Heli là nguyên tố trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu He và số hiệu nguyên tử bằng hai, nguyên tử khối bằng 4. Tên của nguyên tố này bắt nguồn từ Helios, tên của thần Mặt Trời trong thần thoại Hy Lạp, do nguồn gốc nguyên tố này được tìm thấy trong quang phổ trên Mặt Trời.
Quá trình hình thành helium như thế nào?
Helium có rất nhiều trong không gian, tạo thành một sản phẩm hợp nhất bên trong các ngôi sao như mặt trời.
Tuy nhiên, helium xuất hiện tự nhiên trên Trái đất đến từ một quá trình khác. Sâu bên trong Trái đất, các nguyên tố phóng xạ như uranium và thorium phân rã và biến thành các nguyên tố khác.
Sản phẩm phụ của các phản ứng này là các hạt nhỏ gọi là hạt a, gồm hai neutron và hai proton. Những hạt đó nhặt các electron từ môi trường xung quanh và biến chúng thành helium, chúng dần dần nổi lên qua lớp vỏ và được phát ra trong khí quyển, nơi nó tiếp tục bay lên cho đến khi bay vào vũ trụ.
Khí Heli có ở đâu?
Helium là một thành phần, là nguyên tố trong vũ trụ. Helium nhẹ hơn các loại khí khác trong khí quyển, vì vậy không có lý do gì để nó ngừng bay hơi - nó tiếp phát tán và rò rỉ ra ngoài không gian. Đó là lý do tại sao chỉ có một lượng helium - 0,0005% - luôn ở trong khí quyển. Do đó, phần lớn nó tồn tại bên ngoài bầu khí quyển của trái đất hoặc trong các mỏ khí tự nhiên.
Helium được sản xuất như thế nào?
Bơi vì helium là một loại khí trơ không phản ứng với bất kỳ chất nào, vì vậy mà rất khó để tạo ra helium từ các phản ứng hóa học. Thay vào đó, nó được chiết xuất từ khí tự nhiên. Helium được tách khỏi khí tự nhiên thông qua quá trình chưng cất phân đoạn.
Việc khai thác khí heli được thực hiện thông qua các quy trình công nghiệp lọc các tạp chất khác, chẳng hạn như nước, carcbon dioxit và hydro sulfide từ khí.
Cuối cùng, một quy trình xử lý đông lạnh được sử dụng để làm mát khí và loại bỏ khí mê-tan chiếm phần lớn trong đó, để lại một dạng helium thô nguyên chất khoảng 50 đến 70 phần trăm cùng với một lượng nhỏ argon, neon và hydro.
Helium thô sau đó được tinh chế thông qua quá trình làm mát và lọc dẫn đến dạng helium tinh khiết hơn 99%.
Ứng dụng của khí heli tinh khiết
1. Dùng làm lạnh:
- MRI - Helium được sử dụng làm chất làm mát siêu dẫn cho các thiết bị. Magnet Resonance Imaging (MRI), quang phổ NMR, máy gia tốc hạt.
- Máy va chạm Hadron lớn, Thiết bị xung lượng tử siêu dẫn (SQUID), Quang phổ Spin Resonane (ESR). Bộ lưu trữ năng lượng từ trường siêu trường.
- Bộ truyền năng lượng, vận chuyển từ tính, cảm biến siêu dẫn, phổ khối lượng, nam châm siêu dẫn.
- Từ trường phân cực mạnh, nam châm siêu trường dẫn cho các lò phản ứng nhiệt hạch và các nghiên cứu siêu lạnh khác.
2. Helium làm lạnh siêu dẫn
- Helium làm lạnh các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ thấp và nam châm siêu dẫn nhiệt độ thấp đến nhiệt độ không tuyệt đối. Do đó điện trở của chất siêu dẫn đột nhiên giảm xuống không. Điện trở rất thấp của chất siêu dẫn cho phép tạo ra từ trường mạnh hơn. Trong trường hợp thiết bị MRI trong bệnh viện, từ trường mạnh hơn sẽ tạo ra nhiều chi tiết hơn trong quá trình quét hình ảnh phóng xạ.
- Helium được sử dụng như một chất làm siêu mát, vì helium có điểm nóng chảy và sôi thấp nhất (-296ºC). Helium không đông tụ ở áp suất khí quyển và helium tính trơ về mặt hóa học. Hơn nữa, helium là siêu lỏng dưới 2,2 Kelvin.
