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如何生产或提取出高纯氦气?
高纯氦气的生产或提取方法主要有以下几种。
一是分离法,中常含有一定量氦气,先将净化处理,去除杂质,再通过低温冷凝等技术,利用氦气沸点低(约 -269℃)的特性,使其与其他组分分离,随后多次精馏提纯得到高纯氦气。
二是空气分离法,不过空气中氦气含量(约 5.2ppm),需大规模空气分离,经深冷、吸附、膜分离等多步组合工艺,逐步富集氦气并提纯。
此外,对于一些性矿物衰变产生的氦气,可收集后采用精密提纯手段,去除性杂质等,终满足不同领域对高纯氦气纯度的严苛要求。
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高纯氦气的制备是一项复杂且精细的工程,涉及多种技术与严格的工艺控制。
目前,工业上主要采用低温精馏法来制取高纯氦气。这一方法基于氦气与其他气体在沸点上的显著差异,将含有氦气的混合气体在极低温度下进行精馏分离。
先是原料气经过预处理,去除其中的大部分杂质,如水分、二氧化碳等。然后,进入低温精馏塔,在准确控制的温度和压力条件下,氦气逐渐从塔顶富集并被分离出来。
然而,要获得高纯氦气,仅靠低温精馏法还远远不够。后续还需要一系列的纯化步骤,如吸附、催化反应等。吸附过程利用特殊的吸附剂材料,去除氦气中残留的微量杂质气体,如氧气、氮气、氢气等。催化反应则用于将某些难以通过吸附去除的杂质转化为易于分离的物质。
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高纯氦气在使用过程中,如果发生泄漏会有哪些安全隐患?
高纯氦气在使用过程中发生泄漏存在一定安全隐患。
先是,氦气泄漏会置换空气中的氧气,在封闭空间内可能导致人员窒息。因为氦气本身是惰性气体,不会支持呼吸,当氦气浓度过高时,氧气浓度相对降低,人体会因缺氧而出现头晕、呼吸困难甚至昏迷等症状。
其次,在一些对气体环境要求严格的场所,如实验室或电子工业生产车间,氦气泄漏可能会影响实验结果或产品质量。并且,在有火源的附近,大量泄漏的氦气会迅速扩散,改变局部气体组成,虽然氦气不可燃,但可能会干扰正常的燃烧环境。
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