『壹』 氮气的用途有哪些 氮气的提取方法
一、氮气的用途有哪些
氮气主要用于合成氨，同时也是合成纤维、合成树脂、合成橡胶的重要原料。
作为一种营养元素，氮气还用来制作化肥。由于氮气的化学惰性，它常用作保护气体，例如填充瓜果、食品和灯泡，防止这些物品暴露于空气中被氧化。氮气填充粮仓，可防止粮食霉烂和发芽，从而实现长期保存。
高纯度氮气用于色谱仪等仪器的载气，以及铜管的光亮退火保护气体。它还与高纯氦气、高纯二氧化碳一起用于激光切割机的激光气体。
在化工行业中，氮气主要用于保护气体、置换气体、洗涤气体和安全保障气体。例如，在铝制品、铝型材加工和铝薄轧制过程中，氮气用作保护气体。在回流焊和波峰焊过程中，氮气用作配套的保护气体，以提高焊接质量。在浮法玻璃生产过程中，氮气用作保护气体，防止锡槽氧化。
二、氮气的提取方法
实验室中常用亚硝酸铵分解法提取氮气，具体反应为NH4Cl + NaNO2 → NaCl + N2↑ + 2H2O。
液态空气分馏法是从大气中分离氮气或通过含氮化合物的分解制得氮气。每年通过液化空气生产超过3300万吨氮气，然后使用分馏方法在大气中提取氮气及其他气体。
深冷分离法是利用空气中氮气与氧气的沸点不同来分离氧气和氮气。氮气沸点为-196℃，低于氧气的-183℃。液氮在液态空气蒸发过程中更容易变成气态，而氧气则更容易变成液态。氮气与氧气的沸点差异不大，需经过多次蒸发、冷凝、再蒸发过程，最终在精馏塔顶部获得较高纯度的氮气。
膜分离法基于薄膜对气体组分的选择性渗透和扩散特性。气体中各种组分透过膜的速度不同，每种组分的透过速度与气体性质、膜特性和膜两面分压差有关。气体分离膜可分为多孔材质和非多孔材质，由无机物（多孔玻璃、陶瓷、金属、电子导电性固体和钯合金）或有机高分子（微孔聚乙烯、多孔醋酸纤维、均质醋酸纤维、聚硅氧烷橡胶和聚碳酸脂）组成。
净化后的压缩空气经过缓冲罐和联合过滤器后，由膜组一端进入。混合气体在膜高压侧表面以不同溶解度溶于膜内，然后在膜两侧压力差的推动下，混合气体的分子以不同速度向膜低压侧扩散。最终混合气体被分离成各个组分。例如，空气、氧气的透过速度大于氮气，经过膜分离后，高压侧留下的气体富氮，而透过去的气体富氧。
变压吸附法（PSA法）是一种以压缩空气为原料，以分子筛为吸附剂的方法。在一定的压力下，利用空气中氧气和氮气分子在不同分子筛表面吸附量的差异，在一定时间内氧在吸附相富集，氮在气体相富集，实现氧、氮分离。吸附剂除了分子筛之外，还可应用活性氧化铝、硅胶等。
目前，常用变压吸附制氮装置以压缩空气为原料，碳分子筛为吸附剂。利用氧和氮在碳分子筛上的吸附容量、吸附速率、吸附力等方面的差异及分子筛对氧和氮随压力不同具有不同的吸附容量的特性，实现氧、氮分离。首先，空气中的氧被碳分子筛优先吸附，从而在气相中富集氮气。为连续获得氮气，需两个吸附塔交替工作。