郑磊巍浙江大学
摘要：氮气是一种非常重要的气体，它的应用广泛。食品的储存和运输需要用到大量的氮气，来防止食物变质；另一方面，由于氮气的良好性质，在焊接、机械设备和油田开采中有着重要的应用价值。可以说，氮气的用途很广泛。 氮气（N2）是一种无、无味、无臭的惰性气体，密度为1.2506kg/m3，熔点为-209.86℃，沸点为-195.8摄氏度，稍溶于水和乙醇，化学性质不活跃，在一个大气压下的冷却和冷冻整个过程中吸收的总能量为382kJ/kg。人在氮气中作业时，应该防止窒息致死。
1氮气在食品中的应用
1.1食物防腐
氮气是一种惰性气体，在它与食品的接触过程中呈中性，因此在食品的防腐领域用途广泛[1]。
食品接触空气容易氧化。食品的氧化不仅仅导致食品口感的下降，更重要的是，它会导致食品的腐烂。有效的防腐措施，一直是食品工业中的重点。
氮气在啤酒的生产中有效的降低了溶解氧（DO），减缓了啤酒的变质，延长了啤酒的贮存期，同时不破坏就中的芳香物质，大大的提升了啤酒的品质；在食品包装方面，由于氮气的性质稳定，一般利用氮气来排斥氧气，从而减缓食品的氧化作用和呼吸作用，同时氮气对细菌生长也起到一定的抑制作用。
在干食品（如奶粉、咖啡、松果、花生等）内部几乎没有水分，一般微生物无法繁殖生长，食品的保质期仅仅依赖食品的氧化作用，采用真空充氮法，将氧含量降到1%一起，可以有效抑制食品的氧化作用；而在微湿食品（烤肉、点心等）和高湿食品（鱼肉、果蔬等）的气调包装中，抑制食品氧化作用的同时，还必须防止食品发霉，因此，一般采用CO2来抑制。
1.2防治储粮害虫
生物的生存需要氧气的供应，。密封储存的粮仓内冲入氮气，使得氮气的浓度达到95%以
上，保持19天以上，能够使得储粮害虫因长期得不到所需含氧量而窒息死亡[2]。
与其他储粮技术比较，氮气储粮技术也具有明显的优势。传统的杀虫技术多采用熏蒸杀虫，但是大多数杀虫剂都具有一定的缺陷，更重要的是，这些杀虫剂对粮食存在要务残留，人体长时间与其接触，也会造成身体的危害；二氧化碳储粮技术同氮气储粮技术的原理相同，而且能够更快速的杀害害虫，但是费用却比氮气储粮技术高4倍。 于此同时，多位专家对充氮气调对粮食的品质做了研究[3][4]。结果表明，在低温下充氮气调与常规的储存对玉米和稻谷的品质影响相差不大，而在高温下，充氮气调要明显优于常规储存。
2牛仔布染中的应用
氮气在牛仔布浆染联合机染中有着广泛的用途[5]。
氮气保证母液不被空气氧化，可以使母液存放时间更长，母液中个组分更稳定，有利于节约成本，降低消耗，减少排放；氮气在染中隔绝空气，减少氧化，节约染过程中保险粉的使用和消耗；利用氮气可以延长浸液渗透时间，提高燃料的上染率；氮气能够加速染 料上染的速率，提高劳动生产效率；利用氮气能够提高洗水牢度，增加颜的鲜艳度；同时，氮气的使用减少的染料的使用量，减少的废染液的排放和处理，有利于环保和节能。
3氮气保护对纳米复合涂层组织与性能的影响[6]
大型燃煤发电厂锅炉管道的飞灰磨损是最典型的高温冲蚀磨损现象之一，在管道表面电弧喷涂各种抗冲蚀涂层是解决锅炉管道磨损的有效手段之一。对电弧喷涂设备进行改装，引入氮气保护，可以减轻喷涂过程中氧化对电弧喷涂层组织结构和性能的影响，提高涂层的致密性和均匀性，达到进一步提高涂层冲蚀抗力的目的。
4化工生产中的氮气保护法
石油化工和精细化生产中，有相当多的原料、半成品或成品具有易燃易爆性，因此在工程设计中必须采取有效的措施，防止火灾和爆炸。物质燃烧需要三个条件：一是可燃物；而是氧化剂；三是火源。
氮气保护法的实质是减少氧气的浓度。在实际生产中，许多设备会产生火花，如果操作温度高于闪点，容易发生事故。此时设备应有氮气保护。
