يعد فصل الأكسجين عن النيتروجين في الهواء عملية حاسمة في مختلف الصناعات، مثل إنتاج الأكسجين الطبي وتوليد النيتروجين عالي النقاء للتطبيقات الصناعية واستخراج الأكسجين للمهام الفضائية.
فصل الأكسجين عن النيتروجين في الهواء
يعد التقطير المبرد أحد أكثر الطرق شيوعًا المستخدمة لإنتاج الأكسجين على نطاق واسع. تستفيد هذه العملية من الاختلافات في نقاط الغليان بين الأكسجين والنيتروجين. عن طريق تبريد الهواء إلى درجات حرارة منخفضة للغاية (-183 درجة مئوية أو -297 درجة فهرنهايت) ، يتم تسييل الهواء. ثم يتم تسخين الهواء المسال تدريجيًا ، مما يسمح للأكسجين بالتبخر وجمعه بشكل منفصل عن النيتروجين المتبقي.
الامتزاز المتأرجح بالضغط (PSA) هو تقنية أخرى مستخدمة على نطاق واسع لفصل الأكسجين والنيتروجين. تستخدم هذه الطريقة مواد ماصة متخصصة ، مثل الزيوليت أو المناخل الجزيئية الكربونية ، والتي لها تقارب أعلى للنيتروجين مقارنة بالأكسجين. يتم ضغط الهواء وتمريره عبر طبقة من الممتزات ، حيث يتم امتصاص جزيئات النيتروجين بشكل انتقائي ، بينما تمر جزيئات الأكسجين من خلالها. يتم بعد ذلك إزالة ضغط الطبقة الممتزة ، وإطلاق النيتروجين المحاصر ، والسماح بتجميع الأكسجين.
يعتمد فصل الغشاء على معدلات نفاذية مختلفة للأكسجين والنيتروجين من خلال غشاء انتقائي. يمر الهواء عبر غشاء منفذ للأكسجين ولكنه يقيد مرور النيتروجين. ونتيجة لذلك ، فإن جزيئات الأكسجين قادرة على الانتشار عبر الغشاء ، تاركة ورائها هواءًا غنيًا بالنيتروجين. هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص للتطبيقات الصغيرة ومركزات الأكسجين المحمولة.
كل من هذه الطرق لها مزاياها وعيوبها من حيث الكفاءة والتكلفة وقابلية التوسع. يعتمد اختيار طريقة الفصل على المتطلبات المحددة للتطبيق. بغض النظر عن التقنية المستخدمة ، يلعب فصل الأكسجين عن النيتروجين في الهواء دورًا حيويًا في مختلف الصناعات ، مما يضمن توافر غازات عالية النقاء للأغراض الطبية والصناعية والتكنولوجية.
