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高純氮氣

什么是氮氣?

  氮氣,化學式為N2,通常狀況下是一種無色無味的氣體,而且一般氮氣比空氣密度小。氮氣占大氣總量的78.12%(體積分數),是空氣的主要成份。在標準大氣壓下,冷卻至-195.8℃時,變成沒有顏色的液體,冷卻至-209.8℃時,液態氮變成雪狀的固體。氮氣的化學性質不活潑,常溫下很難跟其他物質發生反應,但在高溫、高能量條件下可與某些物質發生化學變化,用來制取對人類有用的新物質。
氮氣的化學性質
  由氮元素的氧化態-吉布斯自由能圖也可以看出,除了NH4+離子外,氧化數為0的N2分子在圖中曲線的最低點,這表明相對于其它氧化數的氮的化合物來講的話,N2是熱力學穩定狀態結構。氧化數為0到+5之間的各種氮的化合物的值都位于HNO3和N2兩點的連線(圖中的虛線)的上方,因此,這些化合物在熱力學上是不穩定的,容易發生歧化反應。在圖中唯一的一個比N2分子值低的是NH4+離子。
  由氮分子中三鍵鍵能很大,不容易被破壞,因此其化學性質十分穩定,只有在高溫高壓并有催化劑存在的條件下,氮氣可以和氫氣反應生成氨。

氮氣的作用

  化工合成
  氮主要用于合成氨,反應式為N2+3H2?2NH3( 條件為高壓,高溫、和催化劑。反應為可逆反應)還是合成纖維(錦綸、腈綸),合成樹脂,合成橡膠等的重要原料。 氮是一種營養元素還可以用來制作化肥。例如:碳酸氫銨NH4HCO3,氯化銨NH4Cl,硝酸銨NH4NO3等等。
  汽車輪胎
  1.提高輪胎行駛的穩定性和舒適性
  氮氣幾乎為惰性的雙原子氣體,化學性質極不活潑,氣體分子比氧分子大,不易熱脹冷縮,變形幅度小,其滲透輪胎胎壁的速度比空氣慢約30~40%, 能保持穩定胎壓,提高輪胎行駛的穩定性,保證駕駛的舒適性;氮氣的音頻傳導性低,相當于普通空氣的1/5,使用氮氣能有效減少輪胎的噪音,提高行駛的寧靜度。
  2.防止爆胎和缺氣碾行
  爆胎是公路交通事故中的頭號殺手。據統計,在高速公路上有46%的交通事故是由于輪胎發生故障引起的,其中爆胎一項就占輪胎事故總量的70%。汽車行駛時,輪胎溫度會因與地面磨擦而升高,尤其在高速行駛及緊急剎車時,胎內氣體溫度會急速上升,胎壓驟增,所以會有爆胎的可能。而高溫導致輪胎橡膠老化,疲勞強度下降,胎面磨損劇烈,又是可能爆胎的重要因素。而與一般高壓空氣相比,高純度氮氣因為無氧且幾乎不含水份不含油,其熱膨脹系數低,熱傳導性低,升溫慢,降低了輪胎聚熱的速度,不可燃也不助燃等特性,所以可大大地減少爆胎的幾率。
  3.延長輪胎使用壽命
  使用氮氣后,胎壓穩定體積變化小,大大降低了輪胎不規則磨擦的可能性,如冠磨、胎肩磨、偏磨,提高了輪胎的使用壽命;橡膠的老化是受空氣中的氧分子氧化所致,老化后其強度及彈性下降,且會有龜裂現象,這時造成輪胎使用壽命縮短的原因之一。氮氣分離裝置能極大限度地排除空氣中的氧氣、硫、油、水和其它雜質,有效降低了輪胎內襯層的氧化程度和橡膠被腐蝕的現象,不會腐蝕金屬輪輞,延長了輪胎的使用壽命,也極大程度減少輪輞生銹的狀況。
  4.減少油耗,保護環境
  輪胎胎壓的不足與受熱后滾動阻力的增加,會造成汽車行駛時的油耗增加;而氮氣除了可以維持穩定的胎壓,延緩胎壓降低之外,其干燥且不含油不含水,熱傳導性低,升溫慢的特性,減低了輪胎行走時溫度的升高,以及輪胎變形小抓地力提高等,降低了滾動阻力,從而達到減少油耗的目的。
   其他作用
  由于氮的化學惰性,常用作保護氣體,如:瓜果,食品,燈泡填充氣。以防止某些物體暴露于空氣時被氧所氧化,用氮氣填充糧倉,可使糧食不霉爛、不發芽,長期保存。液氮還可用作深度冷凍劑。作為冷凍劑在醫院做除斑,包,豆等的手術時常常也使用, 即將斑,包,豆等凍掉,但是容易出現疤痕,并不建議使用。高純氮氣用作色譜儀等儀器的載氣。用作銅管的光亮退火保護氣體。跟高純氦氣、高純二氧化碳一起用作激光切割機的激光氣體。氮氣也作為食品保鮮保護氣體的用途。在化工行業,氮氣主要用作保護氣體、置換氣體、洗滌氣體、安全保障氣體。用作鋁制品、鋁型材加工,鋁薄軋制等保護氣體。用作回流焊和波峰焊配套的保護氣體,提高焊接質量。用作浮法玻璃生產過程中的保護氣體,防錫槽氧化。

氮氣的危險性
  危險性類別:第2.2類 惰性氣體
  侵入途徑:吸入
  健康危害:空氣中氮氣含量過高,使吸入氣氧分壓下降,引起缺氧窒息。吸入氮氣濃度不太高時,患者最初感胸悶、氣短、疲軟無力;繼而有煩躁不安、極度興奮、亂跑、叫喊、神情恍惚、步態不穩,稱之為“氮酩酊”,可進入昏睡或昏迷狀態。吸入高濃度,患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。
  潛水員深潛時,可發生氮的麻醉作用;若從高壓環境下過快轉入常壓環境,體內會形成氮氣氣泡,壓迫神經、血管或造成微血管阻塞,發生“減壓病”。
  環境危害:無
  燃爆危險:本品不燃。
  急救措施
  皮膚接觸:沒事(因空氣中就含有約78%的氮)
  眼睛接觸:沒事(理由同上)
  吸入: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。就醫。
  食入:沒事
  消防措施
  危險特性:若遇高熱,容器內壓增大,有開裂和爆炸的危險。
  有害燃燒產物:氮氣。
  滅火方法:本品不燃。盡可能將容器從火場移至空曠處。噴水保持火場容器冷卻,直至滅火結束用霧狀水保持火場中容器冷卻。可用霧狀水噴淋加速液氮蒸發,但不可使用水槍射至液氮。
泄漏應急處理
  應急處理:迅速撤離泄漏污染區人員至上風處,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。
操作處置儲存
  操作注意事項:密閉操作。密閉操作,提供良好的自然通風條件。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。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。
  儲存注意事項:儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。儲區應備有泄漏應急處理設備。

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