Mis on õhu murdosa destilleerimine?

Maa atmosfääri õhk koosneb lämmastikust (78 protsenti), hapnikust (21 protsenti), argoonist (0,93 protsent), süsinikdioksiid (0,038 protsenti) ja muud jäljendgaasid, sealhulgas veeaur ja muud väärismetallid gaasid. Teadlased saavad õhust jälgi eraldada, kasutades filtreid või õhku jahutades. Näiteks muutub süsinikdioksiid tahkeks temperatuuril –79 ° C (–110 ° F). Õhuproovi eraldamiseks peamisteks komponentideks - lämmastikuks ja hapnikuks - peavad need jahtuma õhku oluliselt rohkem, kuni –200 ° C (–328 ° F), mis on peaaegu sama külm kui Pluuto. Protsessi tuntakse vedela õhu fraktsioneeriva destilleerimise või krüogeense destilleerimisena. See nõuab õhueraldusüksust, mis ei erine tavalisest destilleerimistorust, mida kasutatakse vee puhastamiseks.

Igal gaasil on iseloomulik keemistemperatuur, mis on määratletud temperatuurina, mille juures see muundub vedelikust gaasiks. Kui teil on juhuslik gaasiproov, saate need eraldada, jahutades proovi järk-järgult, kuni iga gaasikomponent on vedel. Vedeldatud ühend langeb kogumisanuma põhja. Pärast kogu vedeliku väljavõtmist jätkatakse jahutamist, kuni temperatuur langeb järgmise ühendi keemistemperatuurini ja see vedelaks muutub. Mõned ühendid, näiteks süsinikdioksiid, ei vedeleks kunagi. Selle asemel muutuvad nad otse tahketeks aineteks, mida on kergem kätte saada kui vedelikke.

Õhueraldusüksust nimetatakse sageli hapniku- või lämmastikugeneraatoriks, kuna selle eesmärk on õhust eraldada üks või mõlemad neist elementidest. Destilleerimisprotsessis lastakse õhk kõigepealt läbi filtri, mis neelab kogu veeauru. Seejärel algab jahutusprotsess. See hõlmab turbiinide ja suure energiaga külmutussüsteemide kasutamist. Süsinikdioksiid ja muud jälgi gaasid settivad, kui temperatuur saavutab nende sublimatsiooni- või keemistemperatuuri. Sublimatsioon kirjeldab oleku muutumist otse tahkest ainest gaasiks.

Kui temperatuur jõuab –200 ° C-ni, juhitakse veeldatud segu läbi toru anumasse, mis on põhjas veidi soojem (–185 ° C) kui üleval (–190 ° C). Hapnik vedeleb temperatuuril –183 ° C, nii et see voolab kolbist välja põhjas oleva toru kaudu. Lämmastik muutub aga uuesti gaasiks, kuna selle keemistemperatuur on –196 ° C. See voolab läbi kolvi ülaosaga ühendatud toru.

Gaaside eraldamine fraktsioneeriva destilleerimise teel ei ole ainus viis õhust hapniku või lämmastiku tekitamiseks. Membraanigeneraator kasutab poolläbilaskvate õõneskiudmembraanide süsteemi, mis võimaldab suruõhu proovis väiksematel molekulidel läbida, blokeerides samas suuremad. Seda tüüpi süsteem võib genereerida lämmastikku puhtusega 95–99,5 protsenti. Teist tüüpi ekstraheerimismeetodi korral juhitakse suruõhk rõhu all läbi süsiniku molekulaarsõela, mis hoiab hapnikku kinni ja eemaldab selle õhust. Järelejäänud lämmastiku puhtus võib olla 95–99,9995 protsenti.