Потреба в гелії, дивовижному газі, що працює на благо людства в промисловості та побуті. Попит, що незмінно підвищується, на цей інертний газ надихає вчених на пошуки нових більш ефективних способів його отримання.
У 1868 році французьким вченим П’єром Жансеном при дослідженні сонячного спектру було вперше виявлено та описано новий елемент. В 1881 Луїджі Пальмієрі досліджуючи вулканічні гази, виявив присутність цього ж газу, який згодом був названий гелієм. В 1896 Генріхом Кайзером і Зігбертом Фрідлендером було доведено присутність гелію в складі атмосферного повітря. Вільям Рамзай, який досліджував різноманітні речовини і мінерали, виявив закономірність. Гелій, що міститься в них, супроводжує такі елементи, як уран і торій.
Незважаючи на те, що повітряний басейн, що оточує Землю, містить деяку кількість гелію, у лабораторних умовах цей газ у чистому вигляді одержати дуже складно. Потрібні дуже низькі температури, для досягнення яких потрібна досить громіздка та складна апаратура. Найчастіше різноманітні споживачі гелію, великі промислові виробництва або невеликі приватні фірми, що спеціалізуються на організації свят, купують це газ у спеціалізованих компаніях, таких, наприклад, як Компанія «DP Air Gas».
Як зараз отримують гелій
На сьогоднішній день найбільш застосовними є два промислові способи одержання гелію. Перший, дає левову частку одержуваного у промисловості гелію, передбачає виділення його з природних і нафтових газів. У суміші газів, що носить загальну назву «природний газ», гелій є домішкою. У найбагатших цим газом гелієносних сумішах вміст його коливається від 2 до 8 відсотків. Найбагатший гелієм природний газ містить трохи більше 10 відсотків гелію від усього обсягу суміші. Серед інших компонентів, що становлять нафтовий або природний газ, він є важко зріджуваним елементом. Тому від інших газів його відокремлюють, застосовуючи глибоке охолодження.
На першій стадії охолодження із суміші виділяється вуглекислий газ та вуглеводні. В результаті над рідким метаном залишається газова суміш. Цей залишок є так званий «сирий» гелій, оскільки цього газу в ньому міститься близько 70-90 відсотків. Окрім гелію, в ньому присутні неон і водень. Водень видаляється за допомогою оксиду міді. Остаточне доочищення проводиться після охолодження суміші в киплячому під вакуумом рідкому азоті. Домішки, що залишилися, вбирає в себе вугільний сорбент, попередньо охолоджений рідким азотом. Внаслідок такого досить дорогого та трудомісткого процесу виходить продукт дуже високої чистоти. Технічної чистоти газ, що містить гелію не менше 99,99 відсотка та високої чистоти – 99,999 відсотків гелію. Гази такої чистоти можна придбати у компанії «DP Air Gas».
Другий спосіб отримання гелію передбачає виділення його із повітря. На жаль, його в атмосферному повітрі міститься менше, ніж у гелієносних нафтових та природних газах, тому цей метод вважається менш перспективним. Гелій у цій технології є побічним продуктом при промисловому широкомасштабному виділенні зі зрідженого повітря кисню, азоту, аргону та інших рідкісних і цінних. Щоб розділити складові земну атмосферу гази, їх охолоджують. Помітна відмінність температур зрідження різних газів дозволяє розділяти суміш, що становить повітря, на фракції.
Постійно зростаючий попит цього газу стимулює пошук нових способів його отримання. Дуже перспективною вважається технологія із застосуванням мембран, що дозволяють розділяти суміш газів без застосування дорогого кріогенного обладнання. До останнього часу гелій у такий спосіб не виділявся. Це тому, що атоми цього газу дуже малі, цим і пояснюється його підвищена «плинність», здатність до просочування. Але, взимку 2014 року ситуація змінилася. У Росії її була запушена перша мембранна установка, призначена для виділення гелію з природного газу. Працює вона у місці видобутку газу, з його родовищі. Газова суміш у цьому випадку поділяється на два ступені. Спочатку відокремлюється так званий «продуктовий» газ, що містить вуглеводневі сполуки. Потім «пермеат» або «нецільовий» газ, що залишився, пропускають крізь наступну мембрану, відокремлюючи чистий гелій від домішок.
Цікаві факти на цю тему
Окрім інших, надзвичайно важливих, але менш розрекламованих шляхів застосування, інертний газ давно і міцно пов’язаний з поняттям свята. Без цього легкого негорючого газу не обійтися, коли потрібні повітряні кульки, здатні літати. З його допомогою створюються гелієві або пінні білі або різнокольорові «хмаринки», що набувають форми логотипу фірми або привітання до будь-якої події. Саме гелій піднімає їх на висоту до 150 метрів. Безпечна гелієва хмара може плавати навіть у приміщенні над святковим столом.
Вдихання людиною гелію викликає своєрідний ефект – тембр голосу ненадовго підвищується, стає «ляльковим». Так відбувається через те, що звук в атмосфері чистого гелію рухається набагато швидше, ніж у повітрі. Гелій не отруйний, але ця розвага не так безневинна, як може здатися на перший погляд. Великі концентрації гелію в повітрі, що вдихається людиною, можуть викликати такі симптоми, як нудота та блювання, запаморочення, втрата свідомості або навіть смерть від кисневого голодування. Тому вдих чистого гелію, наприклад, з повітряної кульки може бути дуже небезпечним. Несправний балон із гелієм також може стати причиною біди. Цей газ не має запаху і не відрізняється їдкістю, тому його концентрація, що наростає поступово, протягом деякого часу нічим не проявляє себе. Коли концентрація газу стає критичною, людина раптово втрачає свідомість.
Результатом численних досліджень цього газу стала поява нової науки. Гелієметрією називають науку, що вивчає процеси проходження гелію через різні середовища. Практичне застосування ці дослідження знаходять у геології та картуванні. Гелій чудово просочується крізь будь-якого роду тріщини земної кори. Там де тріщин більше, самі тріщини більші або вони перехрещуються, спостерігається велика концентрація цього газу. Практичною користю такого знання стало складання тектонічної карти Землі, що пояснює будову нашої планети і представляє як науковий інтерес. Крім визначення небезпечних землетрусами глибинних розломів у земній корі, гелієметрія допомагає виявляти поклади руд, що містять кольорові та рідкісні метали, а також необхідні для ядерної енергетики уранові руди.
В Україні гелій можна придбати у Компанії «DP Air Gas». Це одне із провідних підприємств, які займаються реалізацією технічних газів на цій території. Компанія пропонує послуги з доставки до будь-якої точки країни чистого гелію; сумішей, що містять гелій та інших газоподібних та зріджених промислових газів. Здійснюється огляд та ремонт тари, в якій транспортуються чи зберігаються гази. Докладніше з переліком пропонованих до реалізації газів та послуг можна ознайомитись тут.
