高純氦氣在科研領(lǐng)域有哪些具體應(yīng)用?
在科研領(lǐng)域,高純氦氣有諸多重要應(yīng)用。
在超導(dǎo)研究中,許多超導(dǎo)材料需要在極低溫度下才能展現(xiàn)超導(dǎo)特性,高純氦氣可用于冷卻超導(dǎo)磁體,為磁共振成像(MRI)設(shè)備等提供穩(wěn)定的超導(dǎo)環(huán)境,幫助產(chǎn)生強(qiáng)磁場以獲得清晰的人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。
在氣相色譜分析中,高純氦氣常作為載氣。它化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、擴(kuò)散系數(shù)小,能夠有效地攜帶樣品通過色譜柱,保證分離和檢測的準(zhǔn)確性,從而助力對復(fù)雜有機(jī)化合物等物質(zhì)成分的分析研究。
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高純氦氣的主要制備工藝有哪些,各自有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?
高純氦氣的主要制備工藝包括冷凝法、空分法、氫液化法和高純氦法。
冷凝法通過預(yù)處理、粗氦制取及精制等工序制得高純氦氣,但工藝復(fù)雜。
空分法從空氣中提取粗氦、混合氣,再純化得高純氦氣,成本相對較低。
氫液化法從合成氨尾氣中提取氦氣,適用于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。
高純氦氣則將已提純的氦氣進(jìn)一步純化,以制得更高純度的氦氣,但成本較高。
制備高純氦氣各種方法各有優(yōu)缺點(diǎn),需根據(jù)生產(chǎn)需求選擇合適的工藝。
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變壓吸附法生產(chǎn)高純氦氣的原理是什么?
變壓吸附法生產(chǎn)高純氦氣主要基于吸附劑對不同氣體的吸附選擇性和壓力變化的影響。
吸附劑表面存在許多活性位點(diǎn),在一定壓力下,對雜質(zhì)氣體(如氮?dú)?、氧氣、二氧化碳等)有較強(qiáng)的吸附能力,而對氦氣吸附較弱。當(dāng)混合氣體通過裝有吸附劑的吸附塔時,雜質(zhì)氣體被吸附在吸附劑表面,氦氣則順利通過。
隨后通過降低壓力,被吸附的雜質(zhì)氣體從吸附劑表面解吸,使吸附劑得以再生。通過多個吸附塔循環(huán)進(jìn)行吸附 - 解吸過程,不斷去除雜質(zhì),然后得到高純氦氣。
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