Treści informacyjne
Kategorie produktów
Produkty on-line

Wpływ ciśnienia na nasycenie wody tlenem

Tlen jest pierwiastkiem potrzebnym do życia wszystkim organizmom tlenowym. W powietrzu znajduje się stała jego ilość - około 20,9%. Gdy powietrze kontaktuje się z wodą, wówczas tlen atmosferyczny rozpuszcza się w wodzie.

 Ilość tlenu rozpuszczonego w cieczy zależy od wielu czynników:

  • od zapewnienia czasu potrzebnego na osiągnięcie równowagi,
  • od mieszania ułatwiającego osiągnięcie pełnego nasycenia,
  • od temperatury cieczy,
  • od obecności innych substancji w cieczy, które mogą zużywać tlen,
  • od ciśnienia otoczenia.

Część wpływu czynników została już opisana we wcześniejszych artykułach Efektywność procesu napowietrzania oraz Wpływ temperatury na efektywność napowietrzania.

W tym artykule pokrótce zajmiemy się wpływem ciśnienia atmosferycznego na stan nasycenia cieczy (wody lub ścieków) tlenem.

Pierwszym badaczem, który zajął się takim zjawiskiem był William Henry, angielski chemik i fizyk, bliski współpracownik Daltona. Podczas eksperymentów Henry doszedł do wniosku, że ilość gazu, która rozpuszcza się w cieczy, w danej temperaturze jest proporcjonalna do ciśnienia tego gazu.

Dla przybliżenia zjawiska możemy wyobrazić sobie pojemnik z wodą, w której nie jest rozpuszczony żaden gaz ( prężność gazu wynosi zero). Podczas zetknięcia ze środowiskiem gazowym, cząsteczki gazu natychmiast zaczynają wnikać w ciecz, aż do osiągnięcia stanu równowagi. Jednak, gdy zwiększymy ciśnienie otoczenia, działające na tą ciecz, zwiększy się szybkość rozpuszczania gazu w cieczy, znów do osiągnięcia równowagi. Równowaga ta polega na tym, że ta sama liczba molekuł wnika w ciecz i ta sama z niej się wydostaje. Stan taki nazywamy nasyceniem.

Podsumowując, jeśli tlen rozpuszczony w wodzie znajduje się w równowadze z tlenem występującym w atmosferze, mówimy wtedy o stuprocentowym nasyceniu wody tlenem. Natomiast, jeśli przekroczy tą wartość (przy danej temperaturze i ciśnieniu) występuje zjawisko przesycenia wody tlenem (i innymi gazami zawartymi w powietrzu).

Zjawisko to jest niekorzystne z punktu widzenia biocenozy wodnej. Przykładowo w wodzie przesyconej tlenem (gazami) ryby zapadają na tzw. "chorobę bąbelkową".

Oczywiście proces zmiany nasycenia tlenem zachodzi w dwie strony - gdy gwałtownie zmniejszymy ciśnienie, gaz zacznie się wydobywać z cieczy (wtedy może przybrać postać bąbelków w cieczy).

Powróćmy do naczynia z wodą i wyobraźmy sobie, że umieszczamy ją w komorze ciśnieniowej. Kiedy zwiększamy ciśnienie, zgodnie z prawem Henry’ego zwiększa się nasycenie wody gazami atmosferycznymi. Gaz rozpuszcza się w wodzie, aż do osiągnięcia równowagi ciśnień (nasycenia). Zmniejszając ciśnienie w komorze następuje zjawisko odwrotne do rozpuszczania. Gaz dąży do osiągnięcia stanu równowagi, zaczyna się on wydobywać z cieczy, dążąc do zmniejszania gradientu ciśnienia. Dopóki redukcja ciśnienia odbywa się stopniowo i gradient ciśnienia nie jest zbyt duży, rozpuszczony gaz wydobywa się z roztworu bez tworzenia bąbelków. Jeśli wystąpi gwałtowny spadek ciśnienia zewnętrznego (duży gradient ciśnienia) proces desaturacji zachodzi tak szybko, że gaz zaczyna formować charakterystyczne bąbelki.

schemat ciśnienia atmosferycznego i zawartości tlenu w wodzie

Najprostszym przykładem, obrazującym to zjawisko jest gwałtowne otwarcie butelki z napojem gazowanym. Otwierając butelkę zmieniamy warunki otoczenia, czyli zmniejszamy ciśnienie, co skutkuje gwałtownym wydobywaniem pęcherzyków gazu.

szklanka z wodą


Podsumowując: ciśnienie atmosferyczne ma ogromny wpływ na rozpuszczalność gazów w cieczy. Im wyższe jest ciśnienie, tym lepsza rozpuszczalność.

Znajomość tego zjawiska ma zastosowanie wszędzie tam, gdzie do przeżycia organizmów wodnych potrzebny jest tlen - na stawach hodowlanych są to ryby, natomiast w oczyszczalniach ścieków są to mikroorganizmy osadu czynnego.

Oczywiście nie mamy wpływu na zmiany ciśnienia atmosferycznego. Jednak, choć częściowo możemy zabezpieczyć się przed nagłym wysyceniem tlenu z wody ( spowodowanym przez nagłe spadki ciśnienia np. w czasie burzy) - stosując systemy napowietrzania.

Wpływ temperatury wody na efektywność napowietrzania
Previous

Wpływ temperatury wody na efektywność napowietrzania

Leave review
Temperatura wody ma ogromny wpływ na proces napowi...
Czytaj więcej...
Po co komu napowietrzanie?
Dalej

Po co komu napowietrzanie?

Leave review
Opowiadając ludziom o swojej pracy zawodowej częst...
Czytaj więcej...

Zobacz także:

Napowietrzanie gnojowicy

Napowietrzanie gnojowicy

Leave review
Jakość podłoża gwarantuje sukces w hodowli pieczarek. Do jego produkcji obe...
Czytaj więcej...
Wpływ ciśnienia na nasycenie wody tlenem

Wpływ ciśnienia na nasycenie wody tlenem

Leave review
Tlen jest pierwiastkiem potrzebnym do życia wszystkim organizmom tlenowym. ...
Czytaj więcej...
Oczyszczalnie przydomowe - rozwiązanie idealne

Oczyszczalnie przydomowe - rozwiązanie idealne

Leave review
Człowiek z natury jest stworzeniem leniwym. Staramy się udogodnić i uprzyje...
Czytaj więcej...
Napowietrzanie gazami odlotowymi jako ograniczenie emisji odorów

Napowietrzanie gazami odlotowymi jako ograniczenie emisji odorów

Leave review
Oczyszczalnie ścieków oraz powiązane z nimi systemy kanalizacyjne są obiekt...
Czytaj więcej...