Argon: výroba a použití plynu – Články – Air Technic v Moskvě

Argon je jednoduchý monatomický, bezbarvý plyn bez chuti a zápachu. Argon je těžší než vzduch (hustota 1,78 kg/m³ 3 ), má nízký ionizační potenciál (15,7 V), nevstupuje do chemických interakcí s jinými prvky.
Objemově a hmotnostně je argon po dusíku a kyslíku nejrozšířenějším plynem v atmosféře: argon je přítomen v dostatečném množství ve volné formě (0,9325 % obj., neboli 0,00007 % hmotnostních), což umožňuje jeho získávání ze vzduchu rektifikačními metodami.

Kryogenní metoda

Většina argonu v moderním průmyslu se získává kryogenní separací zkapalněného vzduchu. V tomto případě se separuje na své jednotlivé plyny. Princip fungování kryogenní rektifikační kolony je založen na rozdílu teplot varu plynů, které tvoří atmosférický vzduch. Nízkovroucí látky, jako je helium a neon, se hromadí v párách v horní části kolony. Tvrdě vroucí krypton a xenon zůstávají v kapalném stavu ve spodní části. Argon spolu s kyslíkem a dusíkem patří do střední frakce, proto se asi v jedné třetině výšky hlavní kolony nachází odbočka, kterou se argonová frakce obsahující asi deset až dvanáct procent tohoto plynu vypouští do speciální kolony. Zde probíhá opakovaná rektifikace. Dusík jako těkavější látka stoupá kolonou nahoru a „těžší“ kyslík klesá dolů. Po částečném oddělení kyslíku a dusíku zůstává směs, jejíž obsah argonu kolísá mezi 85 % a 94 %. Takový „surový“ argon podléhá dalšímu čištění. Nečistoty dusíku se odstraňují rektifikací. A tři až deset procent kyslíku se odstraní adsorpcí nebo chemickou cestou. Výsledkem je, že čistota výsledného argonu dosahuje 99,99 %.

Vedlejší produkt výroby amoniaku

Dalším zdrojem argonu je výroba amoniaku. V tomto případě je plynný argon odpadním produktem – nečistotou extrahovanou z dusíku, která je nezbytná pro syntézu amoniaku. Po reakci dusíku a vodíku za vzniku amoniaku zůstává argon jednoduše jako nezreagovaný zbytek.

Aplikace argonu

Argon se široce používá k vytvoření inertní a ochranné atmosféry, především při tepelném zpracování snadno oxidovatelných kovů (tavení argonem, svařování argonem atd.). V argonové atmosféře se získávají polovodičové krystaly a mnoho dalších ultračistých materiálů. Elektrické žárovky se často plní argonem (aby se zpomalilo odpařování wolframu (W) ze spirály). Při průchodu elektrického výboje skleněnou trubicí naplněnou argonem je pozorována modro-světle-modrá záře, která se hojně používá například ve světelné reklamě. V geochronologii se stáří minerálů určuje stanovením poměru izotopů 40Ar/40K. Argon se úspěšně používá v potravinářském průmyslu jako balicí plyn, jako hasicí prostředek, v medicíně k čištění vzduchu a jako anestezie a v argonových laserech. Největší a nejlepší uplatnění však tento plyn našel ve svařování. Svařování v ochranných plynech (argon nebo vícesložkové směsi plynů na bázi argonu) se používá téměř pro všechny kovy, včetně uhlíkové oceli, hliníku, mědi, nerezové oceli a titanu.

Elektrovakuová technologie

Potravinářský průmysl

Výroba skla, cementu a vápna

Metalurgie

V posledních desetiletích jde největší část vyrobeného argonu do metalurgie a kovoobrábění. V argonovém prostředí se provádějí procesy, které vyžadují vyloučení kontaktu roztaveného kovu s kyslíkem, dusíkem, oxidem uhličitým a atmosférickou vlhkostí. Argonové prostředí se používá při horkém zpracování titanu, tantalu, niobu, berylia, zirkonia, hafnia, wolframu, uranu, thoria a alkalických kovů. V argonové atmosféře se zpracovává plutonium a získávají se některé sloučeniny chromu, titanu, vanadu a dalších prvků (silná redukční činidla).

