《氦,稀有氣體》課件

《氦,稀有氣體》氦氣是一種無(wú)色無(wú)味無(wú)臭的惰性氣體，在地球上含量極低，但其應(yīng)用廣泛，對(duì)人類社會(huì)發(fā)展有著重要意義。什么是氦氣?定義氦氣是一種無(wú)色無(wú)味無(wú)臭的惰性氣體，化學(xué)符號(hào)為He，原子序數(shù)為2，是元素周期表中第一周期第二族的元素。性質(zhì)氦氣是化學(xué)性質(zhì)最為穩(wěn)定的元素，極難與其他元素發(fā)生反應(yīng)，通常以單原子氣體的形式存在。氦氣的發(fā)現(xiàn)11868年法國(guó)天文學(xué)家皮埃爾·讓森在日全食觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)了一種新的元素，并將其命名為氦。21895年英國(guó)化學(xué)家威廉·拉姆齊從釔鈾礦中分離出氦氣，首次在地球上發(fā)現(xiàn)了氦。氦氣在地球上的分布地球大氣層氦氣在地球大氣層中含量極低，約為5.2ppm，主要來(lái)源于放射性元素的衰變。天然氣氦氣主要存在于天然氣中，含量約為0.1%~7%，是天然氣的重要副產(chǎn)品。氦氣的物理性質(zhì)沸點(diǎn)氦氣的沸點(diǎn)極低，為-268.93℃，是所有元素中沸點(diǎn)最低的元素。密度氦氣的密度很小，僅為空氣的七分之一，是所有氣體中密度最小的元素。溶解度氦氣的溶解度很小，在水中的溶解度極低，在血液中的溶解度也極低。氦氣的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)式He原子序數(shù)2電子排布1s2氦氣的應(yīng)用領(lǐng)域1航空航天作為飛行器和火箭的輕型氣體，氦氣可充填氣球和飛艇，用于提升飛行器。2醫(yī)療氦氣可用于磁共振成像（MRI）的超導(dǎo)磁體冷卻，也可用于呼吸治療。3工業(yè)氦氣可用于焊接、切割、氣相色譜等工業(yè)領(lǐng)域，也用于制造半導(dǎo)體和光纖。4實(shí)驗(yàn)研究氦氣可用于低溫物理、核物理、材料科學(xué)等領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究，提供惰性氣體環(huán)境。氦氣在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用氣球氦氣充填氣球，可以實(shí)現(xiàn)高空探測(cè)和科學(xué)研究，也用于娛樂和廣告。飛艇氦氣充填飛艇，可以用于運(yùn)輸、觀光、救援和軍事等領(lǐng)域。火箭氦氣可作為火箭燃料的推進(jìn)劑，也用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻。氦氣在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用1磁共振成像超導(dǎo)磁體冷卻2呼吸治療治療呼吸道疾病3激光治療用于眼科和皮膚科的激光治療氦氣在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用1焊接氣體保護(hù)焊接2切割氣體切割3氣相色譜作為載氣4半導(dǎo)體制造制造芯片氦氣在實(shí)驗(yàn)研究中的應(yīng)用1低溫物理低溫超導(dǎo)研究2核物理粒子加速器3材料科學(xué)材料制備氦氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸高壓氣瓶用于儲(chǔ)存和運(yùn)輸高壓氦氣液氦罐車用于運(yùn)輸液態(tài)氦氣氦氣資源的開發(fā)和利用天然氣田氦氣主要來(lái)源于天然氣田，開采天然氣時(shí)可獲得氦氣。氦氣分離采用低溫分離技術(shù)將氦氣從天然氣中分離出來(lái)。氦氣回收和再利用氣體回收從工業(yè)生產(chǎn)和科研實(shí)驗(yàn)中回收氦氣。液化氣回收從液態(tài)氦氣儲(chǔ)罐中回收氣體。凈化回收對(duì)回收的氦氣進(jìn)行凈化處理，使其達(dá)到可用標(biāo)準(zhǔn)。氦氣的供給和價(jià)格問題1供應(yīng)不足全球氦氣供應(yīng)量不足，導(dǎo)致價(jià)格不斷上漲。2需求增長(zhǎng)隨著科技發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，氦氣需求不斷增長(zhǎng)。3價(jià)格波動(dòng)氦氣價(jià)格受供應(yīng)和需求的影響，波動(dòng)較大。氦氣的市場(chǎng)現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展市場(chǎng)規(guī)模全球氦氣市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年將持續(xù)增長(zhǎng)。應(yīng)用領(lǐng)域氦氣的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，包括航空航天、醫(yī)療、工業(yè)、科研等。技術(shù)創(chuàng)新氦氣回收和再利用技術(shù)不斷發(fā)展，為市場(chǎng)發(fā)展提供保障。氦氣的開采和開發(fā)技術(shù)低溫分離技術(shù)利用氦氣沸點(diǎn)低的特點(diǎn)，將其從天然氣中分離出來(lái)。膜分離技術(shù)利用氦氣滲透性高的特點(diǎn)，將其從天然氣中分離出來(lái)。氦氣開發(fā)的環(huán)境影響與保護(hù)大氣污染氦氣泄漏可能導(dǎo)致大氣污染，對(duì)環(huán)境造成一定影響。資源浪費(fèi)氦氣的開采和使用需要節(jié)約資源，避免浪費(fèi)。氦氣回收技術(shù)的發(fā)展膜分離技術(shù)利用高性能膜分離技術(shù)，提高氦氣回收率。吸附技術(shù)利用吸附材料，從混合氣體中選擇性吸附氦氣。低溫分離技術(shù)利用氦氣沸點(diǎn)低的特點(diǎn)，進(jìn)行低溫分離回收。氦氣循環(huán)利用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值1資源節(jié)約減少氦氣的開采，節(jié)約資源。2降低成本降低氦氣價(jià)格，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。3環(huán)保效益減少氦氣泄漏，保護(hù)環(huán)境。氦氣產(chǎn)業(yè)鏈的整合與創(chuàng)新1上游氦氣資源開采和分離。2中游氦氣儲(chǔ)存、運(yùn)輸和銷售。3下游氦氣應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新。世界主要氦氣生產(chǎn)國(guó)概況1美國(guó)全球最大的氦氣生產(chǎn)國(guó)。2卡塔爾全球第二大氦氣生產(chǎn)國(guó)。3俄羅斯全球第三大氦氣生產(chǎn)國(guó)。中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)機(jī)遇中國(guó)氦氣需求旺盛，市場(chǎng)潛力巨大。挑戰(zhàn)中國(guó)氦氣資源短缺，生產(chǎn)技術(shù)落后。中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策支持國(guó)家政策國(guó)家出臺(tái)了一系列政策，鼓勵(lì)氦氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展。地方政策地方政府也制定了相應(yīng)的政策，支持氦氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展。中國(guó)氦氣產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃11加大氦氣資源勘探開發(fā)力度。22提升氦氣生產(chǎn)和分離技術(shù)。33推廣氦氣回收和再利用技術(shù)。氦氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國(guó)際合作1技術(shù)合作與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)合作，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)。2資源合作與氦氣資源豐富的國(guó)家合作，獲取氦氣資源。3市場(chǎng)合作與國(guó)際市場(chǎng)接軌，拓展氦氣市場(chǎng)。氦氣未來(lái)應(yīng)用前景展望新興領(lǐng)域氦氣將在新能源、新材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。技術(shù)進(jìn)步氦氣相關(guān)技術(shù)將不斷進(jìn)步，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。市場(chǎng)需求氦氣需求將持續(xù)增長(zhǎng)，