氦氣是一種無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒的惰性單原子氣體。它也是稀有氣體族的第一個(gè)元素。其單質(zhì)熔點(diǎn)和沸點(diǎn)為所有元素中最低的。
應(yīng)用
作為所有氣體中沸點(diǎn)最低的氣體(4.2開(kāi)爾文或-269攝氏度),液態(tài)氦是地球上最冷的物質(zhì)。這一特性使它成為理想的低溫劑,應(yīng)用于許多尖端醫(yī)療和物理學(xué)。例如,它被用于冷卻在磁共振成像(MRI)和核磁共振(NMR)醫(yī)療設(shè)備中的超導(dǎo)磁性線圈。
純氦的提取
1、冷凝法:工業(yè)上采用冷凝法從天然氣中提取氦氣。該工藝包括天然氣的預(yù)處理和凈化、粗氦的加工和氦的精煉等。生產(chǎn)99.99%的純氦。 天然氣——凈化——粗氦——精制——氦氣 。
2、空氣分離法:一般采用冷凝分離法從空氣裝置中提取原始氦氖混合物,純氦氖混合物由原始氦氖混合物制成。經(jīng)過(guò)分離和提純,可生產(chǎn)99.99%的純氦。 空氣——空分——粗氦、氦氣——純氦、氖氣——分離——純化——純氦氣 。
3、氫液化法:工業(yè)上采用氫液化法從氨合成廢氣中提取氦氣。該工藝包括低溫吸附脫氮、精餾提取粗氦、氧催化脫水和氦凈化,以獲得99.99%的純氦。 原料氣——除氮——精餾——除氫——純化——氦氣 。
4、高純氦生產(chǎn)工藝:99.99%的純氦用活性炭進(jìn)一步吸附提純,生產(chǎn)99.999%的高純氦。
危害
如果大量吸入氦氣,會(huì)造成體內(nèi)氧氣被氦取代,因而發(fā)生缺氧。另外,如果是由高壓氣瓶中直接吸入氦氣,那么高流速且高壓的氦氣會(huì)導(dǎo)致氣壓傷,嚴(yán)重破壞肺部組織。
液氦的危險(xiǎn)性類似于液氮,其極度低溫會(huì)造成凍傷,且如果不安裝減壓裝置,氦的汽化膨脹比會(huì)引起爆炸。由于當(dāng)溫度低于10K的氦氣加熱到室溫時(shí)會(huì)發(fā)生快速而顯著的熱脹冷縮,因此裝有5至10 K氦氣的容器應(yīng)當(dāng)作裝有液氦的容器進(jìn)行處理。
大量而高壓(20個(gè)大氣壓或2 MPa)的氦氧混合氣體會(huì)造成高壓緊張癥候群。