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: 氦氣的提取

全球有多達(dá) 410 億立方米的氦氣。大量礦床分布在中國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、阿爾及利亞。全世界人類每年總共生產(chǎn)氦氣約1.75億立方米，其中俄羅斯生產(chǎn)的氦氣不超過(guò)500萬(wàn)立方米。這是因?yàn)檫@種天然氣最豐富的礦床位于尚未建立生產(chǎn)的西伯利亞和遠(yuǎn)東地區(qū)。從天然氣中提取氦氣包括兩個(gè)階段。作為低溫冷凝的結(jié)果，可以獲得氦濃縮物，其中已經(jīng)存在 80% 的所需物質(zhì)。接下來(lái)，您需要清除所產(chǎn)生的濃縮物中的雜質(zhì)（方法取決于元素）：氫氣、氬氣、氖氣、氮?dú)?、甲烷?
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: 自然界中你不知道的氦氣

陸地氦最常由鈾 235、釷和鈾 238 及其不穩(wěn)定的衰變產(chǎn)物衰變形成。氣體慢慢地積聚在地殼中。數(shù)百萬(wàn)年來(lái)，一噸花崗巖中含有 10 克釷和 2 克鈾，只產(chǎn)生 0.5 立方厘米（或 0.09 毫克）的元素。只有少數(shù)富含釷和鈾的礦物可以擁有高含量的氦。此外，大部分礦物經(jīng)過(guò)風(fēng)化、重結(jié)晶等過(guò)程，導(dǎo)致氦逸出。釋放的氣泡可以溶解在地下水中或通過(guò)礦物中的裂縫和孔隙逃逸到大氣中。
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: 氦氣應(yīng)用（二）

（1）氦在電子工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。在半導(dǎo)體、液晶面板和光纖制造過(guò)程中，氦氣在實(shí)現(xiàn)零部件快速冷卻同時(shí)還能控制熱傳遞速率，改善了生產(chǎn)效率并減少了缺陷。此外，氦氣在硅晶片生產(chǎn)中也用作保護(hù)氣，隔絕空氣，避免單質(zhì)硅和氧氣發(fā)生反應(yīng)。在電子支付領(lǐng)域，氦氖混合制成的氦氖激光器便宜高效且能耗低，廣泛應(yīng)用于條形碼識(shí)別、二維碼支付等。（2）核磁共振成像領(lǐng)域，已知的超導(dǎo)材料都要在-130℃以下的低溫中才能表現(xiàn)出特性，只有液氦能比較高效的實(shí)現(xiàn)這樣穩(wěn)定的超低溫。核磁共振成像儀的核心也是超導(dǎo)磁體，沒有液氦就不能
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: 氦氣應(yīng)用（三）

氦氣具有許多有用的特性，包括導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。在許多領(lǐng)域，這些屬性是必需的。氣體通常用于航空、火箭、核工業(yè)和電子工業(yè)以及醫(yī)藥。 1915 年，德國(guó)首次使用氦氣，他們開始用它填充飛艇。很快，這種輕質(zhì)且不易燃?xì)怏w成為航空交通工具不可或缺的填充物。1930 年代，由于化學(xué)家、冶金學(xué)家和機(jī)械制造商開始關(guān)注這種元素，人們對(duì)飛艇建造的興趣減弱，導(dǎo)致氦產(chǎn)量減少，盡管只持續(xù)了很短的時(shí)間。氦氣非常輕，因此可以在浸入水中或用于航空（氣球、飛艇）時(shí)使用。這種氣體是無(wú)毒的，可以吸入而不損害健康。正是由于這個(gè)原因
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: 氦氣應(yīng)用（一）

（1）火箭、宇宙飛船、液體燃料導(dǎo)彈等在加注燃料之前，必須使用氦清洗增壓液氫罐和管道系統(tǒng)。因?yàn)樵谝簹涞牡蜏丨h(huán)境中，任何其他惰性氣體，如氮?dú)饣驓鍤舛紩?huì)凍結(jié)并與液氫混合堵塞管道和閥門，而氦是唯一液化溫度遠(yuǎn)低于氫的惰性物質(zhì)，在這個(gè)應(yīng)用上氦是無(wú)法替代的。（2）第四代核反應(yīng)堆中，反應(yīng)堆設(shè)計(jì)采用高達(dá)790℃的氣體冷媒溫度，在此溫度下，只有氦（4He）具有必需的化學(xué)穩(wěn)定性、惰性、高傳熱速率、低動(dòng)力學(xué)壓力損失和低中子有效截面。這一方面，氦氣也是是無(wú)法替代的，并且將是未來(lái)氦氣需求增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Α? （3）在航空航天金屬
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: 標(biāo)準(zhǔn)氣體中一些組分的導(dǎo)熱系數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)氣體中一些組分的導(dǎo)熱系數(shù) 組分名稱 4.18*107w(m.k) 組分名稱 4.18*107w(m.k) 0℃ 100℃ 0℃ 100℃ 空氣 5.8 7.5 CHCL3 1.6 2.5 H2 41.6 53.4 CH2CL2 1.6 2.7 He 34.8 51.6 CH3CL 2.2 4.0 N2 5.8 7.5 CH3BR
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: 標(biāo)準(zhǔn)氣體組分的相容性

