مقالات

مقالات (2)

 زئولیت در دستگاه اکسیژن ساز

در برخی کاربردها نیاز به تولید اکسیژن در مقادیر بالا وجود دارد . معمول ترین این کاربردها در پزشکی و تولید کاغذ می ­باشد .

دو روش برای تولید گاز اکسیژن وجود دارد . روش برودتی و روش جذب سطحی همراه با نوسانات فشار (PSA) . روش جذب سطحی همراه با نوسانات فشار که روش تولید گاز اکسیژن بحث شده در این مقاله است در دستگاه اکسیژن ساز خانگی مورد استفاده قرار می گیرد . هوا در روش PSA از میان مینرال های آلومینوسیلیکات به نام زئولیت عبور کرده و فیلتر می­گردد. زئولیتی که برای دستگاه اکسیژن ساز استفاده می شود متخلل و دارای سطح زیادی می ­باشد که نیتروژن بر روی سطح آن جذب شده و اکسیژن (و همین طور آرگون) عبور می کند.

 زئولیت معمولا به سرعت با نیتروژن اشباع می شود به همین خاطر برای تولید پیوسته گاز اکسیژن از دو ستون زئولیت به طور همزمان استفاده می­شود و در یک زمان یکی از ستون ها در حال تغلیظ گاز اکسیژن و دیگری در حال احیا می باشد . این فرایند نه تنها بسیار با محیط سازگار می­ باشد بلکه می ­تواند گازهای دیگر ( مثل CO2 ) را نیز از جریان گازهای صنعتی حذف کند .


روش جذب بر اساس نوسانات فشار یکی از محبوب ترین روش ­های قابل استفاده برای تولید صنعتی گاز اکسیژن در مقادیر کم و متوسط می­ باشد . دستگاه  اکسیژن ساز خانگی با تکنولوژی PSA )به اندازه یک چمدان) جایگزین کپسول های اکسیژن پر فشار استفاده شده در خانه ها و برخی موقعیت های صنعتی شده اند .


روش جذب سطحی بر اساس نوسانات فشار (PSA)یک دستگاه اکسیژن ساز آنچنان که گفته شد برای اینکه قادر به تولید پیوسته گاز اکسیژن باشد دارای دو ستون زئولیت است . ابتدا هوا با فشار وارد یک ستون پر از گرانول های زئولیت می ­شود و گرانول­ ها ترجیحا گاز نیتروژن را جذب کرده و به گاز اکسیژن اجازه عبور می­دهند تا به سمت خروجی دستگاه برود . در آخر زئولیت­ها با گاز نیتروژن اشباع شده و باید احیا شوند . ویژگی خاص این زئولیت­ها در جذب سطحی نیتروژن به این ترتیب است که در فشارهای بالای  150 KPa قادرند بیشترین گاز نیتروژن را جذب کنند . به این خاطر هوا با فشار زیاد وارد ستون­ها می­ شود و در فشار اتمسفر گاز نیتروژن دفع می­ شود که در هنگام احیا زئولیت­ های یک ستون دستگاه اکسیژن ساز ، فشار به میزان فشار اتمسفر کاهش می ­یابد و گاز نیتروژن از سطح زئولیت خارج و از مسیری مشخص از دستگاه دفع می­ شود . بلافاصله بعد از اینکه ستون اول از گاز نیتروژن اشباع شد و زمان احیا زئولیت ها فرا رسید ، ورودی هوای دستگاه اکسیژن ساز به ستون دوم تغییر مسیر می­ دهد و در ستون دوم کار تغلیظ اکسیژن را انجام می­دهد تا اینکه این ستون هم از نیتروژن اشباع گردد . در این هنگام هوا دوباره به ستون اول که کاملا احیا شده و آماده تغلیظ است وارد شده و این چرخه ادامه می یابد .

زئولیت در تغلیظ اکسیژن به دو دلیل بسیار موثر است

جذب فیزیکی وقتی نیتروژن در معرض کاتیون های کریستال زئولیت قرار می گیرد، یک دو قطبی القایی تشکیل می ­شود و نیتروژن در کریستال زئولیت جذب می­ گردد. نیتروژن نسبت به اکسیژن بیشتر قابلیت پلاریزاسیون دارد و زئولیت به صورت انتخابی نیتروژن را جذب کرده و اکسیژن را بدون هیچ محدودیتی عبور می ­دهد . سطح درونی زئولیت به خاطر متخلخل بودن آن بسیار بزرگ است و به همین دلیل می­تواند مقدار زیادی گاز نیتروژن را جذب کند .
ممانعت فضایی ساختار قفس مانند زئولیت به گونه ای طراحی شده که تنها به اکسیژن اجازه عبور می ­دهد و از عبور مولکول های بزرگتر نیتروژن ممانعت می­ کند . تخلخل ها و حفرات زئولیت به اندازه کافی بزرگ هستند که اجازه ورود مولکول های اکسیژن را بدهند و از طرفی به اندازه کافی کوچک هستند تا از عبور مولکول های نیتروژن جلوگیری نمایند . آرگون نیز تقریبا ۵ درصد گاز تولید شده توسط یک دستگاه اکسیژن ساز PSA را تشکیل می دهد. یکنواختی تخلخل ها  مهم ترین مزیت این زئولیت های سنتزی به حساب می­آید .

