वायु का भिन्नात्मक आसवन क्या है?

पृथ्वी के वायुमंडल में हवा में नाइट्रोजन (78 प्रतिशत), ऑक्सीजन (21 प्रतिशत), आर्गन (0.93 .) है प्रतिशत), कार्बन डाइऑक्साइड (0.038 प्रतिशत) और जल वाष्प और अन्य महान सहित अन्य ट्रेस गैसें गैसें वैज्ञानिक फिल्टर का उपयोग करके या हवा को ठंडा करके हवा से ट्रेस गैसों को निकाल सकते हैं। उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड -79 डिग्री सेल्सियस (-110 डिग्री फारेनहाइट) पर एक ठोस में बदल जाता है। हवा के नमूने को उसके प्राथमिक घटकों - नाइट्रोजन और ऑक्सीजन में अलग करने के लिए - उन्हें ठंडा करना पड़ता है हवा काफी अधिक, −200 °C (−328 °F) तक, जो लगभग सतह जितनी ठंडी है प्लूटो। इस प्रक्रिया को तरल वायु या क्रायोजेनिक आसवन के भिन्नात्मक आसवन के रूप में जाना जाता है। इसके लिए एक वायु पृथक्करण इकाई की आवश्यकता होती है जो पानी को शुद्ध करने के लिए उपयोग की जाने वाली पारंपरिक आसवन ट्यूब के विपरीत नहीं है।

प्रत्येक गैस का एक विशिष्ट क्वथनांक होता है, जिसे उस तापमान के रूप में परिभाषित किया जाता है जिस पर वह एक तरल से गैस में बदल जाता है। यदि आपके पास गैसों का एक यादृच्छिक नमूना है, तो आप नमूने को धीरे-धीरे ठंडा करके अलग कर सकते हैं जब तक कि प्रत्येक घटक गैस तरल न हो जाए। द्रवीकृत यौगिक संग्रह पात्र के तल में गिर जाता है। सभी तरल को पुनः प्राप्त करने के बाद, शीतलन तब तक जारी रहता है जब तक कि तापमान अगले यौगिक के क्वथनांक तक नहीं गिर जाता है और यह तरल हो जाता है। कुछ यौगिक, जैसे कार्बन डाइऑक्साइड, कभी द्रवित नहीं होते हैं। इसके बजाय, वे सीधे ठोस में बदल जाते हैं, जिन्हें तरल पदार्थों की तुलना में पुनः प्राप्त करना आसान होता है।

एक वायु पृथक्करण इकाई को अक्सर ऑक्सीजन या नाइट्रोजन जनरेटर कहा जाता है, क्योंकि इसका उद्देश्य हवा से इनमें से एक या दोनों तत्वों को निकालना है। आसवन प्रक्रिया में, हवा को पहले एक फिल्टर के माध्यम से पारित किया जाता है जो सभी जल वाष्प को अवशोषित करता है। फिर शीतलन प्रक्रिया शुरू होती है। इसमें टर्बाइनों और उच्च-ऊर्जा प्रशीतन प्रणालियों का उपयोग शामिल है। कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य ट्रेस गैसें तब बाहर निकलती हैं जब तापमान उनके प्रत्येक उच्च बनाने की क्रिया या क्वथनांक तक पहुँच जाता है। उच्च बनाने की क्रिया एक ठोस से सीधे गैस में अवस्था परिवर्तन का वर्णन करती है।

जब तापमान −200 °C तक पहुँच जाता है, तो तरल मिश्रण को एक ट्यूब के माध्यम से एक बर्तन में डाला जाता है जो नीचे (−185 °C) से थोड़ा ऊपर (−190 °C) से थोड़ा गर्म होता है। ऑक्सीजन −183 °C पर द्रवित हो जाता है, इसलिए यह फ्लास्क से नीचे की ओर एक ट्यूब के माध्यम से बहता है। हालाँकि, नाइट्रोजन वापस गैस में बदल जाती है, क्योंकि इसका क्वथनांक -196 ° C होता है। यह फ्लास्क के शीर्ष से जुड़ी एक ट्यूब के माध्यम से बहता है।

भिन्नात्मक आसवन द्वारा गैसों को अलग करना हवा से ऑक्सीजन या नाइट्रोजन उत्पन्न करने का एकमात्र तरीका नहीं है। एक झिल्ली जनरेटर अर्धपारगम्य, खोखले-फाइबर झिल्ली की एक प्रणाली का उपयोग करता है जो बड़े अणुओं को अवरुद्ध करते हुए संपीड़ित हवा के नमूने में छोटे अणुओं को पारित करने की अनुमति देता है। इस प्रकार की प्रणाली 95 और 99.5 प्रतिशत के बीच शुद्धता के साथ नाइट्रोजन उत्पन्न कर सकती है। एक अन्य प्रकार की निष्कर्षण विधि में, संपीड़ित हवा को कार्बन आणविक चलनी के माध्यम से दबाव में चक्रित किया जाता है जो ऑक्सीजन को बरकरार रखती है और इसे हवा से हटा देती है। जो नाइट्रोजन बची है उसकी शुद्धता 95 से 99.9995 प्रतिशत के बीच हो सकती है।