如果配制氮中一氧化氮標(biāo)準(zhǔn)氣體，如果高純氮中含有氧或充裝中帶入氧，那么混合氣體就變成了NO2/N2了。類似的問(wèn)題總結(jié)為以下三點(diǎn)： 1、酸性氣體和堿性氣體常見的酸性氣體包括：HCL、H2S、SO、NO2、有機(jī)酸等不能和堿性，如NH3及有機(jī)胺充入一個(gè)氣瓶中； 2、還原性氣體和氧化性氣體不相容，不能充裝在一個(gè)氣瓶中，如：H2S和SO2，H2S和NO2，H2和Cl2等。 3、可燃或不可燃?xì)怏w與氧化性氣體如果在爆炸下限以上或最小需氧量以上將可燃?xì)怏w和氧化性氣體充入同一個(gè)氣瓶中，會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)。
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: 標(biāo)準(zhǔn)氣體的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)配氣法

一、靜態(tài)配氣法靜態(tài)配氣法是把一定量的氣態(tài)或蒸氣態(tài)的原料氣加入已知容積的容器中，再充入稀釋氣體，混勻制得。所用的原料氣可以是純氣，也可以是已知濃度的混合氣。常用靜態(tài)配氣方法有： 1、注射器配氣法 2、配氣瓶配氣法二、動(dòng)態(tài)配氣法這種方法使已知濃度的原料氣與稀釋氣按恒定比例連續(xù)不斷地進(jìn)入混合器混氣，從而可以連續(xù)不斷地配制并供給一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體，兩股氣流的流量比即稀釋倍數(shù)，根據(jù)稀釋倍數(shù)計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度。常用的配氣法有： 1、連續(xù)稀釋法 2、負(fù)壓噴射法
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: 稱量法是標(biāo)準(zhǔn)氣體配制的經(jīng)典方法

稱量法是國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)氣體配制的經(jīng)典方法。以往通常使用精密機(jī)械天平作為標(biāo)準(zhǔn)氣體的配制工具，天平稱量過(guò)程的不確定度評(píng)定和計(jì)算也已經(jīng)有了一套比較成熟的方法。近些年來(lái)，隨著電子天平技術(shù)的發(fā)展，利用精密電子天平來(lái)配制標(biāo)準(zhǔn)氣體越來(lái)越多。由于設(shè)備原理和稱量程序的不同，原來(lái)的不確定度評(píng)定方法不完全適用于電子天平的稱量過(guò)程，必須研究新的評(píng)定方法以適應(yīng)新技術(shù)應(yīng)用的需要。一、適用范圍稱量法是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織推薦的方法。它只適用于組分之間、組分與氣瓶?jī)?nèi)壁不發(fā)生反應(yīng)的氣體，以及在實(shí)驗(yàn)條件下完全處于氣態(tài)的可凝結(jié)組分。任何可凝結(jié)組
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: 特殊性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)氣體的配制

1、性質(zhì)活潑的標(biāo)準(zhǔn)氣體的配制有些氣體性質(zhì)特別活潑，極易與氧、水包裝容器材料發(fā)生反應(yīng)而使?jié)舛劝l(fā)生變化，這些氣體以往都是用安瓿瓶、飽和蒸氣壓等方法少量配制，不宜長(zhǎng)途運(yùn)輸及長(zhǎng)期貯存。20世紀(jì)80年代，美國(guó)NIST及一些特氣公司如SCOTT等通過(guò)實(shí)驗(yàn)，研制出鋼瓶的內(nèi)涂層技術(shù)。該技術(shù)有效地防止了活性氣體與鋼瓶?jī)?nèi)壁發(fā)生反應(yīng)，使得氣體的穩(wěn)定性增大，但氣體的穩(wěn)定性只限于半年，最長(zhǎng)不超過(guò)一年，配制濃度低時(shí)保存時(shí)間較短，而且該方法配制的標(biāo)準(zhǔn)氣體沒有形成量值傳遞與溯源。 2、揮發(fā)性有機(jī)化合物標(biāo)準(zhǔn)氣體的配制揮發(fā)性有機(jī)
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