如何从空气中提取氖、氦气?

氦气摩尔质量~

氦气，是一种稀有气体，英文名为Helium，元素符号为He，原子序数2。[1]为无色无味的惰性气体，化学性质不活泼，一般状态下很难和其它物质发生反应。[2]

历史沿革
氦气是仅次于氢气的宇宙中含量第二的元素，占星系星体大约24%的质量。天文学家让森（Pierre Jules cesar Janssen）和洛克耶（Joseph Norman Lockyer）在1868年观察到一条太阳光中的未知特征谱线而发现的。但是一直到1895年，英国化学家拉姆齐（William Ramsay）爵士才在一个富含铀的放射性矿脉中发现地球上也有氦。1903年，美国的天然气油田中发现了大量的氦。[4]
理化性质
常温下，氦气是一种极轻的无色、无臭、无味的单原子气体。是所有气体中最难液化的，是不能在标准大气压下固化的物质。液化后温度降至2.174K时，具有表面张力很小、导热性很强、黏度极低等特殊性质。利用液态氦可以得到接近绝对零度的低温。[1]
化学性能稳定，进行低压放电时显深黄色。一般不生成化合物，在低压放电管中受激发可形成He2+、HeH等离子及分子。一般状态下很难和其他物质发生反应，在特定条件下和某些金属可形成化合物。[5] 液态氦在温度下降至2.18K时，性质会发生突变，黏度极小，成为一种超流体，能沿容器壁向上流动，热传导性为铜的800倍，成为导热性能极佳的热导体，其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。这种异常的液体叫做液氦Ⅱ，正常的液态氦叫做液氦Ⅰ。[2]
制备方法
1、冷凝法：天然气提氦在工业上采用冷凝法，该法工艺包括天然气的预处理净化、粗氦制取及氦的精制等工序，制得99.99%的纯氦气。[5]
天然气——净化——粗氦——精制——氦气[5]
2、空分法：一般采用分凝法，从空气装置中提取粗氦、氖混合气,由粗氦、氖混合气制纯氦、氖混合气,经分离及纯化，制得99.99%的纯氦气。[5]

空气——空分——粗氦、氦气——纯氦、氖气——分离——纯化——纯氦气[5]
3、氢液化法：工业上采用氢液化法从合成氨尾气中提氦。该法工艺是低温吸附清除氮、精馏得到粗氦，加氧催化除氢及氦的纯化，制得99.99%的纯氦气。[5]
原料气——除氮——精馏——除氢——纯化——氦气[5]
4、高纯氦制法：将99.99%的纯氦进一步用活性炭吸附纯化制得99.999%的高纯氦气。[5]
主要用途
1、氦气可作为火箭液体燃料的压送剂和增压剂，大量用于导弹、宇宙飞船和超音速飞机上。[1]
2、氦用作冶炼及焊接时的保护气体，这在造船以及飞机、宇宙飞船、火箭和武器的制造等方面非常重要。[1]
3、氦气有优良的渗透性，[3] 用于核反应堆的冷却，火箭和核反应堆的一些管道及电子和电气装置等的检漏。[1]
4、氦气是具有理想气体的气体，是极低温度下蒸气压温度计的理想用气。[3]
5、氦气的密度低，且不易燃，可用来填充灯泡、霓虹灯管，也是理想的气球及飞艇用气。[2]
6、液体氦可获得接近绝对温度（-273℃）的低温，用于制造超导设备。[3]

氦原子的作用：氦原子的亚稳态恰好和氖原子的2s能级很接近（仅差0.04-0.15电子伏）。亚稳态氦原子与基态氖原子碰撞，可直接把氖原子激发到2s能级。这样，就可以在2s能级获得比纯氖时多数十万倍的原子，它们向2p能级跃迁时，辐射光波的能量较纯氖时增加数十万倍。　氦原子有两个亚稳态能级21s0、23s1，它们的寿命分别为5×10-6s和10-4s，在气体放电管中，在电场中加速获得一定动能的电子与氦原子碰撞，并将氦原子激发到21s0、23s1，此两能级寿命长容易积累粒子。因而，在放电管中这两个能级上的氦原子数是比较多的。这些氦原子的能量又分别与处于3s和2s态的氖原子的能量相近。处于21s0、23s1能级的氦原子与基态氖原子碰撞后，很容易将能量传递给氖原子，使它们从基态跃迁到3s和2s态，这一过程称能量共振转移。由于氖原子的2p、3p态能级寿命较短，这样氖原子在能级3s－3p、3s－2p、2s－2p间形成粒子数反转分布，从而发射出3.39um、632.8nm、1.5um三种波长的激光。

