Аргон у сучасному світі з кожним днем стає популярнішим і важливішим. Цей газ «працює» у склопакетах вікон та лазерах, у лампах розжарювання та зварюванні металів. Він оберігає харчові продукти від гнильних бактерій та допомагає гасити пожежі. Оскільки сфер застосування цього інертного газу стає дедалі більше, важливішим стає питання його отримання.
Після того, як Релей виявив у дослідах з повітрям раніше не вивчений газ, він разом із Рамзаєм розпочав серію експериментів щодо дослідження його властивостей. Для цього потрібно отримати недосліджений газ у достатній кількості. Виділяли його двома способами. При пропущенні електричних іскор кисень зв’язувався з азотом, уможливлюючи виділення аргону. Іншим способом було поглинання азоту розжареним магнієм. На сьогоднішній день, промислового значення жоден із цих способів не має.
Сучасна промисловість найчастіше отримує аргон низькотемпературної ректифікації повітря. Це ще й один із найбільш застосовуваних способів отримання чистих кисню та азоту. Аргон при цьому виходить як побічний продукт. У промисловому виробництві аміаку теж як побічний продукт виходить аргон
Сучасні технології одержання аргону.
Кріогенний спосіб
Більшість аргону, який використовується для різноманітних цілей у різних галузях промисловості, отримано в повітророзділювальному апараті, кріогенному способом поділу зрідженого повітря. При цьому відбувається поділ його на складові гази. Чимала частка кисню і азоту, що отримується в промисловості, виходить саме цим способом.
Принцип роботи криогенної ректифікаційної колони ґрунтується на різниці в температурах кипіння газів, що становлять атмосферне повітря. Легкокиплячі речовини, такі як гелій і неон, виявляються у вигляді пари, що накопичується у верхній частині колони. Більш важкокиплячі криптон і ксенон залишаються у вигляді рідини внизу. Аргон разом із киснем та азотом відноситься до середньої фракції. Оскільки вона лише на кілька градусів відрізняється від їх температур кипіння, це дещо ускладнює процес його отримання.
Тому приблизно на рівні однієї третини висоти основної колони розташовується патрубок, через який спеціальну колону виводиться фракція аргону, що містить приблизно десять – дванадцять відсотків цього газу. Тут провадиться повторна ректифікація. Азот, до більш летка речовина сягає колони, а більш «важкий» кисень опускається вниз.
Після часткового відділення кисню та азоту залишається суміш, вміст аргону в якій коливається від 94 до 85 відсотків. Такий «сирий» аргон підлягає доочищенню. Домішки азоту, що становлять від трьох до п’яти відсотків суміші, видаляються ректифікацією. А три – десять відсотків кисню забираються адсорбцією чи хімічним способом, зв’язуючи його воднем чи сіркою. Через війну чистота отриманого аргону сягає 99,99 відсотків.
Побічний продукт при виробництві аміаку
Ще одне джерело одержання аргону – це аміачне виробництво. В даному випадку цей газ є відходом – домішкою, залишком, що видобувається з азоту, необхідного для синтезу аміаку. Азот, який служить сировиною для виробництва аміаку, не передбачає такого очищення, як позбавлення його від домішки аргону . Після взаємодії азоту і водню з утворенням аміаку, він просто залишається як залишок, що не прореагував.
Мембранна або дифузійна технологія
Ця технологія зародилася ще у сімдесятих роках минулого століття. Це економічно вигідний спосіб отримання газів, виділенням їх із повітря. Принцип роботи цього у тому, що газова суміш, у разі повітря проходить крізь мембрану.
Атоми та молекули різних газів відрізняються розмірами. Мембрана пропускає лише молекули чи атоми до певного діаметра, більші залишаються з іншого боку. У сучасній промисловості для поділу газів застосовують половолоконні мембрани останнього п’ятого покоління, що володіють кращими якостями в порівнянні з попередніми версіями.
Адсорбційна технологія
У п’ятдесятих роках ХХ століття з’явився адсорбційний спосіб поділу газових сумішей. Він ґрунтується на здатності адсорбуючих речовин селективно поглинати той чи інший газ. В основному цим способом виділяють з повітря азот та кисень. Для цього поділу переважно використовують синтетичні цеоліти, і навіть природні мінерали: клиноптилолит і морденит.
На жаль, отримання аргону за мембранною та адсорбційною технологією ще не досягло такої досконалості, щоб можна було використовувати їх отримання аргону в промислових масштабах. Обидва ці способи мають великий потенціал, і, найімовірніше отримання все більших обсягів щодо дешевого аргону стане можливим саме з їх використанням.
Плюси та мінуси технологій отримання аргону.
Звична кріогенна технологія ректифікації виділення аргону з атмосферного повітря дозволяє отримувати його у великих обсягах. Але, дорожнеча і складність отримання аргону таким чином надихає винахідників на пошуки зручнішого та дешевшого способу отримувати цей газ у потрібній кількості. Усі зростаючі потреби у цьому газі стимулюють нові дослідження у цій галузі. Адсорбційний і мембранний методи отримання, що розвиваються в даний час
Отримання аргону мембранним та адсорбційним методом дешевше. Але створення великих високопродуктивних адсорбційних або дифузійних установок для отримання аргону утруднено фізичними властивостями самих матеріалів.
Цікаві факти
За обсягом та масою, після азоту та кисню, аргон найпоширеніший газ в атмосфері. В атмосфері Землі його приблизно 1,3 відсотка від усієї її маси та 0,9 відсотка від обсягу.
Земна атмосфера надає практично невичерпне джерело аргону. Крім того, майже весь використаний людством аргон знову повертається в атмосферу у незмінному з погляду фізики та хімії вигляді. За винятком невеликої кількості атомів, розбитих у ході досліджень, які проводяться з метою одержати нові ізотопи та речовини.
На території України чистий аргон та інші промислові гази можна придбати у компанії «DP Air Gas». Окрім того, Компанія здійснює доставку газів по всій території України. А також обслуговування газового обладнання. Більш детальну інформацію про асортимент та послуги, які пропонує «DP Air Gas», можна знайти тут.
