脱ガス

脱ガスは脱ガス化とも呼ばれ、液体、特に水または水溶液 から溶解したガスを除去することです。液体からガスを除去する方法は数多くあります。

ガスはさまざまな理由で除去されます。化学者は、扱っている化合物が空気や酸素に敏感である可能性がある場合 (エアフリー技術)、または固体と液体の界面での気泡形成が問題になる場合に、溶媒からガスを除去します。液体が凍結したときにガス泡が形成されることも望ましくない場合があり、事前に脱ガスする必要があります。

ガスの溶解度はヘンリーの法則に従います。つまり、液体に溶解しているガスの量は、その分圧に比例します。したがって、溶液を減圧下に置くと、溶解しているガスの溶解度は低下します。通常、減圧下での超音波処理と撹拌により、効率を高めることができます。この技術は、真空脱ガスと呼ばれることがよくあります。真空脱ガス装置と呼ばれる特殊な真空チャンバーは、圧力を下げて物質を脱ガスするために使用されます。

一般的に、水性溶媒は高温ではガスの溶解量が少なく、有機溶媒は高温ではガスの溶解量が少なくなります（溶質と溶媒が反応しないことを条件）。したがって、水溶液を加熱すると溶解したガスを排出できますが、有機溶媒を冷却すると同じ効果があります。温度調節中に超音波処理や撹拌を行うのも効果的です。この方法は特別な装置を必要とせず、簡単に実施できます。ただし、溶媒と溶質が高温で分解、反応、蒸発することもあり、除去率の再現性が低くなります。

気液分離膜は、気体は通過させますが、液体は通過させません。気液分離膜の内側に溶液を流し、外側に排気すると、溶解した気体が膜を通過して外に出ます。この方法には、気体の再溶解を防ぐことができるという利点があるため、非常に純粋な溶媒を生成するために使用されます。新しい用途としては、インク内の気体が泡を形成して印刷品質を低下させるインクジェット システムがあります。プリント ヘッドの前に脱ガス ユニットを配置してガスを除去し、気泡の蓄積を防ぎ、良好な噴射と印刷品質を維持します。

上記の 3 つの方法は、すべての溶解ガスを除去するために使用されます。以下は、より選択的に除去する方法です。

超音波液体処理装置は、さまざまな液体から溶解ガスや混入ガスの除去によく使用される方法です。この方法の利点は、超音波脱ガスを連続フローモードで実行できるため、商業規模の生産に適していることです。^{[1] [2] [3]}

高純度（通常は不活性）ガスで溶液を泡立てると、酸素や二酸化炭素などの望ましくない（通常は反応性の）溶解ガスを取り除くことができます。窒素、アルゴン、ヘリウム、その他の不活性ガスが一般的に使用されます。このスパージングと呼ばれるプロセスを最大限に活用するには、溶液を激しく撹拌し、長時間泡立てます。ヘリウムはほとんどの液体に溶けにくいため、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）システムで泡が発生するリスクを減らすのに特に役立ちます。

酸素を除去する必要があるときは、還元剤の添加が効果的な場合がある。例えば、特に電気化学の分野では、亜硫酸アンモニウムは酸素と反応して硫酸イオンを形成するため、還元剤として頻繁に使用される。この方法は酸素にしか適用できず、溶質の還元のリスクを伴うが、溶存酸素はほぼ完全に除去される。ナトリウムおよびベンゾフェノンからのケチルラジカルは、炭化水素やエーテルなどの不活性溶媒から酸素と水の両方を除去するためにも使用でき、脱気された溶媒は蒸留によって分離できる。後者の方法は、高濃度のケチルラジカルが濃い青色を生成し、溶媒が完全に脱気されたことを示すため、特に有用である。

この実験室規模の技術では、脱気する流体をシュレンクフラスコに入れ、通常は液体窒素で急速冷凍する。次に真空を適用し、おそらく 1 mm Hg の真空に達するようにする (説明目的)。フラスコを真空源から密閉し、凍結した溶媒を解凍する。融解すると泡が発生することが多い。このプロセスは通常、合計 3 サイクル繰り返される。^[4] 脱気の程度は、初期圧力が 760 mm Hg、真空が 1 mm Hg、合計サイクル数が 3 の場合、式 (1/760) ^{3 で}表される。^[5]

酵母は糖分を使ってアルコールと二酸化炭素を生成します。ワイン醸造において、二酸化炭素はほとんどのワインにとって望ましくない副産物です。ワインを発酵後すぐに瓶詰めする場合は、瓶詰め前にワインのガスを抜くことが重要です。

ワイナリーでは、ワインを瓶詰めする前に熟成させれば、ガス抜きのプロセスを省略できます。ワインをスチールやオークの樽に何ヶ月、時には何年も保管すると、ワインからガスが放出され、エアロックを通って空気中に逃げます。

工業用油の脱ガス処理で最も効率的な方法は真空処理であり、油に溶けている空気と水を除去する。^[6]これは以下の方法で実現できる。

• 大型真空チャンバー内での油の噴霧。
• 真空チャンバー内の特殊な表面（スパイラルリング、ラシヒリングなど）にオイルを薄い層状に塗布します。

真空下では、液体と気体の相における水分と空気（溶解ガス）の含有量の平衡が達成されます。平衡は温度と残留圧力に依存します。圧力が低いほど、水分とガスはより速く、より効率的に除去されます。

_{意図しない}ガス放出は、エネルギー産業による水中探査などの人間の活動中に海底からメタン （CH4）が偶発的に放出されるなど、さまざまな理由で発生する可能性があります。プレート運動などの自然現象も、海底からの_メタンの放出に寄与する可能性があります。どちらの場合も、放出されるCH4の量は気候変動に大きく寄与する可能性があります。^{[7] [8]}

• ガス抜き伝導率
• 脱気水
• 湖水噴火
• ガス放出（地質学的および火山的放出を含む）
• 火山ガス
• ポリマーの脱揮