רקע: Xenon Gas Handling

Xenon, גז אצילי עם מספר 54 אטומי, מציג תצורה אלקטרון יציבה יוצאת דופן שהופכת אותו לפרט מבחינה כימית תחת רוב התנאים.אי-האיטיות הזו, בשילוב עם משקל אטומי גבוה ותכונות פיזיות ייחודיות, הופכת את xenon להכרחי על פני טווח של יישומים בעלי ערך גבוה.ברפואה גרעינית, xen-133 הוא אבן הפינה של גילוח ומחקרי דם במוח.

למרות הגמישות הזו, מערכות יעילות הנדסיות ללכידת והסרת Xenon מתערובת גז נשאר אתגר טכני מתמשך. Xenon מופיעה בדרך כלל בריכוזים - לעתים קרובות חלקים - בין אם נמוך יותר - עם אוויר רקע או זרמי גז תהליכים.האופי האצילי שלה הוא גם לא יוצר קשרים כימיים יציבים, ולכן שיטות ספיגה קונבנציונליות שמסתמךות על תגובה כימית הן בלתי יעילות ל-xon כבר לוכדת בטמפרטורות נמוכות של קרינה, אך ורקמותקגניות, ולכן הן טמפרטורות נמוכות מאוד, אשר אינן מסוגלות, אשר גורמות להפחתה של קרינה ספוגות, אשר נמצאות בטמפרטורות נמוכות.

מגבלות אלה עוררו גל של חדשנות הנדסית שמטרתו לפתח יעיל יותר, מדרג, ועלויות חסכוניות של ספיגת גזי רנטגן וטכנולוגיות להסרת. פריצות דרך האחרונות במדעי החומרים, הנדסה קרום, וחיזוק תהליכים עכשיו מעצבים מחדש את הנוף של טיפול Xenon, מה שמאפשר ללכוד, לטהר ולחזר את הגז בעל ערך זה עם דיוק וכלכלה חסרת תקדים.

טכנולוגיות חדשניות

האתגר המרכזי בקליטת xenon הוא בעיצוב חומרים המציעים יכולת גבוהה וסלקטיביות גבוהה עבור xenon על גזים נפוצים אחרים (oxygen, חנקן, פחמן דו חמצני, ו krypton) חומר עם יכולת גבוהה חייב להיות שטח משטח נגיש גדול או נפח pore;סלקטיביות דורש כי ממדים של חומר ומשטח מעדיף מודעות xon או חומרים מתחרות.

Metal-Organic Frameworks (MOFs)

MOFs הם חומרים גבישיים מורכבים מבלוטות מתכת המחוברות על ידי קישורים אורגניים, להרכיב רשת תלת-ממדית שגודלה הנקבובי, גיאומטריה ופונקציונליות כימית יכול להיות מכוון בדיוק.הנולה הזו הופכת את MOFs באופן יוצא דופן מתאים עבור xenon ללכוד. החוקרים פיתחו MOFs עם poretake עם קוטרים בטווח 4-7 - קרוב קינטית של אתרי xon (xon) ו-או ממקסימים יותר של קבוצות מגנטיות מגנטיות מגנטיות, או מגנטיות מגנטיות מובילות יותר, או מגנטיות מגנטיות מגנטיות, או מגנטיות, או מגנטיות, או מגנטיות, אשר מנפחות גבוהה יותר, או מגנטיות, או מגנטיות, אשר מנפחות, או מגנטיות, או מגנטיות, או מגנטיות, או מנפחות, או מנפחות, 000, או מגנטיות מגנטיות, או מגנטיות גבוהה של קירות מגנטיות, אשר מוביל יותר של קירות מגנטיות, או מגנטיות, בין קירות מגנטיות מגנטיות מגנטיות גבוהה יותר, או מגנטיות, או מגנטיות, בין קירות מגנטיות, 000, 000, 000, 000, אשר מוביל יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

דוגמה בולטת אחת היא החומר MOF הידוע בשם SBMOF-1 (acin-MoF עם ערוץ חד-ממדי צר) מחקרים הוכיחו כי SBMOF-1 מציג בחירת xenon/krypton העולה על 20 בטמפרטורה של ambient, הרבה יותר מאשר מודעות מסורתיות סטנדרטיות כגון פחמן מופעל או zeolite 13X.

