La desgasificación , también conocida como desgasificación , es la eliminación de gases disueltos de líquidos , especialmente agua o soluciones acuosas. Existen numerosos métodos para eliminar gases de líquidos.
Los gases se eliminan por diversas razones. Los químicos eliminan gases de los disolventes cuando los compuestos en los que trabajan son posiblemente sensibles al aire o al oxígeno ( técnica sin aire ), o cuando la formación de burbujas en las interfaces sólido-líquido se convierte en un problema. La formación de burbujas de gas cuando se congela un líquido también puede ser indeseable, siendo necesaria una desgasificación previa.
La solubilidad de un gas obedece a la ley de Henry , es decir, la cantidad de un gas disuelto en un líquido es proporcional a su presión parcial . Por lo tanto, colocar una solución a presión reducida hace que el gas disuelto sea menos soluble. La sonicación y agitación a presión reducida normalmente pueden mejorar la eficiencia. Esta técnica suele denominarse desgasificación al vacío . Las cámaras de vacío especializadas, llamadas desgasificadores de vacío , se utilizan para desgasificar materiales mediante la reducción de presión.
En términos generales, un disolvente acuoso disuelve menos gas a mayor temperatura, y viceversa para los disolventes orgánicos (siempre que el soluto y el disolvente no reaccionen). En consecuencia, calentar una solución acuosa puede expulsar el gas disuelto, mientras que enfriar una solución orgánica tiene el mismo efecto. También son eficaces la ultrasónica y la agitación durante la regulación térmica. Este método no necesita aparatos especiales y es fácil de realizar. En algunos casos, sin embargo, el disolvente y el soluto se descomponen, reaccionan entre sí o se evaporan a alta temperatura y la velocidad de eliminación es menos reproducible .
Las membranas de separación gas-líquido dejan pasar el gas pero no el líquido. Hacer fluir una solución dentro de una membrana de separación gas-líquido y evacuarla al exterior hace que el gas disuelto salga a través de la membrana . Este método tiene la ventaja de poder evitar la redisolución del gas, por lo que se utiliza para producir disolventes muy puros. Las nuevas aplicaciones se encuentran en sistemas de inyección de tinta donde el gas en la tinta forma burbujas que degradan la calidad de impresión; se coloca una unidad de desgasificación antes del cabezal de impresión para eliminar el gas y evitar la acumulación de burbujas, manteniendo una buena inyección y calidad de impresión.
Los tres métodos anteriores se utilizan para eliminar todos los gases disueltos. A continuación se muestran métodos para una eliminación más selectiva.
Ultrasonic liquid processors are a commonly used method for removing dissolved gasses and/or entrained gas bubbles from various of liquids. The advantage of this method is that that ultrasonic degassing can be done in a continuous-flow mode, which makes it suitable for commercial-scale production.[1][2][3]
Bubbling a solution with a high-purity (typically inert) gas can pull out undesired (typically reactive) dissolved gases such as oxygen and carbon dioxide. Nitrogen, argon, helium and other inert gases are commonly used. To maximize this process called sparging, the solution is stirred vigorously and bubbled for a long time. Because helium is not very soluble in most liquids, it is particularly useful to reduce the risk of bubbles in high-performance liquid chromatography (HPLC) systems.
If oxygen should be removed, the addition of reductants is sometimes effective. For example, especially in the field of electrochemistry, ammonium sulfite is frequently used as a reductant because it reacts with oxygen to form sulfate ions. Although this method can be applied only to oxygen and involves the risk of reduction of the solute, the dissolved oxygen is almost totally eliminated. The ketyl radical from sodium and benzophenone can also be used for removing both oxygen and water from inert solvents such as hydrocarbons and ethers; the degassed solvent can be separated by distillation. The latter method is particularly useful because a high concentration of ketyl radical generates a deep blue colour, indicating the solvent is fully degassed.
In this laboratory-scale technique, the fluid to be degassed is placed in a Schlenk flask and flash-frozen, usually with liquid nitrogen. Next a vacuum is applied, perhaps to attain a vacuum of 1 mm Hg (for illustrative purposes). The flask is sealed from the vacuum source, and the frozen solvent is allowed to thaw. Often, bubbles appears upon melting. The process is typically repeated a total of three cycles.[4] The degree of degassing is expressed by the equation (1/760)3 for the case of initial pressure being 760 mm Hg, the vacuum being 1 mm Hg, and the total number of cycles being three.[5]
La levadura utiliza azúcar para producir alcohol y dióxido de carbono. En la elaboración del vino , el dióxido de carbono es un subproducto no deseado para la mayoría de los vinos. Si el vino se embotella rápidamente después de la fermentación , es importante desgasificar el vino antes de embotellarlo.
Las bodegas pueden saltarse el proceso de desgasificación si envejecen sus vinos antes del embotellado. Almacenar los vinos en barricas de acero o roble durante meses y, a veces, años permite que los gases se liberen del vino y escapen al aire a través de esclusas de aire.
El método más eficaz de desgasificación de aceite industrial es el procesamiento al vacío , que elimina el aire y el agua disueltos en el aceite. [6] Esto se puede lograr mediante:
Al vacío se consigue un equilibrio entre el contenido de humedad y aire (gases disueltos) en las fases líquida y gaseosa. El equilibrio depende de la temperatura y de la presión residual. Cuanto menor sea esa presión, más rápida y eficientemente se eliminarán el agua y el gas.
La desgasificación involuntaria puede ocurrir por varias razones, como la liberación accidental de metano ( CH 4 ) del fondo marino durante actividades humanas como la exploración submarina por parte de la industria energética . Los procesos naturales como el movimiento de las placas tectónicas también pueden contribuir a la liberación de metano del fondo del océano. En ambos casos, el volumen de CH 4 liberado puede contribuir significativamente al cambio climático . [7] [8]