Πώς θα μπορούσατε να διαχωρίσετε τρία αέρια;
1. Κλασματική απόσταξη:
* καλύτερο για: Αέρια με σημαντικά διαφορετικά σημεία βρασμού.
* Πώς λειτουργεί: Το μείγμα αερίου ψύχεται και συμπιέζεται για να υγροποιήσει τα συστατικά. Το μίγμα στη συνέχεια θερμαίνεται αργά, προκαλώντας το συστατικό με το χαμηλότερο σημείο βρασμού για να εξατμιστεί πρώτα. Αυτός ο ατμός συλλέγεται, συμπυκνώνεται και διαχωρίζεται. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται για τα υπόλοιπα εξαρτήματα.
* Παράδειγμα: Διαχωρίζοντας ένα μίγμα αζώτου, οξυγόνου και αργού.
2. Συμπύκνωση:
* καλύτερο για: Αέρια με πολύ διαφορετικές θερμοκρασίες συμπύκνωσης.
* Πώς λειτουργεί: Το μείγμα αερίου ψύχεται μέχρις ότου ένα ή περισσότερα συστατικά συμπυκνώσουν σε ένα υγρό. Το υπόλοιπο αέριο μπορεί να συλλεχθεί ξεχωριστά.
* Παράδειγμα: Διαχωρισμός υδρατμών από τον αέρα.
3. Προσρόφηση:
* καλύτερο για: Τα αέρια που προτιμούν κατά προτίμηση προσροφούνται από ένα στερεό υλικό.
* Πώς λειτουργεί: Το μείγμα αερίου διέρχεται από ένα κρεβάτι προσροφητικού υλικού. Ορισμένα εξαρτήματα προσροφούνται πιο έντονα από άλλα. Τα προσροφημένα εξαρτήματα μπορούν στη συνέχεια να αποκατασταθούν (απελευθερώνονται) χρησιμοποιώντας αλλαγές θερμότητας ή πίεσης.
* Παράδειγμα: Διαχωρισμός διοξειδίου του άνθρακα από ένα μείγμα χρησιμοποιώντας ενεργό άνθρακα.
4. Μεμβράνες:
* καλύτερο για: Αέρια με διαφορετικές διαπερατότητες μέσω υλικού μεμβράνης.
* Πώς λειτουργεί: Το μείγμα αερίου διέρχεται από μια μεμβράνη που επιτρέπει σε ορισμένα αέρια να περάσουν πιο εύκολα από άλλα. Το αέριο που διαπερνά συλλέγονται στην άλλη πλευρά της μεμβράνης.
* Παράδειγμα: Διαχωρισμός οξυγόνου από άζωτο χρησιμοποιώντας πολυμερή μεμβράνη.
5. Χρωματογραφία:
* καλύτερο για: Διαχωρίζοντας τα αέρια με λεπτές διαφορές στις ιδιότητές τους.
* Πώς λειτουργεί: Το μείγμα αερίου διέρχεται μέσω μιας στήλης που περιέχει μια στατική φάση. Τα συστατικά του μείγματος αλληλεπιδρούν διαφορετικά με τη στατική φάση, προκαλώντας τα να ταξιδεύουν με διαφορετικούς ρυθμούς. Αυτό επιτρέπει τον διαχωρισμό.
* Παράδειγμα: Διαχωρισμός διαφορετικών υδρογονανθράκων χρησιμοποιώντας αερίου χρωματογραφία.
6. Χημική απορρόφηση:
* καλύτερο για: Τα αέρια που αντιδρούν εύκολα με ένα συγκεκριμένο χημικό αντιδραστήριο.
* Πώς λειτουργεί: Το μείγμα αερίου διέρχεται από ένα διάλυμα που περιέχει μια χημική ουσία που αντιδρά με το αέριο στόχου. Στη συνέχεια αφαιρείται το προϊόν της αντίδρασης, αφήνοντας τα άλλα αέρια.
* Παράδειγμα: Αφαίρεση του διοξειδίου του άνθρακα από ένα μείγμα αερίου χρησιμοποιώντας ένα διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου.
Επιλέγοντας την καλύτερη μέθοδο:
Η επιλογή της μεθόδου εξαρτάται από τα συγκεκριμένα αέρια, τις ιδιότητές τους και την επιθυμητή καθαρότητα των χωριστών συστατικών. Εξετάστε παράγοντες όπως:
* Σημεία βρασμού
* Θερμοκρασίες συμπύκνωσης
* Χαρακτηριστικά προσρόφησης
* Διαπερατότητες
* Χημική αντιδραστικότητα
Σημαντική σημείωση: Μερικοί συνδυασμοί αερίων ενδέχεται να απαιτούν μια διαδικασία πολλαπλών βημάτων, συνδυάζοντας διαφορετικές τεχνικές διαχωρισμού για αποτελεσματικό διαχωρισμό.