在石油化工生产中，一下情况需使用氮气保护[7]:
在可燃气体混合物的处理过程中加入氮气；
用氮气押送可燃液体；
有爆炸危险的设施，如储罐，反应釜使用或者配送氮气系统；
在必要时，对装置或者设备进行氮气置换或者吹扫。
5氮气弹簧
5.1氮气弹簧的结构
氮气弹簧是利用氮气的课压缩性原理来设计的具有高弹性功能的部件，它的构造如图1所示。它将氮气密封在确定的容器内，外力通过柱塞将氮气压缩，靠高压氮气的膨胀获得强大的弹压力[8]。
5.2氮气弹簧的类型[9]
按用途分为：
独立式氮气弹簧：目前商品化，系列化程度高。
非独立式氮气弹簧（亦称气弹簧座板）：若干个独立式氮气弹簧通过氮气座板（或软管）接起来成为一个系统。结构复杂，在冷冲模上应用较多。
按气室结构分为：
柱塞式（独立式用的多），弹簧工作时，柱塞为主导向件。缸筒壁为辅助导向。结构简单，紧凑。
活塞式（非独立式用的多），弹簧工作时活塞为主导向，活塞杆与套筒为辅助导向，结构复杂。
5.3氮气弹簧的特点[10]
经久耐用，长期寿命。体积小，弹力大，弹力恒定等特点。绝对安全。氮气弹簧的特性曲线如图2，呈线性变化。
氮气弹簧不仅在模具行业中广泛的应用，汽车、电子、仪表、轻工等行业中，都在不同程度地将氮气弹簧技术应用到模具中，使模具设计、制造均上一个新台阶，提高了模具制造的水平，取得了较好的技术经济效益，推动了这项技术的发展。
6氮气泡沫
我国现已发现的油田大部分属于陆相沉积储层，非均质性严重，原油粘度相对较大，水驱采收率较低，水驱效果往往不是很理想。向油层中注入流体能否提高油田的最终采收率，取决于注入流体的驱油效率以及注入流体波及到油层的体积（波及效率）。对于非均质严
重的油藏来说，各类油层的水驱开采状况相差悬殊，提高采收率在很大程度上取决于如何提高中低渗透部位的动用程度[11]。
而利用氮气泡沫，可以有效的增加中低渗透部位的驱替强度，同时发泡剂一般都是性能优良的表面活性剂，可以在一定程度上降低油水界面张力。因此，泡沫调驱既可以改善波及效率，也可以提高驱油效率。
蒸汽氮气泡沫换何物是一种可压缩的非牛顿泡沫流体，具有低漏失、密度可调、对油层伤害小、高粘度以及在底下与天然气混合不易发生爆炸等有点，它对底层的作用主要表现在[12]：
氮气泡沫调剖具有提高波及系数和驱油效率的双重作用，泡沫在底层中的产生及泡沫能够降低蒸汽相的流度等作用均可提高波及系数、气相流度的降低增加了注气压力，从而控制了蒸汽超覆和蒸汽气窜；
加入的表面活性剂可大幅度降低油水界面张力，改善岩石表面的润湿性，这样可降低残余油饱和度，使驱油效率进一步提高；
氮气具有非凝析气体特征，能再底层中形成微气泡，油气水三相形成似乳状液的气体，降低了原油粘度；
高压氮气膨胀体积较大，在生产时能加速驱动地层中的原油反排，提高采油速率。
结论：氮气因其特殊的性质，有着广泛的应用价值。在人们的日常生活中，可以作为防腐剂保护食物，作为杀虫剂保护粮食；在工业生产中，也有着良好的应用，如氮气弹簧；同时依靠本身的性质，可以作为很好的保护气体，以及驱油气体。氮气可以说应用在人们生活和生产的方方面面。
参考文献:
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[8]龚小涛,付传锋,谭文娟.氮气弹簧及其运动部件的润滑[J].《模具制造》,2005(6):70.
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[10] 刘建军.简介模具弹性元件的新秀——氮气弹簧[J].《价值工程》,2010(11):87.
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