制备氖气的方法

高纯氖气是指纯度不低于99.999%的氖气，也就是杂质含量小于10x10-6（体积分数）。
为了获得高纯度的氖气，需要对工业纯氖气进行进一步的纯化处理，以使其杂质含量降低至10x10-6（体积分数）以下。工业纯氖气主要含有除氦以外的微量氮、氧、氢、水分、一氧化碳、二氧化碳和烃类等杂质，可以通过以下方法进行脱除。
一.脱氧氢。
为去除氢气，可以使用氧化铜或Pd-X分子筛。在氧化铜催化下，反应温度为350~400度，处理气体的空速为200h-1。这种方法可以将氢体积分数由1%降至1x10-6，但氧化铜吸附氢后需要使用含氧2%~5%的惰性气体进行再生，以便重复使用。如果使用Pd-X分子筛，则可以在常温下将氖中微量的氢和一氧化碳的体积分数由11x10-6降至0.1x10-6。
二.脱除氮。
在氮脱除过程中，有时也会伴随着氧的脱除。这种情况下，我们主要使用金属吸气剂来吸收氧气。常见的金属吸气剂包括钙、钛、铀和锆-铝-16等。当使用金属钙作为吸气剂时，它同时可以吸收氮气和氧气。反应温度为650~680度，当进口气体的杂质浓度相当于40x10-6（体积分数）空气时，出口杂质浓度小于50x10-6（体积分数）。使用新鲜的钙时，出口杂质浓度可以降至20x10-6体积分数。金属钙的利用率为50%~60%。而使用海绵状的金属钛或锆-铝-16作为吸气剂时，它们可以同时吸收氧气、氮气、氢气、水蒸气、一氧化碳、二氧化碳和烃类等杂质。
三.脱除氧。
通常采用化学方法进行脱氧。常用的脱氧剂包括氧化锰和Ag-X分子筛等。其中，氧化锰可以吸收氧，反应式为：6MnO+3O2→6MnO2。当反应温度为150度，空速为1000h-1时，可以将体积分数为0.1%的氧脱除至2x10-6。而在常温下，采用Ag-X分子筛进行脱氧，可以将氧杂质含量由44x10-6降低至3x10-6。脱氧剂使用后，需要用氢气进行还原，还原后的脱氧剂可重新使用。
四.低温吸附。
鉴于氖含有氧、氮、一氧化碳、二氧化碳和甲烷等杂质，导致它的沸点很低。因此，我们可以使用低温吸附法来一次性去除所有这些杂质。吸附的温度可以选择液氮温度，并且可以选择细孔硅胶、氧化铝或者分子筛作为吸附剂，去除的深度可以达到1x10-6体积分数。
五.去除碳化合物。
含碳化合物主要分为碳氧化合物和碳氢化合物，主要包括一氧化碳、二氧化碳和甲烷等物质。正如前面所提到的，采用金属吸气剂（如锆-铝-16）可以在去除氮的同时，一次性去除一氧化碳、二氧化碳和烃类等杂质，去除效果可以达到1x10-6体积分数。

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