آرگون مایع
ارزیابی امنیت محصول
آرگون بی رنگ، بی بو و بی مزه است. این ماده به عنوان یکی از گاز های عجیب شناخته می شود زیرا با سایر مواد، واکنش نشان نداده و ترکیب شیمیایی شناخته شده ای را تشکیل نمی دهد. آرگون اشتعال ناپذیر و غیرقابل احتراق است و برای زندگی بی خطر نیست. گاز آرگون از هوا سنگین تر است و به مقدار کمی در آب حل می شود. وقتی که آرگون مایع بخارشده و سپس حرارت داده می شود، مقدار زیادی حرارت را مصرف می کند و در نتیجه یک سردکننده ایده آل است.
– آرگون در جو، با غلظت تقریبا ۱% وجود دارد. آرگون از هوا در واحد جداسازی هوا (ASU) بازیابی می شود، جایی که به عنوان یک مایع برودتی در دمای ۳۰۸- درجه فارنهایت مجزا می شود. این ماده سپس به شکل مایع برودتی یا گاز در سیلندر توزیع می شود.
-تولید آرگون مایع:
اکسیژن، نیتروژن و آرگون به وسیله یک روش برودتی از هوا بازیابی می شود. ذرات ریز از هوا گرفته می شود و سپس فشرده و سرد می شوند. آب، هیدروکربن و کربن دی اکسید سپس برداشته می شوند. با فرایندهای دیگر، هوا در نهایت تبدیل به مایع شده و گاز های دیگر به روش تقطیر جدا می شوند.
کاربردها:
آرگون کاربردهای فنی و اقتصادی فراوانی دارد و ویژگی های بی اثر آرگون به عنوان گاز محافظ در خیلی از فرآیندهای فلزی (مانند جوشکاری قوی) برای جلوگیری از اکسیداسیون استفاده می شوند. گاز آرگون برای پرکردن لامپ های فلورسنت و رشته ای و همچنین به عنوان گاز عایق برای پنجره ها استفاده می شود.آرگون در بسیاری از صنایع به عنوان گاز آلاینده برای از بین بردن ناخالص و ایجاد عایق محافظ برای آلاینده هایی مثل اکسیژن، نیتروژن و آب استفاده می شود.
آثار سلامتی:
-آرگون بی بو، بیرنگ، بی مزه و بی آزار است و این به آن معناست که هیچ گونه ویژگی هشدار دهنده ندارد. انسان هیچگونه حسی برای تشخیص وجود آرگون ندارد.
-تماس با آرگون در حال پخش نزدیک نقطه پخش ممکن است باعث سرمازدگی با قرمز شدن، تغییر رنگ پوست – خاکستری، سفید و تاول زدن شود.
– هیچگونه اثر مضر گوارشی پیش بینی نشده است اما آرگون یک خفه کننده ماده است. آثار کمبود اکسیژن ناشی از خفگی ساده ممکنست شامل تنفس سریع، کاهش هوشیاری ذهنی، نقص در هماهنگی ماهیچه ها، تفاوت اشتباه، ناپایداری احساسی و خستگی باشد. اگر خفگی ادامه پیدا کند، ممکن است تهوع، استفراغ، زمین خوردن و بیهوشی اتفاق بیفتد که ممکن است منجربه تشنج، کما و مرگ شود.
– در تراکم های کم اکسیژن، بیهوشی و مرگ ممکن است در چند ثانیه و بدون هشدار اتفاق بیوفتد.
-کمبود اکسیژن در دوران بارداری باعث ناهنجاری های رشدی در انسان و حیوان های آزمایشگاهی شده است.
– اقدامات کمک های اولیه برای گاز لازم نیست. اگر به سرمازدگی مشکوک هستید، به مدت ۱۵ دقیقه چشم ها را با آب خنک بشویید و اقدامات فوری پزشکی را انجام دهید. برای سرمازدگی پوست خود را در آب ولرم خیس کنید. به هیچ وجه از آب داغ استفاده نکنید. اقدامات پزشکی را فراموش نکنید.
– فروبری به ندرت اتفاق می افتد زیرا آرگون گازی در دمای اتاق است. در موارد استنشاق و در معرض قرار گرفتن زیاد، اقدامات پزشکی فوری لازم است. گروه نجات باید مجهز به دستگاه های تنفسی مستقل باشند. قربانی ها باید به یک ناحیه ی پاک هدایت شوند و هوای تازه تنفس کنند. این اقدام مهمترین اقدام است افراد بی هوش باید به ناحیه ای پاک برده شوند و اگر تنفس قطع شد، اقدام به تنفس مصنوعی، استفاده از اکسیژن اضافی کنید. درمان اضافی باید مطابق نشانه ی بیماری و دلسوزانه باشد.
