Πώς διαχωρίζετε το μείγμα αζώτου και οξυγόνου;
1. Κλασματική απόσταξη:
* Αρχή: Αυτή είναι η πιο συνηθισμένη βιομηχανική μέθοδος. Βασίζεται στη διαφορά στα σημεία βρασμού μεταξύ του αζώτου (77 K) και του οξυγόνου (90 K).
* διαδικασία: Το μίγμα ψύχεται σε πολύ χαμηλή θερμοκρασία (κάτω από -196 ° C). Καθώς η θερμοκρασία πέφτει πρώτα, οι υγρές αζώτου πρώτα. Το υγρό άζωτο συλλέγεται, αφήνοντας πίσω του οξυγόνου στην αέρια φάση. Αυτή η διαδικασία μπορεί να επαναληφθεί για να αυξήσει την καθαρότητα και των δύο αερίων.
2. Διαχωρισμός μεμβράνης:
* Αρχή: Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί ημιεπερισμένες μεμβράνες που επιτρέπουν στο άζωτο να περάσει πιο εύκολα από το οξυγόνο.
* διαδικασία: Το μείγμα αερίου διέρχεται από τη μεμβράνη και το άζωτο διαχέεται γρηγορότερα, δημιουργώντας ένα ρεύμα εμπλουτισμένο στο άζωτο από τη μία πλευρά και ένα ρεύμα εμπλουτισμένο σε οξυγόνο από την άλλη.
3. Κρυογονική προσρόφηση:
* Αρχή: Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί την ικανότητα ορισμένων υλικών (όπως οι ζεόλιθοι) στην προσρόφηση αερίων σε χαμηλές θερμοκρασίες.
* διαδικασία: Το μείγμα αερίου ψύχεται σε χαμηλή θερμοκρασία και διέρχεται από ένα προσροφητικό κρεβάτι. Το προσροφητικό δεσμεύεται επιλεκτικά με το οξυγόνο, αφήνοντας το άζωτο να περάσει. Το προσροφημένο οξυγόνο μπορεί αργότερα να απελευθερωθεί με θέρμανση του προσροφητικού.
4. Προσρόφηση ταλάντευσης πίεσης (PSA):
* Αρχή: Παρόμοια με την κρυογονική προσρόφηση αλλά χρησιμοποιεί αλλαγές πίεσης για να διαχωρίσει τα αέρια.
* διαδικασία: Το μείγμα διέρχεται από ένα προσροφητικό κρεβάτι σε υψηλή πίεση, προκαλώντας την προσροφητική προσροφημένη οξυγόνο. Στη συνέχεια, η πίεση μειώνεται, απελευθερώνοντας το προσροφημένο οξυγόνο. Αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διαχωρισμούς μικρότερης κλίμακας.
5. Χημική απορρόφηση:
* Αρχή: Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί χημικές ουσίες που αντιδρούν κατά προτίμηση με ένα από τα αέρια.
* διαδικασία: Το μείγμα αερίου διέρχεται από ένα διάλυμα μιας χημικής ουσίας που αντιδρά με οξυγόνο, όπως ένα διάλυμα αμίνης. Το οξυγόνο απομακρύνεται από το μίγμα, αφήνοντας πίσω του άζωτο.
Επιλέγοντας την καλύτερη μέθοδο
Η καλύτερη μέθοδος διαχωρισμού εξαρτάται από παράγοντες όπως:
* Κλίμακα παραγωγής: Η κλασματική απόσταξη είναι ιδανική για παραγωγή μεγάλης κλίμακας.
* Απαιτήσεις καθαρότητας: Ορισμένες μέθοδοι επιτυγχάνουν υψηλότερη καθαρότητα από άλλες.
* Κόστος: Οι διαφορετικές μέθοδοι έχουν διαφορετικό κόστος που συνδέεται με αυτές.
* κατανάλωση ενέργειας: Ορισμένες μέθοδοι είναι πιο ενεργειακές από άλλες.
Για παράδειγμα, η κλασματική απόσταξη είναι η πιο συνηθισμένη βιομηχανική μέθοδος για την παραγωγή μεγάλης κλίμακας αζώτου και οξυγόνου, ενώ το PSA χρησιμοποιείται συχνά για εφαρμογές μικρότερης κλίμακας.