从空分装置中提取氖、氦的工序大体分3步第一步制取粗氖、氦气;第二步制取纯氖、氦混合物;第三步氖、氦分离，而获得纯氖、纯氦产品。 粗氖、氦气制备的目的是除掉原料中的氮，使之浓缩。由于氮与氖、氦的沸点相差很大，约为50K以上，故可采用分凝法分离在分凝器或辅塔中，用低压液氮作为冷源，使具有下塔压力的氖、氦原料气中的氮冷凝，得到含氖、氦约为1%~3%,其余为氮的粗氖、氦混合气，而后进入纯氖，氦气制备工序。有些工序粗氖、氦气要经过除氢和除氮两步。除氢用加氧催化法使氢生成水，再由干燥器吸附清除。其余的氮再用冷凝法或采用活性炭低温吸附清除。 由于氖、氦的沸点相差约为23K ,听以，纯氖、氦混合气的分离可采用冷凝法分离。

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于田县15175703663： 氦气的制备方法 - ？
资怕息百： 1、冷凝法:天然气提氦在工业上采用冷凝法该法工艺包括天然气的预处理净化、粗氦制取及氦的精制等工序,制得99.99%的纯氦气. 2、空分法:一般采用分凝法从空气装置中提取粗氦、氖混合气,由粗氦、氖混合气制纯氦、氖混合气经分离及纯化,制得99.99%的纯氦气. 3、氢液化法:工业上采用氢液化法从合成氨尾气中提氦.该法工艺是低温吸附清除氮、精馏得到粗氦加氧催化除氢及氦的纯化,制得99.99%的纯氦气. 4、高纯氦法:将99.99%的纯氦进一步用活性炭吸附纯化制得99.9999%的高纯氦气.

于田县15175703663： 请问如何从空气中获得氖? ？
资怕息百： 由空气分离塔在制取氧气、氮气的同时,从中可以提取氖氦的混合气体,在经液氢冷凝法或活性炭硅胶的吸附作用,便可得到氖

于田县15175703663： 生活中如何制取氦气? - ？
资怕息百：[答案] 有压缩机的话就可以,把氧气和二氧化碳去掉就差不多了. 氦气为无色无味,惰性气体,不可燃气体,空气中的含量约为百万分之5.2.化学性质完全不活泼,通常状态下不与其它元素或化合物结合.理论上可以从空气中分离抽取,但因其含量过于稀薄...

于田县15175703663： 氦气是怎么制取 - ？
资怕息百： 氦气当然可以让气球飞起来.我觉得氦气更安全,毕竟是惰性气体么.氦气在工业中可由含氦达7%的天然气中提取.也可由液态空气中用分馏法从氦氖混合气体中制得.所以说氦气不好制作的.

于田县15175703663： 氦气的工业生产方法 - ？
资怕息百： 主要有4种 1. 天然气分离法:工业上,主要以含有氦的天然气为原料,反复进行液化分馏,然后利用活性炭进行吸附提纯,得到纯氦.2. 合成氨法:在合成氨中,从尾气经分离提纯可得氦.3. 空气法:从液态空气中用分馏法从氖氦混合气中提出.4. 铀矿石法:将含氦的铀矿石经过焙烧,分离出气体,再经过化学方法,除去水蒸气、氢气和二氧化碳等杂质提纯出氦.

于田县15175703663： 怎样收集氦气?？
资怕息百： 理论上可以从空气中分离抽取,但因其含量过于稀薄,工业上从含氦量约为0.5%的天然气中分离、精制得到氦气.氦气密度小于空气,所以向下排空气法或者排水法 恩 工业上是直接往钢瓶里面压的

于田县15175703663： 氖的制备方法是怎么样的呢?？
资怕息百： 由于氖仅以单质形式存在,故一般从空气中分离获得氖. 由空气分离塔在制取氧气、氮气的同时,从中可以提取氖氦的混合气体,在经液氢冷凝法或活性炭硅胶的吸附作用,便可得到氖. 在地球大气层中氖亦非常稀少,只占大气的65,000分之一.

于田县15175703663： 生活中如何制取氦气? - ？
资怕息百： 有压缩机的话就可以,把氧气和二氧化碳去掉就差不多了. 氦气为无色无味,惰性气体,不可燃气体,空气中的含量约为百万分之5.2.化学性质完全不活泼,通常状态下不与其它元素或化合物结合.理论...

于田县15175703663： 怎样提取氦气? - ？
资怕息百： 一般是从天然气中提取,而且实验室一般不做提取氦气的工作,主要是工厂来做

于田县15175703663： 工业上如何制取氦气 - ？
资怕息百： 工业上用冷冻空气法制造氦气.将铀矿石溶解于酸中,也能产生氦气.