Sauerstoffverdrängung

Sauerstoffverdrängung bezeichnet den Prozess, bei dem Sauerstoff aus einem Medium durch ein anderes Gas oder durch chemische Reaktionen entfernt oder ersetzt wird. Sie kommt in verschiedenen Bereichen vor, zum Beispiel in technischen Anlagen, Laboren, der Metallurgie und der Lebensmittellagerung.

Auf physikalischer Ebene erfolgt die Verdrängung oft durch Ausblasen oder Spülen eines Systems mit einem inerten oder reaktiven Gas, wie Stickstoff oder Argon. Dadurch wird der Sauerstoff in der Gasphase reduziert und die Umgebung reaktionsarm gemacht, um Oxidation oder Explosionen zu vermeiden oder unerwünschte Reaktionen zu verhindern.

Auf chemischer Ebene kann Sauerstoff durch Reduktionsreaktionen aus Oxiden entfernt werden. Typische Reduktionsmittel sind Kohlenstoff, Wasserstoff oder Kohlenmonoxid. Beispiele: Eisenoxid lässt sich durch Kohlenmonoxid zu Eisen und Kohlendioxid reduzieren; Kupferoxid wird durch Wasserstoff zu Kupfer und Wasser reduziert. In der Praxis kann beides kombiniert werden: physikalisches Verdrängen von O2 mit Inertgas und anschließende chemische Reduktion.

Anwendungen finden sich in der Metallherstellung (Vermeidung von Oxidation während Schmelzen und Formgebung), in der Steril- bzw. Haltbarkeitslogistik (Verdrängung von Luftsauerstoff in Verpackungen durch Inertgas oder Sauerstoffabsorber) sowie in der Labor- und Synthesebildung, wo eine reduzierte oder kontrollierte Umgebung erforderlich ist. In der Wasseraufbereitung können chemische Oxidationsmittel oder Reduktionsmittel eingesetzt werden, um gelösten Sauerstoff zu entfernen oder zu verbrauchen.

Messgrößen umfassen den Sauerstoffpartialdruck und O2-Sensoren. Eine vollständige Verdrängung ist oft schwierig zu erreichen; Rest-O2-Mengen können vom Systemvolumen, von Mischungen und von Materialoberflächen abhängen.

Siehe auch: Inertgasatmosphäre, Reduktion, Oxidation, Sauerstoffabsorber.