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深冷分離法又稱為低溫精餾法，利用空氣中氮氣與氧氣的沸點不一致來分離氧氣和氮氣。由于氮氣的沸點（-196℃） 低于氧氣（-183℃），在液態(tài)空氣的蒸發(fā)過程中，液氮比液氧更容易變成氣態(tài)，而在空氣液化過程中，氧氣比氮氣更容易變成液態(tài)。由于氮氣與氧氣的沸點相差不大，液態(tài)空氣與氣態(tài)空氣需經(jīng)過反復多次的蒸發(fā)、冷凝、再蒸發(fā)過程（該過程稱為低溫精餾過程），終在精留塔頂部氣相餾分中就可以過得較高高純度的氮氣，氮氣的純度取決于精餾塔的塔板級數(shù)和精餾效率。

瑞典化學家卡爾·謝勒（Carl Scheele）和蘇格蘭植物學家丹尼爾·盧瑟福（Daniel Rutherford）在1772年分部發(fā)現(xiàn)了氮。牧師卡文迪許和拉瓦錫也在差不多的同一時間獨立地獲得了氮。氮氣首先被拉瓦錫（Lavoisier）認可為元素，他將其命名為“偶氮”，意思是“無生命”。查普塔爾在1790年將該元素命名為氮。該名稱源自希臘語“nitre”（硝酸鹽中含氮的硝酸鹽）。

實驗室常用的是亞的分解，實際上是將亞硝酸鈉飽和溶液慢慢加到熱的飽和溶液中 。

該方法是以壓縮空氣為原料，一般以分子篩為吸附劑，在一定的壓力下，利用空氣中氧氣和氮氣分子在不同分子篩表面吸附量的差異，在一定時間內(nèi)氧在吸附相富集， 氮在氣體相富集，實現(xiàn)氧、氮分離；而卸壓后分子篩吸附劑解析再生，循環(huán)使用。 [3] 吸附劑除了分子篩之外，還可應用活性氧化鋁、硅膠等。
目前， 常用變壓吸附制氮裝置是以壓縮空氣為原料，碳分子篩為吸附劑，利用氧和氮在碳分子篩上的吸附容量、吸附速率、吸附力等方面的差異及分子篩對氧和氮隨壓力不同具有不同的吸附容量的特性來實現(xiàn)氧、氮分離。首先，空氣中的氧被碳分子篩優(yōu)先吸附，從而在氣相中富集氮氣。為連續(xù)獲得氮氣，需兩個吸附塔交替工作。

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