اکسیژن (O2) یک جزء فعال و حیاتی جو است که تقریبا 21% از حجم و 23% از وزن هوایی که روزانه تنفس می‌کنیم از حالت مولکولی آن تشکیل شده است. این گاز بی رنگ، بی بو و بی مزه، گسترده‌ترین عنصر روی زمین است که تقریبا با تمام عناصر شیمیایی ترکیب می‌شود. به طوری که بیشتر اکسیژن زمین با ترکیباتی مانند سیلیکات ها، اکسیدها و آب پیوند می‌خورد. اکسیژن در رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها نیز حل می‌شود.
این گاز به شدت اکسید کننده است و می‌تواند در طی واکنش، الکترون‌های ماده دیگری را بگیرد. اکسیژن در حالت خالص به شدت با مواد قابل احتراق واکنش داده و گرما آزاد می‌کند. بسیاری از این واکنش‌ها نیاز به حضور آب دارند یا سرعت آن‌ها توسط یک کاتالیزور افزایش پیدا می‌کند. اکسیژن به دلیل خاصیت واکنش پذیری بالا، ارزش زیادی دارد. به طور معمول، از این گاز همراه یا به جای هوا برای افزایش غلظت اکسیژن مورد نیاز در انجام فعالیت بیولوژیکی یا احتراق استفاده می‌شود. استفاده از گاز اکسیژن در کنار افزایش سرعت واکنش، به توان عملیاتی بیشتر در تجهیزات موجود نیز منجر می‌شود.
خوب است بدانید که اکسیژن دومین گاز مورد استفاده در صنعت است. به غیر از O2، ممکن است با نام‌های دیگری مثل GOX یا GO در حالت گازی، و LOX یا LO در حالت مایع برودتی شناخته شود. اطلاعات بیشتر در رابطه با این گاز را در مقاله گاز اکسیژن چیست پارس هوای البرز مطالعه کنید. در ادامه این مقاله چندین کاربرد گاز اکسیژن را از بین کاربردهای زیادی که در صنعت دارد، شرح می‌دهیم:
از گاز اکسیژن (O2) در فولادسازی و سایر فرآیندهای پالایش و ساخت فلزات، ساخت مواد شیمیایی، صنعت داروسازی، فرآوری نفت، تولید شیشه، تولید سرامیک، و تولید خمیر و کاغذ استفاده می‌شود. در برخی از صنایع، مانند تصفیه پساب و سفید کردن خمیر و کاغذ، اکسیژن به ازن (O3) تبدیل می‌شود. ازن از اکسیژن واکنش‌پذیرتر است؛ به همین دلیل می‌تواند سرعت واکنش را تا حد زیادی افزایش داده و از اکسیداسیون کامل ترکیبات نامطلوب جلوگیری کند.
علاوه بر این‌ها، از اکسیژن به منظور حفاظت از محیط زیست، در تصفیه خانه‌ها و تاسیسات پساب شهری و صنعتی استفاده می‌شود. این گاز کاربردهای متعددی نیز در مراقبت‌های بهداشتی و پزشکی دارد؛ هم در بیمارستان‌ها و مراکز درمانی و هم در مصارف خانگی. در ادامه، به بررسی جزئیات بیشتری از کاربردهای گاز اکسیژن در صنایع مختلف می‌پردازیم.
بزرگترین صنعتی که اکسیژن در آن مصرف می‌شود، صنعت فولاد است. فولادسازی تا حد بسیار زیادی به استفاده از اکسیژن برای غنی‌سازی هوا و افزایش دمای احتراق در کوره‌های بلند و کوره‌های باز و همچنین جایگزینی کک با سایر مواد قابل احتراق وابسته است. در طی فرآیند ساخت فولاد، کربن به طور ناخواسته با اکسیژن ترکیب شده و اکسیدهای کربنی را که به صورت گاز هستند، تشکیل می‌دهد. مقادیر زیادی از اکسیژن نیز برای ساخت فلزات دیگری مانند مس، سرب و روی به کار برده می‌شود.
از غنی‌سازی هوای احتراق با اکسیژن، به‌طور گسترده در کوره‌های گنبدی، کوره‌های باز، کارخانه‌های ذوب شیشه و پشم معدنی و کوره‌های آهک و سیمان به منظور افزایش ظرفیت و کاهش انرژی مورد نیاز استفاده می‌شود. در نتیجه، احتراق با سرعت بالا و در دمای تقریبی 2800 درجه سانتی‌گراد (5072 درجه فارنهایت) رخ می‌دهد.
