工業上從液化空氣中生產氧氣主要是液化空氣。通過控制液化空氣的溫度,在不同的溫度下釋放出氧氣和氮氣,這是壹種物理變化。實驗室制氧主要是利用含氧化合物分解產生氧氣,這是壹種化學變化。
工業氧氣生產方法:
1,空氣冷凍分離法
空氣中的主要成分是氧氣和氮氣。利用氧和氮的不同沸點,從空氣中制備氧的過程稱為空氣分離。首先對空氣進行預冷和凈化(去除少量的水分、二氧化碳、乙炔、碳氫化合物等氣體和灰塵等雜質),然後進行壓縮和冷卻,使之成為液態空氣。然後利用氧氣和氮氣的沸點差異,在精餾塔中多次蒸發冷凝液態空氣,分離出氧氣和氮氣,得到純氧(純度可達99.6%)和純氮氣(純度可達99.9%)。如果加上壹些附加裝置,可以提取氬、氖、氦、氪、氙等稀有惰性氣體。空分裝置產生的氧氣通過壓縮機壓縮,最後壓縮後的氧氣儲存在高壓鋼瓶內,或者通過管道直接輸送到工廠和車間使用。用這種方法生產氧氣,需要大型成套設備和嚴格的安全操作技術,但產量高,每小時能生產數萬立方米的氧氣,而且消耗的原料只是不需要購買、運輸和儲存在倉庫裏的空氣。因此,自1903年研制出第壹臺深冷空分制氧機以來,這種制氧方式得到了廣泛的應用。
2.分子篩制氧法(吸附法)
利用氮分子比氧分子大的特性,用特殊的分子篩來分離空氣中的氧。首先,壓縮機迫使幹燥空氣通過分子篩進入抽真空的吸附器,使空氣中的氮分子被分子篩吸附,氧氣進入吸附器。當吸附器中的氧氣達到壹定量(壓力達到壹定水平)時,可以打開氧氣出口閥釋放氧氣。壹段時間後,分子篩吸附的氮氣逐漸增多,吸附能力減弱,產生的氧氣純度下降。需要用真空泵將吸附在分子篩上的氮氣抽出,然後重復上述過程。這種制造氧氣的方法也叫吸附法。研制了壹種小型吸附制氧機,便於家庭使用。