1. Destilación fraccional
* Cómo funciona: Este es el método industrial más común. Aprovecha la diferencia en los puntos de ebullición entre el helio (-268.9 ° C) y el oxígeno (-182.9 ° C).
* La mezcla de gas se enfría a temperaturas muy bajas.
* El helio, con su punto de ebullición más bajo, se hierve primero y se recoge.
* A medida que aumenta la temperatura, el oxígeno se reduce y se recoge por separado.
* ventajas: Eficiente para la separación a gran escala, produce productos de alta pureza.
* Desventajas: Requiere equipo especializado y temperaturas muy bajas, intensas en energía.
2. Membranas
* Cómo funciona: Los átomos de helio son mucho más pequeños que las moléculas de oxígeno. Una membrana selectivamente permeable permite que el helio pase mientras bloquea el oxígeno.
* ventajas: Configuración relativamente simple, menor consumo de energía que la destilación.
* Desventajas: Puede no lograr la misma alta pureza que la destilación, menos eficiente para las operaciones a gran escala.
3. Adsorción de swing de presión (PSA)
* Cómo funciona: Un material (adsorbente) se une selectivamente a las moléculas de oxígeno a alta presión. Cuando se baja la presión, se libera el oxígeno y el helio pasa.
* ventajas: La energía eficiente, se puede utilizar para operaciones a menor escala.
* Desventajas: Los materiales adsorbentes pueden necesitar una regeneración frecuente, pueden no lograr la misma pureza que la destilación.
4. Separación criogénica
* Cómo funciona: La mezcla de gas se enfría hasta que el oxígeno se licúa, dejando el gas de helio para ser recolectado.
* ventajas: Puede lograr una alta pureza, relativamente sencilla.
* Desventajas: Requiere equipo especializado para enfriamiento, intensivo en energía.
5. Otros métodos
* Difusión: Se puede usar una membrana porosa para separar los gases en función de sus diferentes tasas de difusión.
* cromatografía: Esta técnica se puede utilizar para separar los gases en función de sus diferentes afinidades para una fase estacionaria.
Elección del método:
El mejor método para separar el helio y el oxígeno depende de factores como:
* La pureza deseada: Para la pureza ultra alta, la destilación generalmente se prefiere.
* Escala de operación: Para la producción a gran escala, la destilación suele ser más eficiente.
* Consumo de energía: Las membranas y el PSA ofrecen ventajas en eficiencia energética.
* Costo: Cada método tiene sus propias consideraciones de costo.
nota: La separación de helio y oxígeno es un proceso complejo que requiere una ingeniería cuidadosa y equipos especializados.