گاز اکسیژن به عنوان ماده خام در بسیاری از فرآیندهای اکسیداسیون از جمله ساخت اکسید اتیلن و اکسید پروپیلن به کار برده می‌شود. همچنین برای تولید گاز سنتز با استفاده از اکسیداسیون جزئی طیف وسیعی از هیدروکربن‌ها، اتیلن دی کلرید، پراکسید هیدروژن، اسید نیتریک، وینیل کلرید و اسید فتالیک نیز از آن استفاده می‌شود.
مقادیر بسیار زیادی از اکسیژن نیز در فرآیندهای مربوط به گاز زغال سنگ استفاده می‌شود. گاز زغال سنگ برای تولید گاز سنتز به عنوان ماده اولیه شیمیایی یا پیش ساز برای سوخت‌هایی که حمل و نقل و استفاده از آن‌ها آسان‌تر است استفاده می‌شود.
در پالایشگاه‌ها نیز اکسیژن برای غنی سازی هوای احیا کننده‌های ترک کاتالیستیبه کار برده می‌شود که این کار منجر به افزایش ظرفیت واحدها می‌شود. برای دستیابی به مزایای مشابه استفاده از اکسیژن، در واحدهای بازیابی از گوگرد کمک گرفته می‌شود. همچنین از گاز اکسیژن برای بازسازی کاتالیزورها استفاده می‌شود.
علاوه بر این‌ها، وجود اکسیژن برای دستیابی به احتراق و تخریب کاملتر مواد خطرناک و زائد در کوره‌های زباله سوز ضروری است.
جایگزین کردن سوخت سیستم‌های احتراق با اکسیژن و ساخت کوره‌ها و مخازن جدید بر پایه این فناوری، منجر به کنترل بهتر گرما، افزایش راندمان کوره، کاهش مصرف سوخت و کاهش انتشار ذرات و NOx می‌شود.
اکسیژن به عنوان یک ماده شیمیایی سفید کننده کاربردهای زیادی دارد. به منظور ساخت خمیر سفید و باکیفیت، لیگنین موجود در آن باید در فرآیند سفید کردن حذف شود. در ابتدا برای این کار از کلر کمک گرفته می‌شد؛ اما در فرآیندهای جدید این کار را با استفاده از اکسیژن انجام می‌دهند که باعث کاهش آلودگی آب و حفاظت از محیط زیست نیز می‌شود. از طرف دیگر، ترکیب اکسیژن و سود سوزآور می‌تواند جایگزین مناسبی برای هیپوکلریت و دی اکسید کلر در فرآیند سفید کردن باشد؛ زیرا هزینه کمتری به همراه دارد.
در پزشکی، از این گاز در جراحی، مراقبت‌های ویژه، استنشاق درمانی و غیره استفاده می‌شود. برای این کار، حفظ استانداردهای خلوص و جابجایی اکسیژن اهمیت بسیار زیادی دارد. اکسیژن به طور معمول در حالت مایع و به صورت فله به بیمارستان‌ها تحویل داده می‌شود و پس از آن، در نقاط مختلف بیمارستان و مراکز درمانی توزیع می‌شود. موارد کاربرد گازها در پزشکی را در این مقاله بخوانید.
در تصفیه آب و فاضلاب، استفاده از گاز اکسیژن به جای هوا باعث افزایش ظرفیت تصفیه خانه‌ها می‌شود. از طرف دیگر، تزریق اکسیژن به فاضلاب‌ها باعث کاهش تولید سولفید هیدروژن به عنوان عامل اصلی بوی بد فاضلاب‌ها می‌شود.
از ازن که شکل واکنش پذیرتر اکسیژن است نیز برای تصفیه آب آشامیدنی استفاده می‌شود؛ به خصوص زمانی که جایگزین‌هایی مانند کلر آسیب زیادی به محیط زیست می‌زنند.
اکسیژن (O2) که 21% از جو زمین را تشکیل می‌دهد، حیات را امکان پذیر کرده و احتراق را ممکن می‌سازد. این عنصر فراوان‌ترین عنصر روی زمین است که 85% اقیانوس‌ها، 46% از پوسته جامد زمین و 60% بدن انسان را تشکیل می‌دهد. اکسیژن در فولادسازی و ساخت فلزات، تولید مواد شیمیایی، داروسازی، فرآوری نفت، تولید شیشه و سرامیک، تولید خمیر و کاغذ و حتی تصفیه خانه‌ها و تاسیسات پساب شهری و صنعتی نیز کاربرد دارد که در این مقاله به طور مفصل هریک را بررسی کردیم.