مخازن:
بسته به کمیت، محفظه های مختلفی برای ذخیره سازی،حمل کردن و سروکارداشتن با آرگون مایع استفاده می شوند.سیلندر های مایع برودتی و تانک های ذخیره سازی برودتی و حجم های ذخیره سازی ازچند لیتر تا چند هزار لیتر تنوع دارند. تبخیر به طور پیوسته برای حفظ دمای سرد اتفاق میافتد نرخ تبخیر بسته به طرح محفظه و حجم محصول ذخیره شده متفاوت است.
سیلندر های مایع حرارتی:
یک سیلندر مایع برودتی، یک لوله ی فشار عایق دار است. این سیلندر ها مجهز به شیر فشار و دیست انفجار هستند که سیلندر هارا از افزایش فشار محافظت می کنند. محفظه های مایع تا فشار های۳۵۰ پاسکال هم کار می کنند و ظرفیت هایی بین۸۰ تا ۴۵۰ لیتر دارند آرگون ممکن است بصورت گاز یا مایع برداشته شود که این بستگی به دریچه مورد استفاده دارد.
نکته: سیلندر های مایعی که برای توزیع گاز آرگون طراحی شده اند، دریچه هایی مجهز به خروجی تجمع گاز فشرده (CGA)دارند.دستگاه های تنظیم فشار مناسب می توانند وصل شوند. دریچه هایی که برای برداشتن محصول مایع تهیه شده اند همچنین به خروجی های CGA استانداردی مجهز هستند اما با ارتباطاتی که برای برداشت گاز استفاده می شوند متفاوت است. این باعث می شود که فرآیند ها با استفاده از محصول مایع یا گاز با هم تداخل پیدا نکنند.
تانک های ذخیره سازی:
دستگاههای ذخیره سازی برودتی معمولا شامل یک مخزن، مولد بخار و چند شاخه کنترل فشار هستند. مخزن ها معمولا به شکل استوانه ای هستید و در جاهای ثابتی نصب میشوند. اندازه آنها از ۵۰۰ تا ۴۲۰۰۰۰ گالون متفاوت است. تمام مخزن ها عایق شده هستند و ممکن است شامل مواد جداکننده ی دیگری در فضای حلقوی باشند. مخزن ها، با مشخصات ASME طراحی شده اند.
آرگون مایع:
تمامی محلوله های آرگون، مایع خنک ( آرگون مایع) باید با قوانینDOT هماهنگی داشته باشند. این شامل بار اتومبیل، قطار هوایی و آبی میشود.تمامی بسته بندی ها برای انتقال آرگون یا باید مشخصات DOT را داشته باشد یااجازه یDOT را داشته باشد و در شرایط مناسب برای حمل و نقل باشد. قوانین فدرال DOT، عنوان ۴۹ همچنین برچسب گذاری و شناسایی زیر را مشخص میکند.
نام محموله DOT: آرگون،مایع خنک
کلاس خطر DOT :202
برچسب محموله DOT: گاز غیر قابل اشتعال
شماره شناسایی: UN 1951
وسایل کاهش فشار:
دریچه های کاهش فشار در محفظه های برودتی استفاده می شوند. این دریچه های کاهش فشار به منظور کم کردن فشار در نظر گرفته شده اند زیرا این فشار در محفظه به منظور خنک کردن مایع برای اینکه مایع و فشار را زیر درجه محفظه نگه دارد، افزایش پیدا می کند.
ملاحظات ایمنی:
–آرگون مایع نباید با کربن یا فولاد کم آلیاژ در تماس باشد. فولاد ضد زنگ ۱۰-۱۸، ۸-۱۰ قابل قبول هستند و همچنین مس وآلیاژ های آن، نیکل و آلیاژ های آن، برنج، برنز، آلیاژ های سیلیکن، مونل، ایکونل و برلیوم تفلون، کامپوزیت های تفلون یا…
-محموله ها باید بر طبق دستور العمل تولید کننده عمل کنند. به هیچ عنوان سعی در تعمیر، تطبیق و تغییر این لوله ها نکنید.
– در محل نگه داری یا انبار نباید هیچ منبع اشتعال زا یا محفظه های سمی ذخیره شوند.