چه کسانی باید از دستگاه اکسیژن ساز استفاده کنند؟

زمانی که اکسیژن هوا به زیر ۱۰ درصد برسد مغز دچار تورم می شود وقتی که میزان اکسیژن مصرفی به کمتر از ۶درصد می رسد حیات فرد در معرض خطر قرار می گیرد . زمانی که برای فرد اکسیژن رسانی شروع می شود علایم شروع به بهبود می کند. اگر بهبود رخ ندهد باید به عوارض ناشی از کمبود اکسیژن فکر کرد.

کمبود اکسیژن در بدن به طور کلی هیپوکسی نامیده می شود.علامت بالینی مهم آن سیانوز یا کبودی لبها و صورت است. کاهش اکسیژن رسانی منجر به تورم و آسیب بافت ها می شود که اگر ادامه پیدا کند در نهایت منجر به مرگ سلول و آسیب اندام می شود.

از آنجا که سلولهای مغز حساسیت بالایی نسبت به مصرف اکسیژن دارد اولین جا بافت مغز است که بیش از چند دقیقه دوام نمی آورد و اگر سریع جبران نشود منجر به آسیب غیر قابل بازگشت سلولی و در نهایت مرگ مغزی می شود.

متخصصان بیماری ریوی تاکید می کنند که بکارگیری و استفاده از دستگاه اکسیژن ساز برای بیماران ریوی ضروری است به طوری که ترخیص بیماران ریوی از بیمارستان منوط بر استفاده از دستگاه اکسیژن ساز در محیط خانه است.

دستگاه اکسیژن ساز یکی از ابزارهایی است که بیماران ریوی،پنومونی ،قلبی ،آسمی وحتی افراد سالم جهت رفع خستگی روزانه می توانند از آن استفاده کنند. این ابزار به روش جذب مولکولی اکسیژن خالص را از هوای ورودی جدا کرده و پس از مرطوب نمودن آن توسط یک سوند در اختیار بیمار قرار می دهد.

برای بیمارانی که از آمفیزم، بیماری مزم نانسداد ریه و یا سایر بیماریهای تنفسی رنج میبرند، دستگاه های اکسیژن ساز یکی از تجهیزات ضروری پزشکی هستند. بیماران حاد ریوی، پونومی، آسمی، قلبی و حتی افراد سالم نیز جهت رفع خستگی روزانه میتوانند از این دستگاه استفاده کنند. زندگی بسیاری از بیماران به این دستگاه وابسته است. برای تامین مستمر اکسیژن، در محیط خانه، برای بیماران نیازمند به اکسیژن تراپی، استفاده از این دستگاه مفید خواهد بود. پزشکان اغلب مقدار اکسیژن مورد نیاز بیمار را در نسخه مشخص میکنند. این میزان اکسیژن اغلب با واحد لیتر در دقیقه معین میشود. بسیاری از بیماران، بسته به شرایطشان، به جز هنگام روز، در شب نیز به دستگاه اکسیژن ساز نیاز دارند. در این صورت نیاز به استفاده از اکسیژن سازهای خانگی خواهد بود

سایر کاربردهای اکسیژن درمانی

  • به عنوان پادزهر در مسمومیت با گازهای سمی به ویژه گاز مونواکسید کربن
  • ضدعفونی کننده بهویژه در برابر میکروبهای بی هوازی(میکروبهایی که در برابر اکسیژن توان مقاومت ندارند)
  • کاهش تورم و تجمع مایعات در بافتهای بدن که در بهبود سوختگی ها کمک میکند
  • بهبود هیپوکسمی(کاهش فشار اکسیژن خون سرخرگی)
  • تغییر در تعداد یا الگوی تنفس ممکن است به علت هیپوکسمی باشد. علایم هیپوکسی شامل: پرخاشگری، عدم هوشیاری، گیجی، خواب آلودگی، کما، تنگی نفس، افزایش فشار خون، بی نظمی ضربان قلب و تعریق شدید است.
  • هیپوکسی در صورت شدید بودن میتواند زندگی فرد را به مخاطره بیاندازد. با پیشرفت سریع هیپوکسی، تغییراتی در سیستم عصبی مرکزی ایجاد و بیمار دچار ناهماهنگی حرکات و اختلال هوشیاری میشود.
  • در هیپوکسی مزمن (مانند آنچه که در بیماریهای انسداد مزمن ریه دیده میشود) ممکن است خستگی، خواب آلودگی، بیتفاوتی، بیتوجهی و تأخیر در واکنشها به وجود آید
  • اکسیژن درمانی کوتاه مدت میتواند برای گروه کوچکی از بیماران مبتلا به بیماری مزمن انسداد ریوی مفید باشد.

دستگاه اکسیژن ساز برای چه کسانی توصیه نمی شود:
دستگاه اکسیژن ساز خانگی  باید طبق تجویز پزشک استفاده شود. بدیهی است که استفاده خود سرانه و نا بجا موجب ایجاد تهدیداتی برای فردخواهد شد که یکی از آنها مسمومیت اکسیژنی میباشد.و برای زنان باردار و کودکان باید حتما تحت نظر پزشک متخصص استفاده کنند

طراحی سایت و بهینه سازی سایت توسط اینتن