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第108章 液态分级蒸馏

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在卡镂镐燊释学院学习的汪鑫焱了解到,空气作为一种丰富且重要的自然资源,是制备氩气的关键原料。而通过分馏液态空气这一复杂而精细的工艺,能够得到纯净的氩气,其中液态空气分级蒸馏法是实现这一目标的核心技术,其依据各稀有气体沸点的不同来实现高效分离.汪鑫焱深知这一技术背后蕴含着巨大的能量,不仅仅局限于工业生产。他心中暗自盘算,如果将这种基于物质特性差异的分离原理运用到修真当中,说不定可以开发出一种独特的功法。在课余时间,汪鑫焱一头扎进学校的实验室,尝试模拟修真者体内灵力运行轨迹,并结合液态空气分级蒸馏法的原理构建模型。经过无数次失败后,终于有所突破。他发现修真者体内灵力也有着类似的“沸点”差异,可以利用特殊的运转路线将杂质灵力如同分离氩气一样从体内排出,从而提升自身灵力的纯度。当他首次尝试按照自创的功法运行灵力时,周围泛起一阵奇异的波动,同学们纷纷投来惊讶的目光。随着灵力提纯的成功,汪鑫焱感觉自己的境界隐隐有了突破的迹象,他知道自己开启了一条前所未有的都市修真之路。

首先,我们来谈谈空气所经历的那一系列至关重要的预处理步骤吧!就像一场精心编排的舞蹈,每个动作都不可或缺。第一步,空气宛如一位风尘仆仆的旅人,迫不及待地穿过了过滤器这个“驿站”。在这里,过滤器犹如一位尽职的卫士,坚决而又细致地剔除掉空气中那些恼人的灰尘以及其他固体杂质。这些杂质仿佛是阻碍后续工艺顺利前行的绊脚石,必须被清除干净。

紧接着,完成初步净化的空气马不停蹄地进入到下一个环节——压缩机。压缩机就像是给空气注入了一股强大的力量,使得原本轻盈的空气承受着巨大的压力,其压力节节攀升。这种加压操作并非无的放矢,而是有着深远意义的:它能够显着提升空气的液化效率,为接下来的流程奠定坚实的基础。

然后,被压缩且增压后的空气如同赶赴一场极寒之约般,投身于制冷装置之中。在那里,液氮等低温介质正严阵以待。它们用自己的冰冷怀抱迎接空气的到来,并迅速将其温度降低至极低水平,通常可以达到令人惊叹的零下 200°c 左右。在如此酷寒的环境里,空气再也无法保持气态的潇洒姿态,开始悄然发生变化,逐渐液化成为液态空气。至此,空气已经完成了从气态到液态的华丽蜕变,准备踏上新的征程。

接下来,整个实验迎来了最为关键且令人瞩目的蒸馏环节。这一过程就如同一场精心编排的化学舞蹈,每一个步骤都需要精准无误地执行。

当我们将那冰冷的液态空气置于特制的蒸馏装置之中后,一场奇妙的分离之旅就此展开。要知道,空气中包含着各种各样的气体成分,但它们各自有着独特的性质,其中最重要的一点就是沸点的差异。而正是利用这一特性,我们才能实现对各种气体的有效分离。

首先逸出的是那些沸点相对较低的气体,比如氮(其沸点约为-195.8c)、氦(沸点低至惊人的-268.9c)以及氖(沸点大约是-246.1c)。可以想象一下,当温度慢慢上升,接近这些气体的沸点时,它们仿佛迫不及待地想要挣脱束缚,争先恐后地从液态空气中逃逸而出,迅速汇聚成一股混合气体。

然而,要想让这场分离表演顺利进行下去,对于温度的把控绝对是重中之重。操作人员必须全神贯注地盯着温度计,小心翼翼地调整加热功率,确保温度能够精确地提升到各个目标气体的沸点附近。只有这样,那些气体才会乖乖地按照预定的顺序逐一分离出来。

比如说,当温度升高到极其接近-196°c 之时,氮气的沸点终于抵达。就在这一刻,氮气像是得到了解放的精灵一般,开始大量地逸散出来。它们欢快地涌向收集管道,留下了身后正在等待登场的其他气体伙伴们。

随着时间的推移,蒸馏进程不断推进,那些沸点较低的气体也相继完成了自己的使命,渐渐与主体分离而去。最终,留在蒸馏装置中的,只剩下了富含氩、氪、氙等稀有气体的液氧。此时的液氧宛如一颗璀璨的明珠,静静地躺在那里,等待着进一步的处理和应用。

随后,对含有氩、氪、氙的液氧再次进行蒸馏。因氩的沸点(-185.9c)低于氧(-183c),所以当温度升高到接近氩的沸点时,氩气会先逸出,从而得到粗制的氩气。然而,此时得到的粗制氩气并非纯净物,其中还含有其他稀有气体如氪、氙以及未完全分离的氧气等杂质,其纯度一般在99%以下,无法满足一些对氩气纯度要求较高的应用场景.

为了获得更纯净的氩气,需要进一步对粗制氩气进行杂质去除处理。先将粗制氩气通过氢氧化钠溶液,二氧化碳会与氢氧化钠发生化学反应,其反应方程式为:2Naoh + co_2 = Na_2co_3 + h_2o 。在这个过程中,二氧化碳会被氢氧化钠溶液充分吸收,从而从氩气中除去。这一步骤通常在特定的吸收装置中进行,以保证气体与溶液能够充分接触,提高二氧化碳的去除效率。

然后,让经过氢氧化钠溶液处理后的气体通过灼热的铜丝。此时,氧气会与铜发生氧化反应,即 2cu + o_2 = 2cuo ,氧气会在该反应中被消耗掉,从而实现氧气的去除。在实际操作中,需要将铜丝加热至一定温度,并使气体缓慢通过,以确保氧气能够与铜丝充分反应。

最后,使气体通过灼热的镁屑,氮与镁会发生化学反应生成氮化镁,化学方程式为:3mg + N_2 = mg_3N_2 。通过这一反应,氮气被有效地转化为氮化镁固体,从而从气体中除去。经过这一系列的杂质去除步骤后,剩余的气体便是以氩气为主的稀有气体混合物,其纯度可达到较高水平,能够满足大多数工业和科研领域的需求.

在工业生产中,制备高纯氩气还存在其他方法。例如采用变压吸附法与催化脱氧法相结合的三段法,第一段变压吸附装置可脱除氧气、二氧化碳和水,得到富含氮气和氩气的中间气;第二段变压吸附装置进一步脱除氮气,得到富含氩气的气体;第三段催化脱氧装置则去除微量氧气和生成的二氧化碳,最终得到高纯氩气.

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