氮是一種雙原子氣體,在地球大氣層中的含量為78.09%。同時,氮也是所有生命形式的蛋白質物質、某些天然氣碳氫化合物儲層和許多有機化合物的組成部分。氮氣無色、無臭、無臭,沸點為-196°C,反應性低。自1902年德國科學家卡爾·馮·林德通過精餾液態空氣成功分離氮氣和氧氣以來,氮氣已被廣泛應用于許多行業:
食品飲料行業
為了儲存冷凍方便的食品,食品行業經常使用液氮作為低溫介質。液氮以極快的速度使細胞內和周圍的水結晶,低溫冷凍可以產生微小的晶體,使細胞保持原始狀態,并保持食物的新鮮度、味道和質地。氮氣通常作為一種特殊的混合物用于改良氣氛包裝(MAP),以防止結塊,穩定霉菌,并通過取代周圍環境中的氧氣來防止食品和飲料的氧化。在低溫烹飪中,液氮的使用也非常廣泛,也啟發了一些頂級大師烹飪。例如,如果你在-196°C的液氮中滴下一勺含有水果和烈酒的慕斯,就會立即形成一個堅硬的外部冷凍球,而內部核心仍然是溫暖的液體。同樣,這項技術可以用來為融化的巧克力形成一個冷凍外殼,溫度從-80°C突然下降到-20°C,為客人提供愉快的烹飪體驗。
化學工業
氮氣為容器和易氧化的化學品創造了惰性氣氛,創造了低氧環境,降低了安全風險,保持了產品質量;驅動管道中的液體流動;氮氣也被用來生產氨等化學物質。
建筑施工
氮氣可以限制混凝土混合物的澆筑溫度,避免裂縫的形成;液氮具有安全快速冷凍的特性,對環境無害,可以保證地基穩定。它被廣泛用于地下和隧道工程中的凍結基質,以實現土壤穩定等功能。
石油的提取和精煉
在高壓下向油井注入氮氣可以提高生產效率并維持油氣藏的壓力;使用惰性氮氣來保護儲存空間和產品的裝載和卸載;用氮氣清洗地下天然氣管道可以去除危險的反應物質;從廢液中去除揮發性有機化合物(VOCs)或降低源液的溫度。
金屬生產和加工
在鋼、銅和鋁等金屬的高溫退火爐、滲碳爐和燒結爐的運行過程中,使用氮氣作為保護氣體;它也可以用于擠出和冷卻模具;在金屬部件之間的組裝過程中實現吸引,以便于組裝;用作焊接不銹鋼管道的吹掃氣。氮氣也可用于支持等離子切割。
研究和醫療服務
氮氣可用于血液、組織、精液和其他生物樣本的冷凍保存;低溫手術和皮膚病治療過程中對病變組織的冷凍保存和破壞;在磁共振成像(MRI)的預冷卻和隔離中,可以使用氮氣代替昂貴的
氦氣。