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第六章 气体净化及气氛控制 6.1 几种常用气体的特征及其制取方法 6.2 常用气体的净化方法 6.3 混合气体的配制 6.4 气体的储存及安全使用 6.1几种常用气体的特征及其制取方法 6.1.1 氮气 氮气,分子式N ,常温常压下是无色、无味的气体,常压下, 2 氮气可以微溶于水，也可以溶于多种有机溶剂 。 氮气主要分布在地球表面的大气层中,它在大气中的体积百分比 约为78 ％,另外在地层 中也蕴藏有氮气氮气是一种重要的物质, 在化学工业、电子工业、生物工程、食品工业和科学研究等领 域中有着广泛的应用,特别是在合成氨工业中,它是取之不尽的 原料.  氮气的制备方法 (1)空气分离法制备 工业主要采取低温精馏法(cryogenic distillation method)从空气中 分离回收氮气。近年来采用变压吸附法( pressure swing adsorption)和膜分离法( membrane separation method),分离空气 制氮的装臵逐渐增多。 变压吸附法具有设备简单、操作方便、投资省等优点。 膜分离制氮法是20世纪80年代新兴的高科技技术,虽然起步较晚, 但发展很快,它的流程更加简单、装臵紧凑、操作简便、启动速度 低、能耗低、寿命长、运行稳定可靠,越来越受到关注。 图6- 1 变压吸附法制氮系统 图6-2 膜分离法制氮系统 图6-3 膜分离法制氮流程图 (2)化学法制氮 A 燃烧法 加压空气与可燃性气体按比例混合，进入燃烧室燃烧， 生成CO 、H O、少量的CO和H ，氮不参与反应. 2 2 2 该法除杂质即可得纯氮。不过这种方法一般已不用。 B 氨热分解法 在600℃、101～1515kPa的条件下,在钯催化剂存在 ,配入适量空气燃烧除去氢即得纯氮. . C 叠氮化钠 （NaN ）热分解 实验室中制取少量的高纯氮可采用此 3 275℃以上温度，NaN 分解成Na和N 。 3 2 (3)高纯氮的制取 钢瓶装的氮气一般都是由液态空气精馏制得,纯度都在99.9 ％以上。 质量好的氮气纯度可达99.999 ％. 有害杂质主要有H 、O 、CO、CO 和H O 2 2 2 2 净化方法 ：H O和CO 可以用分子筛吸附法脱除。 2 2 H 和CO可用催化法脱除。 2 微量O 的脱除可采用402型高效脱氧剂。 2 另外,一种称为PEN型的高效脱氧剂成功地应用于大规模工业生产。 PEN型脱氧剂强度高,使用温度为常温～200℃,再生温度250～350℃, 在450℃不烧结,不失活,脱氧深度为0.1 ×10-6,使用寿命长达5年。 6.1.2 氧气 (1) 氧气的物理性质 无色,无味; 密度 1.43g/L，微溶于水，顺磁性气体  (2) 氧气的化学性质 氧是最活泼的元素之一,除氦、氖和氩等稀有气体和一些不活泼金 属外,氧几乎能同所有的元素形成化合物。  除O 外, 自然界还存在氧的二种同素异形体，即O ,O ,臭氧(O )是 2 3 4 3 比氧气(O )更强的氧化剂,能在温和的条件下进行反应。 2