Πώς διαχωρίζετε τις ουσίες στον αέρα;
1. Υγροποίηση
* Πώς λειτουργεί: Ο αέρας ψύχεται σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες (κάτω από -196 ° C ή -321 ° F). Σε αυτές τις θερμοκρασίες, τα αέρια στον αέρα συμπυκνώνονται σε υγρά.
* Γιατί λειτουργεί: Τα διαφορετικά αέρια έχουν διαφορετικά σημεία βρασμού. Με τη μείωση της θερμοκρασίας, αναγκάζετε τα αέρια να αλλάξουν την κατάσταση, επιτρέποντάς τους να χωριστούν με βάση τα σημεία βρασμού τους.
* διαδικασία:
* συμπίεση: Ο αέρας είναι συμπιεσμένος, ο οποίος αυξάνει τη θερμοκρασία του.
* Ψύξη: Στη συνέχεια, ο συμπιεσμένος αέρας ψύχεται χρησιμοποιώντας ψυκτικό μέτρο. Αυτό μειώνει τη θερμοκρασία έως ότου ο αέρας αρχίσει να υγροποιεί.
* κλασματική απόσταξη: Ο υγροποιημένος αέρας διέρχεται από μια κλασματική στήλη απόσταξης. Αυτή η στήλη έχει διαφορετικές ζώνες θερμοκρασίας, επιτρέποντας διαφορετικά εξαρτήματα να συμπυκνώνονται και να διαχωρίζονται.
2. Διαχωρισμός μεμβράνης
* Πώς λειτουργεί: Ο αέρας διέρχεται μέσω ημιεπερισμένης μεμβράνης. Αυτή η μεμβράνη επιτρέπει σε ορισμένα αέρια να περάσουν ενώ εμποδίζουν τους άλλους.
* Γιατί λειτουργεί: Η μεμβράνη έχει σχεδιαστεί για να επιτρέπει επιλεκτικά τη διέλευση συγκεκριμένων αερίων με βάση το μέγεθος και τις ιδιότητές τους. Για παράδειγμα, μια μεμβράνη μπορεί να επιτρέψει στο οξυγόνο να περάσει κατά τη διατήρηση του αζώτου.
* διαδικασία: Ο αέρας πιέζει και αναγκάζεται μέσω της μεμβράνης. Διαφορετικά αέρια διαπερνούν με διαφορετικούς ρυθμούς, με αποτέλεσμα τον διαχωρισμό των εξαρτημάτων.
3. Προσρόφηση
* Πώς λειτουργεί: Ο αέρας περνά πάνω από ένα υλικό που προσροφά επιλεκτικά (δεσμεύει) ορισμένα αέρια.
* Γιατί λειτουργεί: Διαφορετικά αέρια έχουν ποικίλες συγγένειες για το προσροφητικό υλικό. Ορισμένα αέρια θα δεσμεύονται πιο έντονα από άλλα.
* διαδικασία: Ο αέρας διέρχεται από ένα κρεβάτι προσροφητικού υλικού (όπως ο ενεργός άνθρακας). Το προσροφητικό υλικό καταγράφει συγκεκριμένα αέρια, αφήνοντας τα υπόλοιπα αέρια να περάσουν.
4. Χημική απορρόφηση
* Πώς λειτουργεί: Ο αέρας διέρχεται μέσω υγρού διαλύματος που αντιδρά χημικά με συγκεκριμένα αέρια.
* Γιατί λειτουργεί: Ορισμένα υγρά αντιδρούν με συγκεκριμένα αέρια, αφαιρώντας τα από το ρεύμα αέρα.
* διαδικασία: Ο αέρας είναι φουσκωμένος μέσω ενός διαλύματος που αντιδρά με ένα συγκεκριμένο συστατικό αερίου (όπως το CO2). Το αέριο απορροφάται και απομακρύνεται από τον αέρα.
συχνά διαχωρισμένα εξαρτήματα στον αέρα
* αζώτου (N2): Που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή, ως αδρανή ατμόσφαιρα και στα λιπάσματα.
* οξυγόνο (o2): Χρησιμοποιείται σε νοσοκομεία, βιομηχανικές διαδικασίες και καύσιμα πυραύλων.
* Argon (AR): Χρησιμοποιείται στη συγκόλληση, τον φωτισμό και ως αδρανή ατμόσφαιρα.
* διοξείδιο του άνθρακα (CO2): Χρησιμοποιείται σε ανθρακούχα ποτά, ως κατασταλτικό πυρκαγιάς, και στην παραγωγή ξηρού πάγου.
Βασικά σημεία
* Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό του αέρα εξαρτάται από τα επιθυμητά εξαρτήματα και την κλίμακα της λειτουργίας.
* Η κλασματική απόσταξη είναι η πιο συνηθισμένη βιομηχανική μέθοδος για τον διαχωρισμό του αέρα στα κύρια συστατικά της.
* Ο διαχωρισμός μεμβράνης είναι μια πιο αποτελεσματική και μέθοδος εξοικονόμησης ενέργειας για εφαρμογές μικρότερης κλίμακας.
* Η χημική απορρόφηση χρησιμοποιείται συχνά για την απομάκρυνση συγκεκριμένων ρύπων από τον αέρα.
