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(chǎng)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?cái)y帶樣品通過(guò)色譜柱,保證分離和檢測(cè)的準(zhǔn)確性,從而助力對(duì)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(guò)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(duì)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(duì)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(duì)雜質(zhì)氣體(如氮?dú)狻⒀鯕?、二氧化碳等)有較強(qiáng)的吸附能力,而對(duì)氦氣吸附較弱。當(dāng)混合氣體通過(guò)裝有吸附劑的吸附塔時(shí),雜質(zhì)氣體被吸附在吸附劑表面,氦氣則順利通過(guò)。
隨后通過(guò)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(guò)多個(gè)吸附塔循環(huán)進(jìn)行吸附 - 解吸過(guò)程,不斷去除雜質(zhì),然后得到高純氦氣。
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