工业上制取氧气的方法
工业上制取氧气的方法主要有两种:一种是分离液态空气法,另一种是膜分离技术。
分离液态空气法是氧气的工业制法,为物理方法,原理为利用空气中氮气的沸点比氧气的沸点低。具体步骤如下:将大气中的空气经过初步净化处理,去除其中的尘埃、水汽等杂质,然后通过压缩机将其压缩至高压状态。
通过冷却器将其冷却至液态状态,并通过分离塔进行多级分离,以获得高纯度的氧气产品。
膜分离技术是一种在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时,实现选择性分离的技术。半透膜又称分离膜或滤膜,膜壁布满小孔,根据孔径大小可以分为:微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等。
膜分离技术可以用于各种液态和气态物质的分离,包括水处理、能源、材料、化工等领域。在污水处理方面,膜分离技术可以用于污水中有用物质的回收和水的净化。在能源领域,膜分离技术可以用于燃料电池中氢气的分离和纯化。在材料领域,膜分离技术可以用于高分子材料的合成和分离。在化工领域,膜分离技术可以用于化学反应过程中产物的分离和纯化。
膜分离技术的优点包括高效、节能、环保、操作简便等。膜分离技术可以在常温下进行,不破坏物质的化学性质,可以用于各种物料的分离和纯化。同时,膜分离技术不需要使用大量的化学试剂和添加剂,不会产生二次污染。此外,膜分离技术具有设备简单、易于操作和维护等优点。
然而,膜分离技术也存在一些缺点,如膜的寿命较短、需要定期更换、膜的通量较小等。此外,膜分离技术对于某些特定物质的分离效果不够理想,需要进一步完善和改进。
氧气在生活中的应用:
1、医疗保健:氧气是医疗领域中最重要的气体之一,被广泛用于治疗各种疾病和病症,如哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD)等。氧气也可以用于手术中,为患者提供足够的氧气供应。
2、运动和健身:在高海拔地区或进行高强度运动时,人们需要更多的氧气来维持身体的正常功能。在健身和运动训练中,吸氧可以提高运动表现,增强体能和耐力。
3、工业生产:在工业领域,氧气被广泛用于切割、焊接、冶炼和化工生产等过程中。氧气还可以用于生产高纯度的硅、锗等半导体材料。
4、航空航天:在航空航天领域,氧气是必不可少的。它被用于为宇航员提供呼吸氧气,以及为火箭发动机提供燃料。
5、环境监测:氧气常被用于环境监测中,特别是水体(如湖水、海水)的氧含量监测。氧气的浓度可以反映水体的污染程度和自净能力。
6、军事用途:在军事领域,氧气被用于为潜艇和战斗机提供呼吸氧气,以及为火箭发动机提供燃料。