Kaasunsiirtoa

Kaasunsiirto tarkoittaa kaasumolekyylien siirtymistä tilasta toiseen johtuen ajavista voimista, kuten osapaine-eroista, kemiallisesta potentiaalierosta tai sekoittumisesta. Se kattaa siirron eri faasien välillä sekä kaasun siirtymisen läpi kalvojen tai rajojen. Kaasunsiirto on keskeinen ilmiö kemiantekniikassa, ympäristötieteissä, fysiologiassa ja monissa teollisissa prosesseissa.

Siirron päämuodot ovat: diffuusio kaasussa ja nestemäisessä faasissa (Fickin lain mukainen), gas–liquid-siirto, jossa kaasu liukenee nesteeseen ja takaisin Henryn lain mukaisen liukoisuuden kautta, sekä permeaatio kalvojen läpi (ratkaisu-diffuusion tai molekyylipinnoitteiden kautta). Massansiirtoprosessit voidaan kuvata massansiirtokerroin–kA tuotteena, joka määrittää siirron nopeuden suhteessa ajaviin voimavaroihin kuten osapaine-eroihin.

Kaasunsiirtoa käytetään laajasti sekä teollisesti että ympäristössä. Esimerkkejä ovat kaasun absorptio ja stripping nestemäisiin liuoksiin, kaasujen erottaminen kalvotekniikalla, sekä hiilihapotus ja muut elintarvikkeiden käsittelyvaiheet. Ympäristötieteessä tarkastellaan kaasujen vaihtoa ilmasta veteen ja päinvastoin sekä valtamerten ja sisävesienkaasun vaihtoa. Fysiologiassa keuhkojen ilmastus ja verenkiertoon kulkeva kaasunsiirto ovat välttämättömiä hapen saannille ja hiilidioksidin poistolle.

Siirron tehokkuuteen vaikuttavat pinta-ala, virtauksen turbulenssi, lämpötila, paine sekä kaasun ja nesteen liukenemiskyky ja diffuusiokyky; näitä ominaisuuksia voidaan optimoida kontaktipinnan suurentamisella, virtausten hallinnalla tai kalvopakai- ja pakkautotekniikoilla.