مخازن آرگون مایع فقط باید در محیط های دارای تهویه مناسب بر طبق دستور العمل ها استفاده شوند. سیلندرها همیشه باید بصورت عمودی نگه داشته شوند. کامیون های مخصوص برای جابجایی آنها لازم است. سیلندر هارا به هیچ عنوان نکشید، نلغزانید، قل ندهید و به آنها ضربه نزنید.
سیلندر های پر و خالی باید از محصول های اشتعال پذیر بدور باشند. درهای محافظ دریچه باید در محل ثابت بمانند مگر اینکه خروجی محفظه به نقطه ی استفاده با لوله محکم شده باشد.
بهیچ عنوان هیچ گونه شی (مانند پیچ گوشتی) را وارد دریچه نکنید، زیرا ممکن است به دریچه آسیب برساند و در نتیجه باعث نشتی شود. زمانی که سیلندر را به سیستم های کم فشار متصل میکنید، از تنظیم کننده ی کاهش فشار استفاده کنید. سیلندرها را حرارت ندهید که میزان تخلیه ی آن هارا افزایش دهید. از شیر تنظیم برای جلوگیری از جریان خطرناک به سیستم استفاده کنید.
-محفظه ها را از ضربه فیزیکی محافظت کنید. آنها را در محیط خنک، خشک، با تهویه مناسب و به دور از محیط های پر رفت و آمد و خروجی های اضطراری ذخیره کنید. محفظه ها باید به صورت قائم و محکم به منظور جلوگیری از افتادن ذخیره شوند. سیلندر های پر و خالی باید از هم جدا شوند. از یک سیستم “به ترتیب ورود” به منظور جلوگیری از ذخیره محفظه های پر برای مدت طولانی استفاده کنید.
مخازن آرگون مایع باید فقط در محیط های دارای تهویه ی مناسب و بر طبق دستورالعمل های استفاده شود.
– علامت های سیگار نکشید و آتش روشن نکنید باید زده شود.
-سیلندر ها همیشه باید قائم نگه داشته شوند. کامیون های مخصوص برای حمل آنها لازم است.
– سیلندر هارا نکشید، هل ندهید، قل ندهید و به آن ها ضربه نزنید.
– سیلندر های پر و خالی باید از محصولات اشتعال پذیر مجزا شوند.
– از آداپتور استفاده نکنید.
-فقط از خطوط انتقال و تجهیزاتی که برای استفاده از مایعات برودتی طراحی شده اند استفاده کنید.
– در سیستم های مایع، وسایل تنظیم فشار باید در خط استفاده شوند .
تجهیزات محافظت شخصی (PPE):
– افراد باید قبل از اینکه با آرگون مایع و تجهیزات مربوطه شروع به کار کنند، با ویژگی ها و ملاحظات امنیتی بطور دقیق آشنا باشند.
– در جایی که تماس با مایع ممکن است، عینک های شیمیایی با محافظ صورت استفاده کنید.
– از دستکش های محافظ ساخته شده از مواد مناسب برای کار استفاده کنید همچنین برای مایعات برودتی از دستکش های عایق دار استفاده کنید. دستکش ها باید تمیز و عاری از روغن و گریس باشند.
– کفش های ایمنی و ایستگاه شستن چشم اورژانسی توصیه میشوند.
– در موقعیت های اورژانسی فقط افراد آموزش دیده و دارای صلاحیت باید به موارد اورژانسی جواب دهند.
کمکهای اولیه:
– هیچ وقت پماد یا روغن برای چشم ها بدون توصیه پزشکی استفاده نکنید. در موارد یخ زدگی یا سوختن های برودتی که بر اثر تبخیر سریع مایع به وجود می آید، به هیچ وجه چشم هارا با آب داغ یا حتی ولرم نشویید. فرد مجروح را از منابع آلودگی دور کنید، برای تماس با مقدار کم مایع، چشم هارا باز کنید تا مایع بخار شود. برای تماس با مقادیر زیاد، با آب سرد و کم فشار بمدت ۱۵ دقیقه چشم هارا بشویید.
مریض را به یک چشم پزشک برای درمان ارجاع دهید، اگر بیمار نمیتواند نور را تحمل کند، چشمان اورا با عینک آفتابی بپوشانید. استفاده از بانداژ توصیه نمیشود زیرا نگه داشتن چشم ها بصورت بسته یا فشار آوردن روی پلک ممکن است به آسیب بیشتر بیانجامد.
پوست
برای تماس پوستی یا سرما زدگی، لباس آلوده را بردارید و ناحیه های آلوده را با آب و سرم بشویید.
