דיית נוזלים עם רכיבה על אופניים להפשרת משאבת הקפאה

סילוק גזים בהפשרת משאבת הקפאה מתבצע תחת לחץ מופחת באמצעות סעפת כפולה ואקום/אינרטית גבוהה. התהליך כרוך בתחילה בהקפאת הממס באמצעות חנקן נוזלי או קרח יבש / איזופרופנול slurry. לאחר מכן מוחל ואקום ומרחב הראש מעל הממס הקפוא מפונה. הבקבוקון אטום ואז הממס מופשר, ומאפשר שחרור של מינים גזיים מומסים. תהליך הפשרת משאבת ההקפאה חוזר בדרך כלל על עצמו במשך שני מחזורים נוספים לפחות כדי להקטין את אחוז הגזים המומסים. ^1,2

שיטה זו מנצלת את התלות בלחץ של מסיסות הגז בנוזל. בהתכתבות עם חוק הנרי (משוואה 1),ריכוז הגז (C_aq)המומס בנוזל הוא פרופורציונלי ישירות (k) ללחץ החלקי של הגז_(גזP) בשלב האדים מעל הנוזל בטמפרטורה, נפח ולחץ קבועים. ³

C_aq =_גז kP (משוואה 1) 

הורדת הלחץ של הגז מעל הנוזל גורמת למסיסות של הגז המומס בנוזל לרדת. לכן, כדי לבסס מחדש את שיווי המשקל של שלב הגז הנוזלי, הגז המומס משתחרר מהנוזל כבועה.

בהליך הבא, טכניקת האופניים להפשיר משאבת הקפאה תודגם עם בנזן באמצעות חנקן נוזלי ומי ברז חמים כמו אמבטיות קירור וחימום חיצוניות, בהתאמה. ההתקנה הניסיונית הנדרשת לביצוע טכניקה זו מורכבת מקו שלנק כפול עם מקורות ואקום וחנקן מחוברים. קו Schlenk מצויד בקווי צינורות תואמי ואקום(איור 1)לחיבור לכלי זכוכית מתאימים, כגון אגף שלנק. ^1,2

איור 1. תמונה של קו שלנק המצויד במקורות ואקום וחנקן.

הסרת גזים מומסים חשובה הן באקדמיה והן בתעשייה. לעתים קרובות הוא נדרש לשמירה על איכות המכונות ומכשירי המעבדה, להגנה על תגובות כימיות שונות, וקבלת קריאות מדויקות לכרומטוגרפיה וספסטרופוטומטריה.

תגובות המשתמשות או יוצרות ריאגנטים רגישים לאוויר, למשל, תרכובות אורגנומטליות, תיולים, פוספינים וארומטיקה עשירה באלקטרונים דורשות לעתים קרובות רמה מסוימת של סילוק לגז כדי לשמור על שלמותם לאורך כל הניסוי. התשואה או אפילו התוצאה של תגובה רגישה לאוויר יכול להשתנות אם אמצעי הזהירות המתאימים להסרת גזים מומסים לא נלקחים. חמצן מומס משפיע על מחקרים פוטוכימיים על ידי מרווה מצבים נרגשים. לדוגמה, ניתן להרוות מצבי שלישייה ארומטיים על ידי כמויות קטנות של חמצן הקיימות בתמיסה, המשפיעות על עוצמת והתפלגות הספקטרליות (איור 3).

איור 3. ספקטרום פליטת פלואורסצנטיות של הפתרונות. Tetracene (16 מיקרומטר) בנזן מנוטרל (קו כחול) ובנזן רווי חמצן (קו אדום) על עירור ב 410 ננומטר שבו עוצמת הפליטה ב 475 ננומטר מופחתת על ידי 14% בתמיסה רווי חמצן.

בתעשייה, מים הם נוזל נפוץ עבור חילופי חום. חיי צינורות המתכת, מערכות הדודים והמשאבות תלויים באיכות המים ההולכים. מים מכילים רמות שונות של חמצן ופחמן דו חמצני, יכול לגרום נזק לחומרים מתכתיים. חמצן הוא ריאגנט מחמצן, ופחמן דו חמצני הוא מאכל בשל המרתו לחומצה קרבוקסילית. אספקת מים מנוגדים למערכות הנ"ל תאריך את משך חיי הציוד.

בנוסף, לגזים הנמצאים בממסים יכולות להיות השלכות שליליות על מכשירי מעבדה כגון כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים (HPLC) ביחס הן לביצועים והן לפלט. רבים מהמכשירים יש מדחפי מתכת או משאבות להפיץ ממס. כאשר במגע עם ממס כי יש גז מומס, זה יכול לגרום cavitation וקורוזיה המוביל נזק או השפלה של רכיבי מתכת. יציבות הגלאי מושפעת גם מנוכחות של גזים מומסים והסרה לא מספקת של חמצן עלולה לגרום להסחפה בסיסית.

רכיבה על אופניים להפשיר משאבת הקפאה היא שיטה מהירה ויעילה יחסית המתאימה להפחתת גזל בקנה מידה קטן עד בינוני של נוזלים. תהליך זה יכול לעזור להתגבר על חלק מהנושאים שנדונו לעיל הקשורים לנוכחות גזים מומסים בממס.