي‌شود.

آزمون بو
شير ظرف محتوي گاز اكسيژن را با احتياط باز كنيد تا جريان ملايمي از گاز برقرار شود. گاز را به طور غيرمستقيم مورد استنشاق قرار دهيد. در اين صورت نبايد بويي احساس شود.
اندازه‌گيري خلوص گاز اكسيژن

۱٫ نمونه‌برداري:
نمونه‌ها بايد مستقيماً از سيلندر اكسيژن برداشت شود. ضمناً تمام لوله‌هاي رابط و شيرها از قبل نمونه‌برداري، بايد به كمك اكسيژن از مواد خارجي عاري نمود.
۲٫ انتخاب نمونه:
در تهيه منظم اكسيژن به طور تصادفي دو نمونه به ازاء هر ساعت تراكم جهت آزمون انتخاب نماييد. اگر نتيجه آزمون براي مقدار اكسيژن محتوي مطابق با خلوص ذكر شده بود، جهت اطمينان تعداد نمونه‌برداري‌ها را در ساعت افزايش دهيد.

۳٫ روش اندازه‌گيري:
اساس كار مقدار اكسيژن محتوي به كمك اندازه‌گيري حجم نمونه قبل و بعد از جذب اكسيژن بوسيله مس در حضور محلول آمونياكي كلروآمونيوم مي‌گردد. در ضمن تغييرات نتايج حاصل از تكرار نمودن آزمون، كمتر از ۰۵/۰ درصد نخواهد بود.
۴٫ وسايل مورد نياز:
دستگاه اندازه‌گيري مطابق شكل ۱ بوده و شامل قسمت‌هاي زير مي‌باشد:
مخزن A؛

 

مخزن B با مشخصات شكل ۲ مجهز به شير سه راهه T1؛
مخزن C محتوي سيم مسي با ويژگي‌هاي داده شده در شكل ۳؛
مخزن D؛
لوله ورودي گاز E با شير سه راهه T2؛
مخزن F محتوي ستوني از آب به ارتفاع ۵۰ ميليمتر؛
لوله شيشه‌اي H با قطر خارجي ۶ ميليمتر و به طول ۲۶۰