از آب داغ استفاده نکنید. درصورتی که تماس با ماده باعث ایجاد تاول در سطح پوست شده یا در بافت عمیق با عث یخ زدگی شده است، یک دکتر باید به سرعت مریض را ببیند.
تنفس آگون
در تمامی موارد زمانیکه آرگون در فشار تنفس می شود (مثل غواصی)، اقدامات پزشکی فوری لازم است.
افراد هوشیار باید از محل خارج شده و هوای تازه تنفس کنند. خروج از ناحیه آلوده مهم ترین اصل است. درمان بیشتر باید مطابق نشانه بیماری و دلسوزانه باشد.
مبارزه با آتش
– آرگون غیر قابل اشتعال است یک سیلندر ممکن است در اثر فشار ناشی از آتش به سرعت خالی شده یا بشدت منفجر شود.
– اگر چه اکثر سیلندر ها طوری طراحی شده اند که در اثر دمای زیاد محتویات خود را خارج کنند، توجه کنید که فشار در محفظه ممکن است بعلت گرما افزایش یابد و اگر دستگاه تنظیم فشار کار نکند ممکن است منفجر شود.
– آتش نشان ها باید لباس یک دست محافظ تنفسی بپوشند. تا زمانیکه شعله ها خاموش شده اند، محفظه ها را خنک کنید.
–دستور العمل های آتش نشانی:
آب را مستقیم به آرگون مایع نپاشید زیرا این امر باعث افزایش میزان تبخیر شده و باعث یخ زدگی آب میشود.
– اگر ممکن است جریان آرگونی که باعث آتش شده است را متوقف کنید. سریع محفظه هارا با آب از فاصله زیاد خنک کنید. به خروجی محفظه آب مستقیم نپاشید.اگر خطری ندارد محفظه های خنک نشده را از ناحیه آنش دور کنید. آتش نشان ها باید لباس یک دست و محافظ تنفسی بپوشند. تازمانیکه شعله خاموش شده اند به سرد کردن سیلندر های آتش گرفته ادامه دهید.
اقدامات نشتی اتفاقی:
–تمامی منابع جرقه را نابود کنید. از تجهیزات محافظ مناسب استفاده کنید. جریان گاز را متوقف کرده یا سیلندر را در صورتی که خطر ندارد به بیرون ببرید.
– نواحی بسته را تهویه کنید، برای افزایش مقدار تبخیر، مقدار زیادی آب را در جهت مخالف باد به نشتی بپاشانید.
– اگر نشتی در محفظه یا دریچه محفظه است، با شماره تلفن اورژانسی مناسب، مانند آتش نشانی تماس بگیرید یا به نزدیک ترین مکان قابل تماس، زنگ بزنید و یا مراجعه کنید.
مشخصات آرگون:
انحلال‌پذیری آرگون در آب، تقریباً مشابه اکسیژن است. در هر دمایی، بیرنگ و بی‌بو، غیرآتش‌گیر و غیرسمی است. آرگون در شرایط معمول، واکنش شیمیایی انجام نمی‌دهد و هیچ ترکیب شیمیایی پایدار تأیید شده‌ای در دمای اتاق، شکل نمی‌دهد.
در سال ۲۰۰۰ پژوهش‌گرانی از دانشگاه هلسینکی، نخستین مشاهده تشکیل ترکیب شیمیایی توسط آرگون را گزارش دادند. در این پژوهش، ماده آرگون فلوروهیدرید (HArF) ساخته شد که در دمای پایین‌تر از ۱۷ کلوین پایدار بود. بر پایه محاسبات نظری، پیش‌بینی میشود که بعضی از ترکیبات شیمیایی دارای آرگون می‌توانند در شرایط معمول، پایدار باشند. ولی تاکنون روشی برای تولید این ترکیبات ارائه نشده‌است.
آرگون ۰٫۹۳۴٪ حجمی و ۱٫۲۸۸٪ جرمی اتمسفر زمین را تشکیل می‌دهد. به همین دلیل در صنعت، هوا ماده اولیه برای تهیه آرگون خالص است. آرگون معمولاً به روش تقطیر جزء به جزء، جداسازی میشود. از این روش برای جداسازی سایر گازهای موجود در هوا مانند نیتروژن، اکسیژن، نئون، کریپتون و زنون نیز استفاده می‌کنند. غلظت آرگون موجود در پوسته زمین و آب دریا به ترتیب ۱٫۲ و ۰٫۴۵ جزء در میلیون است.
