Sisu
- Kuidas toimib gaaside eraldamine fraktsioonilise destilleerimise teel
- Vedelõhu fraktsionaalne destilleerimine
- Muud õhu eraldusüksuste tüübid
Maa atmosfääri õhk koosneb lämmastikust (78 protsenti), hapnikust (21 protsenti), argoonist (0,93 protsenti), süsinikdioksiidist (0,038 protsenti) ja muudest gaasidest, sealhulgas veeaurust ja muudest väärisgaasidest. Teadlased saavad filtrist õhku eraldada või õhku jahutada. Näiteks süsinikdioksiid muutub temperatuuril –79 ° C (–110 ° F) tahkeks aineks. Õhuproovi eraldamiseks selle põhikomponentideks - lämmastikuks ja hapnikuks - peavad nad õhku oluliselt jahutama, kuni temperatuurini –200 ° C (–328 ° F), mis on peaaegu sama külm kui Pluuto pind. Protsessi nimetatakse vedela õhu fraktsionaalseks destilleerimiseks või krüogeenseks destilleerimiseks. See nõuab õhueraldusüksust, mis ei erine tavalisest vee puhastamiseks kasutatavast destilleerimistorust.
Kuidas toimib gaaside eraldamine fraktsioonilise destilleerimise teel
Igal gaasil on iseloomulik keemistemperatuur, mida määratletakse temperatuurina, mille juures see muundub vedelikust gaasiks. Kui teil on juhuslik gaasiproov, saate neid eraldada, jahutades proovi järk-järgult, kuni iga komponentgaas vedelikub. Vedeldatud ühend kukub kogumisanuma põhja. Pärast kogu vedeliku kogumist jätkatakse jahutamist, kuni temperatuur langeb järgmise ühendi keemistemperatuurini ja see likvideeritakse. Mõned ühendid, näiteks süsinikdioksiid, ei vedeldu kunagi. Selle asemel muutuvad nad otse tahketeks aineteks, mida on kergem kätte saada kui vedelikke.
Vedelõhu fraktsionaalne destilleerimine
Õhueraldusüksust nimetatakse sageli hapniku või lämmastiku generaatoriks, kuna selle eesmärk on õhust üks või mõlemad neist elementidest välja tõmmata. Destilleerimisprotsessis juhitakse õhk kõigepealt läbi filtri, mis neelab kogu veeauru. Siis algab jahutusprotsess. See hõlmab turbiinide ja suure energiatarbega jahutussüsteemide kasutamist. Süsinikdioksiid ja muud jäljendusgaasid settivad välja, kui temperatuur jõuab nende sublimatsiooni või keemistemperatuurini. Sublimatsioon kirjeldab oleku muutumist tahkest materjalist gaasiks.
Kui temperatuur jõuab –200 ° C, juhitakse vedeldatud segu anumasse, mille põhjas on veidi soojem (–185 ° C) kui ülaosas (–190 ° C). Hapnik vedeldub temperatuuril –183 ° C, nii et see voolab kolbist läbi põhjas oleva toru. Lämmastik muutub aga taas gaasiks, kuna selle keemistemperatuur on –196 ° C. See voolab välja läbi kolvi ülaosaga ühendatud toru.
Muud õhu eraldusüksuste tüübid
Gaaside eraldamine fraktsionaalse destilleerimisega ei ole ainus viis hapniku või lämmastiku saamiseks õhust. Membraanigeneraator kasutab poolläbilaskvate õõneskiudude membraanide süsteemi, mis võimaldab suruõhuproovis väiksematel molekulidel liikuda, blokeerides samal ajal suuremad. Seda tüüpi süsteem võib genereerida lämmastikku puhtusega vahemikus 95 kuni 99,5 protsenti. Teise tüüpi ekstraheerimismeetodi korral toimub suruõhu tsükkel rõhu all läbi süsiniku molekulaarsõela, mis säilitab hapniku ja eemaldab selle õhust. Järelejäänud lämmastiku puhtus võib olla vahemikus 95 kuni 99,9995 protsenti.