Flüssigstickstoff
Einführung
Flüssiger Stickstoff ist die flüssige Form von Stickstoffgas und ist bekannt für seine inerten, farb- und geruchlosen, nicht korrosiven und nicht entflammbaren Eigenschaften. Er hat eine extrem niedrige Temperatur. Stickstoffgas macht einen erheblichen Teil der Erdatmosphäre aus (ca. 78,03 % Volumen und 75,5 % Gewicht). Bei normalem atmosphärischem Druck hat Stickstoff einen Siedepunkt von -196,56 Grad und 1 Kubikmeter flüssiger Stickstoff kann sich bei 21 Grad zu 696 Kubikmeter gasförmigem Stickstoff ausdehnen. Flüssiger Stickstoff wird in der Industrie typischerweise durch Luftzerlegung hergestellt und hat ein breites Anwendungsspektrum, erfordert jedoch aufgrund der Erfrierungsgefahr bei Kontakt eine sorgfältige Handhabung.
Physikalische und chemische Eigenschaften
Aussehen und Eigenschaften:Farb- und geruchlose Flüssigkeit.
Schmelzpunkt: -210 Grad
Siedepunkt: -196 Grad
Verdampfungswärme: 5,56 kJ/mol
Kritische Temperatur: -147 Grad
Kritischer Druck: 3,40 MPa
Löslichkeit: Schwer löslich in Wasser und Ethanol.
Lagerungs- und Sicherheitsvorkehrungen
Arbeitsanweisungen:Flüssiger Stickstoff sollte in geschlossenen Räumen mit ausreichender natürlicher Belüftung gehandhabt werden. Personal, das mit flüssigem Stickstoff arbeitet, muss eine spezielle Schulung absolvieren und die Sicherheitsprotokolle strikt einhalten. Es wird empfohlen, dass das Personal kältebeständige Kleidung und Handschuhe trägt, um Hautkontakt zu vermeiden. Es sollten Maßnahmen ergriffen werden, um ein Austreten von Gas in den Arbeitsplatz zu verhindern. Während des Transports sollten Behälter mit Vorsicht behandelt werden, um Schäden zu vermeiden.Eine Notfallausrüstung zur Lecksuche sollte jederzeit verfügbar sein.
Lagerungshinweise:Flüssiger Stickstoff sollte in einem kühlen, gut belüfteten Lagerraum gelagert werden, wobei die Lagertemperatur 30 Grad nicht übersteigen sollte. Der Lagerbereich muss zur Gewährleistung der Sicherheit mit einer Notfallausrüstung zur Leckagebekämpfung ausgestattet sein.
Steuereinheit:Setzen Sie geschlossene Betriebsabläufe ein und sorgen Sie für ausreichende natürliche Belüftung.
Atemschutz:Ein spezieller Atemschutz ist im Allgemeinen nicht erforderlich. Wenn die Sauerstoffkonzentration in der Arbeitsumgebung jedoch unter 18 % fällt, muss das Personal geeignete Atemschutzgeräte tragen, z. B. umgebungsunabhängige Atemschutzgeräte, Sauerstoffatemgeräte oder Vollmasken mit langen Schläuchen.
Augenschutz:Das Personal sollte eine Schutzbrille oder einen Gesichtsschutz tragen, um den Augenkontakt mit flüssigem Stickstoff zu vermeiden.
Körperschutz:Das Personal sollte kältebeständige Kleidung tragen, um die Körperisolierung sicherzustellen.
Handschutz:Um den Kontakt der Hände mit flüssigem Stickstoff zu verhindern, sollten Handschuhe getragen werden, die extremer Kälte standhalten.
Gefahren
Eintrittswege: Einatmen
Gesundheitsgefahren: Hautkontakt mit flüssigem Stickstoff kann zu Erfrierungen führen. Wenn überschüssiger flüssiger Stickstoff bei Normaldruck verdunstet, kann dies zu einem Abfall des Sauerstoffpartialdrucks in der Luft führen und möglicherweise zu extremen Fällen hypoxischer Asphyxie führen. Es ist wichtig zu beachten, dass flüssiger Stickstoff selbst weder brennbar noch explosiv ist.
Vergiftung Behandlung Notfallmaßnahmen
SKontakt mit Angehörigen: Bei Erfrierungen sofort einen Arzt aufsuchen.
Einatmen: Bei Einatmen von Stickstoffgas oder Gaskonzentrationen unter dem Normalwert die betroffene Person sofort an die frische Luft bringen und dabei die Atemwege freihalten. Bei Atembeschwerden Sauerstoff verabreichen. Bei Atemstillstand künstliche Beatmung durchführen und einen Arzt aufsuchen.
Feuerbekämpfungsmaßnahmen
Gefährliche Eigenschaften: Wenn Flüssigstickstoffbehälter Hitze ausgesetzt werden, besteht die Gefahr eines Anstiegs des Innendrucks, der zum Bersten oder Explodieren führen kann.
Gefährliche Verbrennungsprodukte: Flüssiger Stickstoff selbst brennt nicht, daher entstehen keine Verbrennungsprodukte.