Argon se používá k zabránění kontaktu a následné interakce mezi roztaveným kovem a okolní atmosférou.

Použití argonu umožňuje optimalizaci výrobních procesů, jako je míchání taveniny, proplachování reaktorových tácků k zabránění reoxidaci oceli a úprava specializované oceli ve vakuových odplyňovačích, včetně vakuově-kyslíkového oduhličení, oxidačně-redukčních procesů a procesů otevřeného spalování. Největší oblibu si však argon získal v argonově-kyslíkových procesech oduhličení nerafinované oceli s vysokým obsahem chromu, což umožňuje minimalizovat oxidaci chromu.

Laboratorní testy a analýzy

Svařování, řezání a lakování

Argonové obloukové svařování se stále častěji používá. Argon (smíšený s vodíkem) vháněný podél sloupce oblouku chrání řezné hrany a wolframovou elektrodu před tvorbou oxidových, nitridových a dalších filmů. Zároveň stlačuje a koncentruje oblouk na malé ploše, čímž způsobuje, že teplota v řezné zóně dosahuje 4000-6000 °C. Navíc tento proud plynu vyfukuje produkty řezu. Při svařování v proudu argonu není potřeba tavidla a povlaky elektrod, a proto není třeba čistit šev od strusky a zbytků tavidla.

Argon se používá jako ochranné médium při obloukovém svařování, vstřikování ochranného plynu a plazmovém řezání.

elektronika

Ultračistý argon slouží jako nosný plyn pro chemicky aktivní molekuly a také jako inertní plyn k ochraně polovodičů před cizími nečistotami (například argon poskytuje nezbytné prostředí pro růst krystalů silikonu a germania).

V iontovém stavu se argon používá v procesech naprašování, iontové implantace, normalizace a leptání při výrobě polovodičů a při výrobě vysoce výkonných materiálů.

V různých dobách lidé hledali nejrůznější způsoby, jak zlepšit kvalitu potravinářských výrobků. V dnešní době může potravinářský průmysl poskytnout velké množství přísad, které dělají výrobky chutnějšími a pomáhají dlouhodobě zachovat jejich nejlepší chuťové a nutriční vlastnosti. USA a Evropa na začátku 20. století daly přednost plynům jako potravinářským přísadám. Argon je jedním z nich.
Argon je prvek v periodické tabulce D. I. Mendělejeva. Stejně jako všechny plyny je hořlavý. Množství chemických sloučenin v jeho složení je menší než 20 % a není toxický. Argon se získává jako vedlejší produkt při dělení vzduchu na dusík a kyslík.

Historie objevu potravinářských přídatných látek

Nejstaršími a dodnes známými přísadami byly sůl, cukr a ocet. Na Východě se používala přírodní barviva a všechny druhy koření. Vznik nových potravinářských přísad je způsoben rychlým rozvojem obchodu na počátku 600. století. Za velmi krátkou dobu se počet potravinářských přísad zvýšil na XNUMX. Jakmile se začal rozvíjet chemický průmysl, přírodní přísady se staly dostupnými pro většinu spotřebitelů a umožnily získat trvalé aroma a vynikající chuťové vlastnosti potravinářských výrobků.
Historie objevu argonu začala v roce 1785. Henry Cavendish byl prvním fyzikem a vědcem, který věnoval pozornost tomuto prvku a jeho složení. Záhadu plynu plně neodhalil a svůj výzkum zastavil. Po nějaké době se James Maxwell rozhodl pokusit se obnovit a doplnit všechny informace, které Henry Cavendish vytvořil. Až o sto let později se chemikovi Williamu Ramsaymu podařilo vytvořit ucelený obraz a vypracovat zprávu o objevu nového prvku zvaného „argon“. O deset let později vědec obdržel ocenění za výzkum, který provedl v takovém rozsahu.
Dne 4. ledna 1999 podepsal kabinet ministrů Ukrajiny usnesení, kterým povolil používání potravinářských přídatných látek při výrobě produktů, včetně argonu.

