第4章-氣體使用技術(shù)

1、第4章 氣體使用技術(shù)n4.1 冶金實(shí)驗(yàn)常用氣體冶金實(shí)驗(yàn)常用氣體n4.2 氣體的凈化氣體的凈化n4.3 氣體的干燥氣體的干燥n4.4 混合氣體的配置混合氣體的配置n4.5 氣體流量的測(cè)定氣體流量的測(cè)定4.1 冶金實(shí)驗(yàn)常用氣體冶金實(shí)驗(yàn)常用氣體 實(shí)驗(yàn)室常用的氣體有下列十種：O2、N2、H2、Ar、CO、CO2、H2S、SO2、NH3和Cl2。 其中大多數(shù)氣體裝在高壓貯氣瓶中由工廠生產(chǎn)出售，各種氣體所用的鋼瓶外都涂上不同的顏色，以便識(shí)別。氣體種類O2N2H2CO2ArCl2NH3氣瓶顏色天藍(lán)天藍(lán)黑黑深綠深綠黑黑灰灰草綠草綠黃黃注意：CO高壓分解，不用高壓瓶裝。 高壓瓶裝氣體使用注意事項(xiàng)高壓瓶裝氣體使用

2、注意事項(xiàng)：1）瓶裝氣體不能使用到常壓，否則要進(jìn)行清洗才能重新充氣；2）氣瓶要定期打壓檢驗(yàn)：防漏氣；3）氣體不得超裝，不得暴曬，更不能接近火源；4）使用時(shí)必須裝上減壓閥；5）實(shí)驗(yàn)室中，氣瓶應(yīng)用支架固定。 在沒有瓶裝氣體時(shí)，就需要自行制備。以下介紹一種鐵礦石還原實(shí)驗(yàn)用CO氣體的制造方法。 將瓶裝CO2通入管式電阻爐，爐內(nèi)裝有木炭，并加熱到1150-1200，產(chǎn)生如下反應(yīng)： CO2 CCO然后將CO進(jìn)行凈化，脫除殘留的CO2 和水，制的純凈的CO氣體。4.2 氣體的凈化氣體的凈化 大部分由工廠購(gòu)入的氣體含有雜質(zhì)，在使用時(shí)需要進(jìn)行凈化處理。氣體凈化的方法有以下幾類：(1)吸收凈化：化學(xué)吸收(2)吸附凈

3、化：物理吸附、吸附劑再生處理吸附劑再生處理(3)冷凝凈化：冰冰+ +鹽類獲得低溫鹽類獲得低溫(4)過濾凈化法：氫氣的凈化氫氣的凈化（600 金屬鈀）(5)催化凈化：對(duì)催化劑要求、對(duì)催化劑要求、“催化劑中毒催化劑中毒” 實(shí)驗(yàn)室中往往用幾種方法結(jié)合起來凈化氣體。 4.3 氣體的干燥（去水）氣體的干燥（去水） 實(shí)驗(yàn)室常用干燥劑脫水，脫水能力從強(qiáng)到弱為： P2O5 過氯酸鎂熔融KOH 活性Al2O3 濃硫酸 硅膠NaOH CaCl2 CaO生成磷酸作為后級(jí)干燥劑潮解生成Ca(OH)2生成水化物吸附吸附CaClCaCl2 2 和和CaOCaO干燥能力較弱，但價(jià)廉易得，成為較普遍的干燥劑；硅膠硅膠是試驗(yàn)中

4、廣泛使用的干燥劑，價(jià)格便宜，烘干可再利用（CoCl2mH2O指示顏色變化，反應(yīng)吸水量的多少）；分子篩：對(duì)水的吸附能力很強(qiáng)，可再生使用。m011.5246顏色淺蘭淺蘭紫蘭紫蘭暗紅暗紅淡紅紫淡紅紫紅紅粉紅粉紅 常用氣體的凈化干燥方法常用氣體的凈化干燥方法 ）N N2 2、ArAr的凈化的凈化高壓瓶裝氮?dú)夂蜌鍤饪赡芎蠴2、CO2、H2O等雜質(zhì)。先用裝在管式電阻爐內(nèi)的銅屑在600脫氧，反應(yīng)如下： 4Cu+O2=2Cu2O再通過裝在玻璃瓶?jī)?nèi)的KOH或堿石棉除CO2，CO2+2KOH=K2CO3+H2O 最后再干燥脫水,脫水時(shí)可按照CaCl2硅膠P2O5的次序進(jìn)行脫水。如需脫除氬氣中的雜質(zhì)氮，可用600

5、鎂屑脫氮，反應(yīng)式為： N2+3Mg=Mg3N2 2 2）COCO的凈化的凈化用鋼瓶裝的高壓CO2通過加熱到1150-1200的木炭而制得的CO中，其主要雜質(zhì)是CO2和N2。其中CO2雜質(zhì)可以用50%KOH溶液或堿石棉除去，然后再按照CaCl2硅膠P2O5的次序進(jìn)行脫水。因鐵礦石還原實(shí)驗(yàn)常用CO N2的混合氣體，所以N2雜質(zhì)不必去除。 3 3）H H2 2的凈化的凈化鋼瓶裝氫氣的主要雜質(zhì)是O2、N2和水。 一般將H2通過加熱到400的鉑（或鈀）石棉或經(jīng)過活化后的105催化劑（一種含鈀為0.03%的分子篩，呈顆粒狀，它能使氫和氧在室溫下迅速化合為水），在催化作用下產(chǎn)生如下反應(yīng)脫除O2：2H2+O2

6、=2H2O然后再經(jīng)過硅膠，P2O5干燥脫水，即可滿足大多數(shù)實(shí)驗(yàn)的要求。4.4 混合氣體的配置混合氣體的配置p靜態(tài)混合法將氣體按所需比例分別沖入橡皮制成的貯氣袋中，混合均勻后，使用時(shí)由貯氣袋放出即可；p動(dòng)態(tài)混合法將待混合的氣體預(yù)先通過流量計(jì)準(zhǔn)確測(cè)出各自的流量，然后再混合在一起（流量比就是混合后的分壓流量比就是混合后的分壓比，比，精確，應(yīng)用廣泛精確，應(yīng)用廣泛）；p平衡法以H2-H2O混合氣體配置為例（飽和法、燃燒法）。 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常用的氣體流量計(jì)有轉(zhuǎn)子流量計(jì)和毛細(xì)管流量計(jì)兩種 。 1）轉(zhuǎn)子流量計(jì)）轉(zhuǎn)子流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)由一根垂直的上粗下細(xì)的帶有刻度的玻璃管和放入管中的一個(gè)轉(zhuǎn)子所構(gòu)成。有氣體通過時(shí)，轉(zhuǎn)子可在管內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)。 使用時(shí)，氣體從管的下口進(jìn)入管中，使轉(zhuǎn)子向上移動(dòng)。根據(jù)轉(zhuǎn)子位置高低即可由刻度上讀出相應(yīng)的流量 。4.5 氣體流量的測(cè)定氣體流量的測(cè)定2）毛細(xì)管流量計(jì)）毛細(xì)管流量計(jì) 由玻璃管彎制而成，構(gòu)造簡(jiǎn)單，精確度高，在實(shí)驗(yàn)室得到廣泛應(yīng)用。n當(dāng)氣體流過毛細(xì)管時(shí)，在通路中有很大阻力，在毛細(xì)管兩端產(chǎn)生壓力降P，當(dāng)毛細(xì)管