Дудкина М.П.
ТРАДИЦИОННЫЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕЛИЯ *
Аннотация:
в статье приведены области применения, источники и способы получения гелия. Особое внимание уделено перспективным областям применения гелия
Ключевые слова:
гелий, свойства гелия, области применения, источники гелия, получение гелия
УДК 546.291
Дудкина М.П.
студент кафедры химии и химической технологии
Амурский государственный университет
(г. Благовещенск, Россия)
ТРАДИЦИОННЫЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕЛИЯ
Аннотация: в статье приведены области применения, источники и способы получения гелия. Особое внимание уделено перспективным областям применения гелия.
Ключевые слова: гелий, свойства гелия, области применения, источники гелия, получение гелия.
Свойства гелия: инертный нетоксичный одноатомный газ, без цвета вкуса и запаха, входит в VIII группу таблицы Менделеева. Плохо растворим в воде, температура кипения находится вблизи абсолютного нуля – 4,22 К. Имеет высокую диффузионную способность и проницаемость. В жидком состоянии обладает высокой теплопроводностью и теплоёмкостью. Видимый свет спектра гелия имеет жёлтую окраску. После охлаждения до 4 К гелий может быть превращён в жидкость. Имеет 2 стабильных изотопа: 4He и 3He. Жидкий гелий обладает уникальными свойствами – сверхтекучестью и сверхпроводимостью [1].
Источники гелия: гелий широко распространен в природе, но крайне рассеян, в свободном виде в недрах он не встречается. В промышленных масштабах его получают из природных газов, в которых он присутствует в качестве компонента-примеси. Гелий также является продуктом радиоактивного распада, поэтому содержится в минералах, которые одновременно содержат уран или торий. Незначительное количество гелия находится в воздухе и воде. Однако его содержание в земной коре или атмосфере настолько мало, что извлечение гелия из них является очень энергозатратным и не окупаемым, поэтому попросту не имеет смысла [2].
Получение гелия: в промышленности гелий извлекают из природных газов путем низкотемпературной ректификации. Газ подвергается сжатию и охлаждению; при этом примеси, имеющие более высокие, чем гелий, температуры конденсации, сжижаются. Гелий остается в газообразном состоянии и в таком виде отбирается. В малых количествах гелий может быть получен в качестве побочного продукта в аппаратах для разделения воздуха на кислород и азот [3].
Применение гелия: области использования гелия велики, так гелий используют в следующих областях: авиации и воздухоплавании, атомной и электронной промышленности, медицине, металлургии, пищевой промышленности, ракетостроении. Остановимся на каждой области более подробно.
Первое применение гелий нашел в воздухоплавании и авиации. Сочетание в гелии свойств инертности и легкости делает его идеальным наполнителем дирижаблей, аэростатов и различных летательных аппаратов. На сегодняшний дначительным остается применение неуправляемых и привязных аэростатов, наполненных гелием, в метеорологической службе и для научно-исследовательских работ в атмосфере.
Гелий в космонавтике входит в смеси для дыхания. В ракетостроении химически нейтральный гелий используют для замещения горючего и окислителя в топливных баках.
В атомной энергетике особенно привлекательна устойчивость гелия к различным радиационным излучениям и его высокая теплопроводность. Гелий взрывобезопасен, у него высок коэффициент теплопередачи, поэтому малы потери тепла. Так гелий может использоваться в качестве высокотемпературного теплоносителя в ядерных реакторах. За счёт своей сверхтекучести гелий нашёл применение в адроном коллайдере как хладагент в многоступенчатой системе охлаждения.
В металлургии гелий используется в качестве защитного инертного газа для выплавки чистых металлов, а также при сварке, литье и резке цветных металлов, в частности алюминия и его сплавов. Продувка жидкого металла струей гелия извлекает растворенные в металле газы и удаляет в виде шлака неметаллические примеси.
В пищевой индустрии гелий зарегистрирован как пищевая добавка E 939. Добавка относится к пропелентам, безопасна для человека при употреблении внутрь. Добавку E 939 применяют для хранения шоколада, детского питания, продуктов, содержащих жиры и эфирные масла: арахис, специи, овощей, фруктов (дополнительно гелий предохраняет продукты от высыхания, замедляет перезревание); сливки для взбивания. Гелий не оказывает отрицательного воздействия на цвет, аромат, вкус, не разрушает витамины, полностью сохраняет биологическую ценность продуктов. Гелий используют также для упаковки продуктов питания. Уникальное по химическим и физическим свойствам вещество подавляет жизнедеятельность болезнетворных бактерий, предохраняет от окислительной порчи.
В медицине также используют добавку Е 939 в аэрозолях. Благодаря обладания таким свойством как высокая проникающая способность – вдыхание подогретого газа ускоряет транспорт кислорода, улучшает газообмен в легких; разжижает мокроту; расслабляет гладкую мускулатуру, облегчая дыхание. Поэтому смесь 20% кислорода и 80% гелия используется в аппаратах ИВЛ, для облегчения состояния при астме, лечении симптомов дыхательной недостаточности, в терапии острых отравлений наркотическими и химическими веществами. Жидкий гелий используется как хладагент в МРТ. С помощью лазера на основе гелия и неона ускоряют заживление ран, разрушают раковые клетки. В косметологии прибор используют для лечения угревой сыпи, рассасывания рубцов.
Перспективным является использование гелия при подводных работах, в искусственной дыхательной атмосфере в замкнутых пространствах – он мало растворим в крови, с высоким коэффициентом диффузии, что облегчает дыхание и сокращает время насыщения [2,3].
В завершение хочется отметить, что в целом гелий – это элемент современных и будущих высоких инновационных технологий. С повышением уровня добычи гелия спрос на него будет только расти. Таким образом, можно предположить, что с увеличением уровня добычи гелия будет также расти экономический уровень страны.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Neftegaz.RU. Гелий. [Электронный ресурс]. URL: https://neftegaz.ru/tech-library/neftekhimiya/692862-geliy/ (дата обращения: 17.05.22).
Гелий: сферы применения и способы добычи [Электронный ресурс]. URL: https://geliy24.ru/stati/gelij-sfery-primeneniya-i-sposoby-dobychi (дата обращения: 16.05.22).
Энциклопедия Кругосвет. Гелий [Электронный ресурс]. URL: https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/GELI.html (дата обращения: 17.05.22).
Гелий [Электронный ресурс]. URL: http://www.himsnab-spb.ru/article/ps/he (дата обращения: 16.05.22).
Dudkina M.P.
Student of the Department of Chemistry and Chemical Technology
Amur State University
(Blagoveshchensk, Russia)
TRADITIONAL AND PROMISING
AREAS APPLICATIONS OF HELIUM
Abstract: the article presents the fields of application, sources and methods of obtaining helium. Special attention is paid to promising applications of helium.
Keywords: helium, properties of helium, applications, sources of helium, production of helium.
Номер журнала Вестник науки №5 (50) том 4
Ссылка для цитирования:
Дудкина М.П. ТРАДИЦИОННЫЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕЛИЯ // Вестник науки №5 (50) том 4. С. 205 - 209. 2022 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/5661 (дата обращения: 26.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2022. 16+