Použití bezbarvého plynu

V posledních letech se tento plyn široce používá v různých průmyslových odvětvích. Potravinářské přídatné látky jsou látky, které se přidávají do potravinářských výrobků během jejich výroby, balení nebo přepravy. Aromata se používají k dodání aroma produktu, barviva se používají ke zvýraznění barvy produktu. Existují také stabilizátory, které se používají k dodání konzistence produktu. Konzervační látky prodlužují trvanlivost produktů. Potravinářská přídatná látka E938 Argon se používá jako balicí plyn, který díky svým vlastnostem pomáhá prodloužit trvanlivost produktů. Použití této přísady jako náhrady mateřského mléka a různých směsí pro výživu kojenců starších šesti měsíců, doplňkových potravin pro děti do čtyř let se stalo populárním. Proto se E938 v tomto směru stále používá ve všech technologiích vaření.
V roce 1953 vyvinuli odborníci ze zemí EU skvělý a přístupný systém číslování. V něm má každá potravinářská přídatná látka své vlastní osobní číslo a začíná písmenem „E“. Používání tohoto systému je povoleno v zemích EU, na Ukrajině a v Rusku.

Výhody použití argonu v potravinářském průmyslu

V dnešní době je potřeba vyrábět nejen výživné a chutné produkty, ale také ty, které mají krásné, jasné balení, které umožňuje dlouhodobě zachovat kvalitu produktu. Díky svému složení se v této oblasti začal používat argonový plyn. Množství použité přísady E938 je nevýznamné a pohybuje se kolem 0,2 mg na 1 kilogram produktu. Díky tomu plyn nemá absolutně žádný negativní vliv na tělo a lidský život. V této fázi popularita argonu jako přísady každoročně roste, protože se zvyšuje poptávka po produktech s dlouhodobým skladováním.
Důležitou výhodou přísady E938 argonu je, že její základní částice jsou obsaženy ve vzduchu, který dýcháme. Potravinářská přísada E938 je třetí nejhojnější sloučeninou v chemickém složení vzduchu (po kyslíku a dusíku).

Několik zajímavých faktů o přísadě E938

Mezinárodní normy pro přídatné látky stanoví výbor expertů Mezinárodní zemědělské organizace a kodex Alimentarius, který přijímá Mezinárodní komise a je závazný k implementaci. Hlavním rysem kodexu Alimentarius je, že nezohledňuje toxikologické vlastnosti potravinářských přídatných látek.
Pozoruhodným faktem je, že stát kontroluje množství potravinářských přídatných látek ve složení nabízených produktů. Argon E938 je nejlevnější a pro výrobce nejdostupnější. V tomto ohledu se množství spotřebované přísady každým rokem zvyšuje.
Je třeba poznamenat, že potravinářské přídatné látky na bázi argonu jsou šetrné k životnímu prostředí a naprosto bezpečné pro lidské zdraví. Tuto skutečnost prokázaly četné testy provedené ve specializovaných laboratořích po celém světě. Ukazatelem kvality této látky je také skutečnost, že je povolena v zemích, jako je Ukrajina a Rusko, a je také široce používána téměř ve všech zemích EU.
Přísada E938 se používá pro kvalitní balení potravinářských výrobků, skladování mouky, různých obilovin, těstovin, čaje a kávy. Je také nezbytná při výrobě obalů nebo speciálních nádob na čerstvé maso, ryby, drůbež, zeleninu, ovoce a pekařské výrobky. Díky ní se kvalita výrobků dlouhodobě zachovává a jsou bezpečné pro konzumaci. To je dáno tím, že tento plyn nevstupuje do chemických sloučenin s jinými produkty a zachovává si integritu všech užitečných vlastností.
Použití přísady E938 v potravinářském průmyslu dnes i v budoucnu umožňuje spotřebitelům poskytovat spolehlivou přepravu zboží a vysoce kvalitních potravinářských výrobků, které splňují potravinářské normy. Přísada E938 je s produktem úzce spojena během jeho výroby, ale není jeho přímou součástí.
Společnost „DP Air Gas“ patří již dlouhou dobu k lídrům v oblasti dodávek argonu. V seznamu prodávaných produktů najdete velké množství látek používaných v potravinářském průmyslu. Výhodou spolupráce s „DP Air Gas“ je, že společnost zaměstnává kvalifikované specialisty širokého profilu, kteří jsou v případě potřeby schopni poskytnout komplexní poradenství. Díky tomu si společnost získala důvěru spotřebitelů.