capacity. Obviously, these two characteristics have an effect on mass exchange processes, 
but not only them. Among the influential parameters are the chemical composition of the 
liquid phase, viscosity, surface tension, temperature and, finally, hydrostatic pressure. 
Since the height of the liquid phase can reach ten meters or more, this means the 
proportionality of the maximum hydrostatic pressures in the medium and atmospheric 
pressures. However, even in the case of lower hydrostatic pressures, there are some 
features in mass transfer processes. Manifestations of such features are related to the 
following. 

Continuous aeration of media with aerobic processes leads to a rapid saturation of 

nitrogen. Oxygen, as a component of the air, has a fluid concentration in the presence of 
the consumer, the magnitude of which depends on its ratio in the matter balance. 
Additionally, oxygen is a gas with limited solubility, so medium saturation is unlikely and 
inexpedient. For low-dissolution gases, the main resistance of the mass transfer is 
considered to be in liquid films on the phase separation surfaces, which occurs at the 
molecular level of interaction with other flows, including nitrogen flows. 

It is possible to calculate that the N

2

 saturation level 

is stabilized on average in the first approximation. 
However, the mass transfer of nitrogen at the molecular 
level is present and occurs in two directions due to 
hydrostatic pressures even in the state of thermodynamic 
equilibrium. The latter is governed by Henry's law, which 
means that saturation constant is directly proportional to 
the partial pressure of nitrogen in the gas phase (Fig. 3). 
The data presented in Table 1 [3] supports the peculiarities 
of such mass transfer. 

Compressed air is delivered to gas distributing 

devices with pressures exceeding the hydrostatic 
pressure, which means that the partial pressure of 

nitrogen in the newly formed gas phase provides the direction of N

2

 from the bubble 

through the phase separation surface into the medium. 

Table 1 Mass solubility of gases in water (kg/m3) where partial pressure of nitrogen 

is 0.078 and oxygen is 0.021 MPa 

Gas 

Temperature, °C 

0 

5 

10 

15 

20 

25 

30 

40 

Nitrogen 

0.0229 

0.00204 

0.0182 

0.0164 

0.0151 

0.014 

0.0131 

0.0115 

Oxygen 

0.0147 

0.0129 

0.0114 

0.0102 

0.0093 

0.00848 

0.00783 

0.00626 

 
This data corresponds to partial pressures of nitrogen and oxygen with total pressure 

of 0.1 MPa, which makes it possible to make a corresponding calculation for hydrostatic 
pressures of 0.01; 0.02; 0.03; 0.04; 0.05; 0.06; 0.07; 0.08; 0.09 and 0.10 MPa, which 

N

2 

N

2 

N

2 

О

2 

О

2 

О

2 

О

2 

N

2 

N

2 

N

2 

N

2 

О

2 

О

2 

О

2 

О

2 

Figure 3. Schematic of the 

direction of nitrogen and oxygen 

flow interaction with bubbles 

 Р

2

=Р

0 

 Р

1

=Р

0

+ρgh 

h

 

N

2 

…

 

- 1786 -