Brandbekämpfungsmethoden: Da flüssiger Stickstoff nicht brennt, sind keine Brandbekämpfungsmaßnahmen erforderlich. Wenn aufgrund von Hitzeeinwirkung Bedenken hinsichtlich der Integrität des Behälters bestehen, kann der Behälter durch Besprühen mit Wasser gekühlt werden. Das direkte Besprühen von flüssigem Stickstoff mit Wasser sollte jedoch vermieden werden, um mögliche Gefahren zu vermeiden.
Notfallbehandlung
Notfallmaßnahmen:
Im Falle eines Lecks von flüssigem Stickstoff müssen kontaminierte Bereiche umgehend evakuiert, gegen den Wind begeben und Isolationszonen mit eingeschränktem Zugang eingerichtet werden. Rettungskräfte sollten umgebungsunabhängige Überdruck-Atemschutzgeräte, kältebeständige Kleidung und Handschuhe tragen, um direkten Kontakt mit der ausgetretenen Substanz zu vermeiden. Es sollten Anstrengungen unternommen werden, um die Leckquelle zu schließen, und es sollten Ventilatoren eingesetzt werden, um ausgetretene Gase in offene Bereiche zu leiten. Undichte Behälter sollten sorgfältig behandelt, repariert, inspiziert und getestet werden, bevor sie wieder verwendet werden.
Umgang mit ausgelaufenem Flüssigstickstoff:
Beim Einatmen von Stickstoffgas in geringen Konzentrationen können die ersten Symptome Engegefühl in der Brust, Kurzatmigkeit und Müdigkeit sein. Anschließend können Ruhelosigkeit, extreme Erregung, Aufgeregtheit, Rennen, Schreien, leeres Gesicht, unsicherer Gang und in schweren Fällen sogar Koma oder Tod auftreten.Folgende Maßnahmen sollten ergriffen werden:
1. Personen umgehend aus dem kontaminierten Gebiet an einen Ort auf der Windseite evakuieren und Isolationszonen mit eingeschränktem Zugang einrichten.
2. Benachrichtigen Sie die Feuerwehr und die zuständigen Behörden.
3. Rettungskräfte sollten umgebungsunabhängige Überdruck-Atemschutzgeräte, kältebeständige Kleidung und Handschuhe tragen.
4. Verhindern Sie, dass das Leck in Keller oder andere geschlossene Arbeitsräume gelangt. Wenn dies nicht zu vermeiden ist, benachrichtigen Sie sofort die zuständigen Behörden.
5. Vermeiden Sie den direkten Kontakt mit der ausgetretenen Substanz. Es sollten Anstrengungen unternommen werden, um die Quelle des Lecks zu beseitigen.
6. Durch Besprühen mit Wasser kann die Verdunstung der Flüssigkeit beschleunigt werden. Das Wasser sollte jedoch nicht direkt auf die Flüssigkeit gesprüht werden.
7. Verhindern Sie die Ansammlung von Gas in tiefer gelegenen Bereichen und verwenden Sie Abluftventilatoren, um austretendes Gas in offene Bereiche zu leiten. Verbieten Sie dem Personal den Aufenthalt in tiefer gelegenen oder windabgewandten Bereichen.
Anwendungen Industrielle Anwendungen
Flüssiger Stickstoff findet in industriellen Prozessen vielfältige Anwendung, darunter:
1. Schnelles Einfrieren und Transportieren von Lebensmitteln oder die Herstellung von Eis. Einsatz in der Tieftemperaturphysikforschung.
2. Demonstration von Niedertemperaturzuständen im naturwissenschaftlichen Unterricht, etwa durch das Eintauchen von Gegenständen bei Raumtemperatur in flüssigen Stickstoff, wodurch sie spröde wie Glas werden.
3. Bereitstellung der erforderlichen Temperatur für Hochtemperatur-Supraleiter wie Yttrium-Barium-Kupferoxid. Fungiert als Kühlmittel zum schnellen Einfrieren von biologischem Gewebe, um Schäden zu verhindern.
4. Verwendung bei der Herstellung von Stickstoffdüngemitteln.
5. Anwendung in der chemischen Analyse, wie etwa das BET-Verfahren zur Bestimmung der Oberflächengröße.
Biologische und medizinische Anwendungen
Flüssiger Stickstoff hat auch verschiedene Anwendungen in der Biologie und Medizin, darunter:
1. Ausrottung von Schädlingen, wie zum Beispiel importierten roten Feuerameisen.
2. Unterstützung der Blutstillung und Entfernung oberflächlicher, exzidierbarer Hautläsionen durch schnelles Einfrieren bei chirurgischen Eingriffen.
3. Lagerung von lebendem Gewebe, biologischen Proben, Sperma und Eizellen durch Kryokonservierung, um die langfristige Lebensfähigkeit und Verwendung zu gewährleisten.
4. Um es noch einmal hervorzuheben: Flüssiger Stickstoff wird häufig als Kühlmittel zum schnellen Einfrieren von biologischem Gewebe verwendet, um Schäden vorzubeugen.
Vorschriften
Der sichere Umgang mit flüssigem Stickstoff unterliegt in verschiedenen Ländern Vorschriften und Normen, die Lagerung, Transport und Handhabung umfassen. Bei der Verwendung von flüssigem Stickstoff ist die strikte Einhaltung lokaler und internationaler Sicherheitsvorschriften zwingend erforderlich, um die Sicherheit des Personals und der Umwelt zu gewährleisten.