تاریخچه آرگون مایع:
هنری کاوندیش در سال ۱۷۸۵ احتمال وجود آرگون در هوا را گزارش کرد. ولی برای نخستین بار، جان استرات و ویلیام رمزی در ۱۸۹۴ توانستند آرگون را از هوا جداسازی کنند. در این آزمایش، آنها همه نیتروژن، اکسیژن، کربن دی‌اکسید و آب موجود در هوا را از یکدیگر جدا کردند و به این نتیجه رسیدند که نیتروژن موجود در هوا، ۱٫۵٪ سنگین‌تر از نیتروژن تولید شده از ترکیب‌های شیمیایی است. این تفاوت غیر قابل توجه، توجه آنها را به خود جلب کرد و پس از چند ماه، نتیجه گرفتند که گاز دیگری در هوا وجود دارد که با نیتروژن مخلوط شده‌است. پیش از آن، در سال ۱۸۸۲ اثر آرگون در دو پژوهش جداگانه توسط نوال و هارتلی مشاهده شد. هر دو نفر، خط‌های جدیدی در طیف جذبی هوا مشاهده کردند، ولی نتوانستند عنصر سازنده این خط‌ها را شناسایی کنند. آرگون نخستین گاز نجیبی بود که شناسایی شد.
آرگون ۰٫۹۳۴٪ حجمی و ۱٫۲۸۸٪ جرمی اتمسفر زمین را تشکیل می‌دهد. به همین دلیل در صنعت، هوا ماده اولیه برای تهیه آرگون خالص است. آرگون معمولاً به روش تقطیر جزء به جزء، جداسازی میشود. از این روش برای جداسازی سایر گازهای موجود در هوا مانند نیتروژن، اکسیژن، نئون، کریپتون و زنون نیز استفاده می‌کنند. غلظت آرگون موجود در پوسته زمین و آب دریا به ترتیب ۱٫۲ و ۰٫۴۵ جزء در میلیون است.
ایزوتوپ ها:
آرگون سه ایزوتوپ پایدار دارد که از میان آنها، آرگون-۴۰ (با فراوانی نسبی ۹۹٫۶٪) فراوان‌ترین ایزوتوپ است. ایزوتوپ دیرینه پتاسیم-۴۰ با نیمه‌عمر ۱٫۲۵ میلیارد سال به روش گیراندازی الکترون یا نشر پوزیترون به ایزوتوپ پایدار آرگون-۴۰ (با احتمال ۱۱٫۲٪) و به روش واپاشی بتا به ایزوتوپ پایدار کلسیم-۴۰ (با احتمال ۸۸٫۸٪) واپاشی میکند. پژوهش‌گران، این ویژگی‌ها و نسبت‌ها را برای تعیین سن سنگ‌ها به روش تاریخ‌گذاری پتاسیم و آرگون به کار می‌گیرند.
فراوانی ایزوتوپ‌های آرگون در مکان‌های مختلف منظومه شمسی، متفاوت است. در مکان‌هایی مانند زمین که پتاسیم-۴۰ در سنگ‌ها به آرگون-۴۰ تبدیل میشود، آرگون-۴۰ فراوان‌ترین ایزوتوپ است. ولی در آرگون تولید شده در سنتز هسته‌ای ستاره‌ای، آرگون-۳۶ (که در فرایند آلفا ساخته میشود) بیشترین فراوانی را دارد. به همین دلیل، فراوانی نسبی آرگون-۳۶ در بادهای خورشیدی ۸۴٫۶٪ اندازه‌گیری شده‌است. در سیارات سنگی دیگر مانند مریخ و عطارد نیز آرگون-۴۰ فراوانی بسیار بیشتری نسبت به آرگون-۳۶ دارد.
ترکیبات:
ظرفیت آخرین لایه الکترونی آرگون کامل است. از این رو، آرگون بسیار پایدار است و در برابر تشکیل پیوند شیمیایی مقاومت میکند. شیمی‌دانان تا میانه سده بیستم میلادی چنین می‌پنداشتند که گازهای نجیب مانند آرگون، هیچ ترکیب شیمیایی تشکیل نمی‌دهند. ولی پس از آن، ترکیب‌های شیمیایی گازهای نجیب سنگین‌تر ساخته‌شد. در سال ۲۰۰۰ میلادی، نخستین ترکیب شیمیایی آرگون توسط پژوهش‌گرانی در دانشگاه هلسینکی تولید شد. با تاباندن نور فرابنفش به آرگون منجمد شده محتوی مقدار کمی هیدروژن فلوئورید در مجاورت سدیم یدید، آرگون فلوروهیدرید تشکیل شد. این ماده تا دمای ۴۰ کلوین پایدار است. یون کم‌ثبات
