氮氣(Nitrogen),是氮元素形成的一種單質,化學式N?。常溫常壓下是一種無色無味的氣體,只有在高溫高壓及催化劑條件下才能和氫氣反應生成氨氣,在放電的情況下能和氧氣化合生成一氧化氮;即使Ca、Mg、Sr和Ba等活潑金屬也只有在加熱的情形下才能與其反應。
瑞典化學家卡爾·謝勒(Carl Scheele)和蘇格蘭植物學家丹尼爾·盧瑟福(Daniel Rutherford)在1772年分別發(fā)現了氮。牧師卡文迪許和拉瓦錫也在差不多的同一時間立地獲得了氮。Rutherford在他的老師Joseph Black的啟發(fā)下,研究含碳物質在有的空氣中燃燒后所留下的殘余“空氣”的性質時,他用KOH除去CO2,從而獲得了氮。他認為這是從已燃燒的物質中吸收了燃素的普通空氣。有些人不顧A. L. Lavoisier的研究成果,直到1840年還在爭論關于氮氣的基本性質。
氮(Nitrogen)這個名稱,在1970年由Jean-Antoine-ClaudeChaptal提出,是基于它是硝酸和硝酸鹽的一個組分的考慮(希臘文Νιτροζ?λη,硝酸靈)。由于這種氣體的窒息性,Lavoisier更喜歡用azote(氮)這個名稱(希臘文?ψυχη,無生命),而且這個名稱在語法中以諸如azo、dizao、azide等形式還在使用。德文名稱stickstoff指的是相同的性質(sticken,窒息或悶熄)
氮氣是一種有惰性的氣體,一般不與其他物質發(fā)生反應,但在一定條件下,氮可與堿金屬或堿土金屬反應,相當于在氮分子的反鍵分子軌道上填充一個電子,金屬的給電子能力越強,反應越易進行。如,在常溫下鋰可與氮直接反應,而鈣需要加熱到一定條件才能于氮氣反應:
ⅢA和ⅣA族的一些元素在加熱條件下能與氮氣反應:
在高溫、高壓和催化劑存在的條件下,氮能與氫反應生成氨:
深冷分離法
深冷分離法工藝已經歷了100多年的發(fā)展,先后經歷了高壓、高低壓、中壓和全低壓流程等多種不同的工藝流程。隨著現代空分工藝技術和設備的發(fā)展,高壓、高低壓、中壓空分流程已基本被淘汰,能耗更低、生產更安全的全低壓流程已成為大中型低溫空分裝置的。
膜分離法
膜分離技術是基于薄膜對氣體組分具有選擇性滲透和擴散的特性,以達到氣體分離和純化的目的。氣體中各種組分透過膜的速度不同,每種組分透過膜的速度與該氣體的性質、膜的特性和膜兩面的分壓差有關。透過膜的氣體組分不可能達到的純度。氣體分離膜通??煞譃槎嗫撞馁|和非多孔材質,它們無機物(多孔玻璃、陶瓷、金屬、電子導電性固體和鈀合金等)或有機高分子(微孔聚乙烯、多孔醋酸纖維、均質醋酸纖維、聚硅氧烷橡膠和聚碳酸脂)組成。
該方法是以壓縮空氣為原料,一般以分子篩為吸附劑,在一定的壓力下,利用空氣中氧氣和氮氣分子在不同分子篩表面吸附量的差異,在一定時間內氧在吸附相富集,氮在氣體相富集,實現氧、氮分離;而卸壓后分子篩吸附劑解析再生,循環(huán)使用。 [3]吸附劑除了分子篩之外,還可應用活性氧化鋁、硅膠等。
4、氮氣可用于合成一氧化氮或二氧化氮,以此來制造硝酸,這種制造方法純度高且價格較為低廉。此外氮氣還可用于合成氨及金屬氮化物等
危害防治
應急處理方法:迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風處,并進行隔離,嚴格限制出入。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿一般作業(yè)工作服。盡可能切斷泄漏源。合理通風,加速擴散。漏氣容器要妥善處理,修復、檢驗后再用。
操作方法:密閉操作,提供良好的自然通風條件,操作人員經過培訓,嚴格遵守操作規(guī)程。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。搬運時輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損,配備泄漏應急處理設備。
若吸入過量氮氣應迅速脫離現場至空氣新鮮處,保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。呼吸心跳停止時,立即進行人工呼吸和胸外心臟按壓術,及時就醫(yī)
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