- Helium là một siêu làm mát không thể thay thế cho các ứng dụng lạnh.
3. Dùng trong khí cầu:
Helium là nguyên tố nhẹ thứ hai sau hydro và ở cùng mật độ, helium nhẹ hơn không khí. Do đó, Helium được sử dụng để làm khí nâng khí cầu, khí cầu khí tượng, airship và blimps.
Mặc dù helium không nhẹ như hydro, nhưng nó vẫn là khí nâng được ưa thích vì nó không cháy. Làm khí nâng là ứng dụng đầu tiên của helium kể từ khi phát hiện ra nó trên trái đất.
4. Hàn:
- Helium được sử dụng làm khí che chắn trong hàn hồ quang và hồ quang plasma.
- Khí heli bảo vệ xung quanh điểm hàn ngăn chặn quá trình oxy hóa kim loại. Khả năng ion hóa cao của helium cho phép sử dụng nó trong hàn hồ quang plasma. Đặc biệt là khi hàn các kim loại đặc biệt như titanium, zirconium, magiê và các hơp kim nhôm. Kim loại hiếm chỉ được sử dụng trong xây dựng, đóng tàu và hàng không vũ trụ.
- Việc che chắn bằng khí heli có thể được thay thế bằng argon hoặc hydro. Tuy nhiên, đối với hàn hồ quang plasma của một số vật liệu nhất định như titan, helium không thể được thay thế. Bởi vì helium là khí duy nhất có đủ hoạt động nhiệt đủ cao để an toàn.
5. Helium phát hiện rò rỉ:
- Helium - Helium được sử dụng để phát hiện rò rỉ. Bởi vì helium có kích thước phân tử nhỏ nhất và nó cũng là một phân tử monatomic. Do đó khí heli dễ dàng đi qua các rò rỉ nhỏ nhất.
- Một vật thể chứa helium trong trường hợp rò rỉ máy quang phổ khối helium sẽ phát hiện nơi rò rỉ.
- Helium giúp phát hiện rò rỉ trong tên lửa, trong bình nhiên liệu, bộ trao đổi nhiệt và đường ống dẫn khí. Trong thiết bị điện tử, ống truyền hình và các thành phần sản xuất khác.
- Helium phát hiện rò rỉ lần đầu tiên được áp dụng trong dự án Manhattan để tìm ra rò rỉ trong các nhà máy làm giàu uranium.
- Helium để phát hiện rò rỉ có thể được thay thế bằng hydro hoặc nitơ hoặc hỗn hợp hydro và nitơ.
Ngoài ra helium tinh khiết còn được sử dụng như một chất để sản xuất bán dẫn, sản xuất sợi quang học, truyền nhiệt trong lò phản ứng hạt nhân, sơn phủ kim loại…
Helium cũng được xem như là một hỗn hợp thở khi lặn biển ở dưới độ sâu 30m do độ tan trong nước và máu rất thấp. Hít thở hỗn hợp khí heli / oxy được sử dụng thay cho hỗn hợp thở nitơ / oxy để tránh ngộ độc khí nitơ hoặc tích tụ nitơ trong máu. Ngoài ra helium không gây ăn mòn cho thiết bị và nó không độc hại.
Helium tinh khiết có gây độc hại hay không?
Như đã nói helium là chất khí tương đối trơ, không màu, không mùi, không vị, không độc hại, nó không phản ứng với học, cũng không gây nổ.
Nhưng có một số điều con người cần lưu ý khi sử dụng khí helium đó là nếu trực tiếp hít một lượng khí lớn sẽ khiến cơ thể của bạn bị thiếu oxy nghiêm trọng dẫn đến nghẹt thở. Hoặc có một số người muốn thay đổi giọng nói tạm thời mà hút trực tiếp dòng khí này vào cơ thể một cách trực tiếp, điều sẽ rất nguy hiểm vì dòng khí được phụt ra với tốc độ vô cùng nhanh và mjanh, nó có thể làm vỡ các mô của phổi, khí nén đi vào trong mạch máu dẫn đến đột quỵ, nghiêm trọng hơn là tử vong.
Ở trên là một số thông tin mà chúng tôi muốn gửi đến các bạn để có thể hiểu hơn về loại khí helium tinh khiết. Nếu các bạn có nhu cầu sử dụng loại khí này bên công ty khí công nghiệp Hoàng Vũ của chúng tôi có cung cấp các loại bình khí với độ tinh khiết là 99.9%. Hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được hỗ trợ tư vấn nhé.
