¿Qué es el oxígeno?
El oxígeno se encuentra ampliamente distribuido en la naturaleza. El oxígeno en el aire, el agua y los minerales representa aproximadamente la mitad de la corteza terrestre y es el elemento más abundante en la corteza terrestre. El oxígeno representa el 20,94% (volumen) del aire. Los seres humanos, los animales y las plantas dependen del oxígeno para su supervivencia. Aunque el oxígeno del aire se utiliza constantemente en procesos de oxidación como la respiración y la combustión, la cantidad total permanece casi sin cambios. Esto se debe principalmente a que las plantas verdes liberan oxígeno cuando el dióxido de carbono y el agua sintetizan carbohidratos durante la fotosíntesis.
Métodos de Producción Existen varios métodos industriales para producir oxígeno. ① Método criogénico: elaborado mediante el método de separación de aire. El aire se licua después de ser comprimido y enfriado, y se separa en la columna de destilación debido a los diferentes puntos de ebullición del oxígeno y el nitrógeno. Este método es la forma más económica de producir oxígeno de alta pureza y se utiliza ampliamente en la industria. Utilizando un proceso completo de baja presión, la pureza del producto es superior al 98% y el consumo de energía de 1 m de oxígeno es de 1,62 ~ 1,98 mJ ② Método de adsorción por oscilación de presión de tamiz molecular: también utiliza aire. La pureza del oxígeno es del 70% al 80%. (3) Método de electrólisis del agua: en la celda electrolítica, el agua se electroliza en hidrógeno y oxígeno mediante corriente directa. El ánodo libera oxígeno y el cátodo libera hidrógeno. Para mejorar la conductividad del agua, se puede agregar al electrolizador una pequeña cantidad de electrolito (como hidróxido de sodio o hidróxido de potasio). Este método consume mucha energía. El consumo de energía de 1 m de oxígeno es de 43,2 ~ 54 MJ. El costo es alto y solo es adecuado para producción a pequeña escala.
Usos El oxígeno es muy utilizado en la industria química, metalurgia, sectores militar y médico. ①Como oxidante principal, se utiliza en la industria química para fabricar una serie de productos químicos mediante el proceso de oxidación. El gas sintético generado por la reacción del gas natural, el petróleo pesado o el carbón con oxígeno y vapor de agua es una importante materia prima química básica. ②En la industria metalúrgica, por cada tonelada de metal producida, se necesita aproximadamente una tonelada de oxígeno para la fundición de minerales. Al refinar metales no ferrosos y fabricar acero, se deben eliminar del metal diversas impurezas como carbono, azufre y fósforo mediante oxidación. Se ha desarrollado un nuevo tipo de equipo de fundición que utiliza oxígeno de alta pureza. Al soplar oxígeno puro en el metal fundido hasta que se eliminan por completo las impurezas, se puede mejorar la calidad del metal. (3) Se utiliza para obtener llamas de alta temperatura (llama de oxiacetileno, llama de oxihidrógeno) para fundir sustancias de alto punto de fusión, soldar y cortar metales. ④ El oxígeno líquido es el oxidante del propulsor de cohetes moderno y más de dos tercios de la carga total del vehículo de lanzamiento es oxígeno líquido. ⑤ Utilizado en medicina y biotecnología, el oxígeno se utiliza a menudo para rescatar pacientes y se necesita oxígeno para escalar montañas y operaciones submarinas. ⑥En el tratamiento bioquímico de aguas residuales, se puede agregar oxígeno para descomponer las aguas residuales.
En general, existen tres formas de transportar oxígeno: la mayor parte del oxígeno se transporta directamente a los usuarios a través de tuberías; una pequeña cantidad de oxígeno se licua y se almacena en tanques de almacenamiento aislados para su transporte; comprimido por alta presión y transportado en cilindros.