מעבר לפרסומות סטטיות, מהנדסים שילבו חומרים המבוססים על MOF לתוך מחזור זרימה של כורים מעוקלים ומערכות מעוקלות נוזליות עבור הפרדה גז רציפה רציפה.תצורה טיפוסית משתמשת בפרסומות מרובות-beddecting (PSA) מחזור: Xenon- המכילה את גזי ההזנת המוחזקים על ידי MOF-ממדיום מלא בלחץ מתון; מודעות xonorbs בעוד גזים קלים עוברים דרך עמודה XNicicicicine-F-upicicicicicicicicances-upicicicicics-upicicance, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, ניתן להורדת עלויות מ-F-F-F-F-F-upicrecogicrecogicrecogicrecogine, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, ניתן להתמקד באופן קבוע, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לחץ קבוע, מגובה על גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי גבי

פחם פעיל מהנדס ומטוסים פורים

פחמן מופעל כבר מודעות עבודהorbent במשך עשרות שנים בשל העלות הנמוכה שלה, שטח פני השטח גבוה, וזמינות רחבה. עם זאת, פחמן מופעל סובל מסלקטיביות גרועה עבור גזים אציליים כי חלוקת הגודל שלהם הוא רחב מדי. החידושים הנדסה עדכניים התמקדו המגבלה הזו על ידי סינת חומרים פחמן עם microporosity מבוקרת בדיוק.למשל, פחמן אחס (MSC) מכמה חומרים אלה נגזרים על ידי פחמן CDRDVIDs CORS יכול להיות מסוגלות פחמן בגודל של 10.

גישה נוספת כוללת את ההקדמה של heteroatoms - במיוחד חנקן, sulfur, או בורון - במטריקס פחמן. Nitrogen-doped פחמן מופעל, המיוצר על ידי טיפול פחמן עם אמוניה בטמפרטורה גבוהה או באמצעות חנקן עשיר יותר, להראות שיפור xentake לפני כן בשל היווצרות של אתרי משטח הקוטב כי מעורבים אלקטרוסטטי ו derals אינטראקציה עם שילוב קל יותר של חומרים מטבוליים רגישים יותר.

Zeolites with Tailored Pore Architectures

Zeolites, aluminosilicates גבישי עם ערוצי מיקרו- ⁇ מוגדרים היטב, כבר זמן רב בשימוש עבור הפרדה גזים. יציבות תרמית וכימיקלית שלהם הופכת אותם אטרקטיביים לתנאי תהליך קשים.האתגר עם זאוליטים קונבנציונליים כגון 13X או 5A הוא כי הנפיחות שלהם בגודל של Xepzolen יותר (כ 7-8 ⁇ ) הם גדולים מספיק כדי להודות xen ו kry עם אפליה קטנה יותר, כמו xzeolite 8-to-to-to-to-to-to-to-to- ⁇ tite, כמו xbtite 8.

טכניקות שינוי סינתטיות, כגון הדבקה מבוקרת או הצגת יישומים נוספים של מערכת ההפעלה, הועסקו גם כדי לתקן את הסביבה אלקטרוסטטית בתוך ה-zeolite pores.לדוגמה, zeolites משינוי כסף (Ag-ZSM- 5 ו Ag-morite) הראו שיפור משמעותי של מודעות Xengasption ainity בגלל רמות xn-xonexen-inup של חומר זה היה נמוך במיוחד על ידי חומרים xnexen-xonworks של חומר פעיל של חומר Xon-inmple.

התקדמות ב-Removal Technologies

בעוד ספיגה נותרה הדרך העיקרית ללכידת רנטגן, טכנולוגיות הסרה – אלה שמבדילים, מתרכזים או מחזרים את Xenon מזרמי גז מבלי בהכרח לאחסן אותו בסוכן – ראו גם התקדמות הנדסית משמעותית.טכנולוגיות אלה מטפלות בצרכים כגון Xenon טיהור לשימוש חוזר, צמצום פליטות רנטגן רדיואקטיביות, ושיקום של תהליך Xenon מפלטי פסולת.

מערכות הפרדה

הפרדה גז מבוססת מנברן מציעה אלטרנטיבה רציפה ויעילה לאנרגיה לתהליכי מודעות מחזוריים.העיקרון הבסיסי הוא פשוט: תערובת גז להאכיל עוברת על מנברן המעדיפים באופן זמני מרכיב אחד על פני אחר, ומייצרת חלחל המועשרת בגז המהיר יותר מחלחל מהר, וניתן להעשיר מחדש בגז איטי יותר מחמצן, בהקשר של xenonent, מאפשר לי לזכור גזים אחרים, בעודומים ממטרים מחנקן, או לתקן את החמצן, בעודם, אם הוא מסוגל לעבור את החמצן, תוך כדי לתקן את המטרה.

עבודה מוקדמת על קרום פולימריים עבור הפרדה גז אצילי בשימוש חומרים כגון צמת תאים, פוליסולון, או פולימיסטים. פולימרים אלה מפגינים קרינת רנטגן מתונה וסלקטיביות צנועה (בדרך כלל 2-5 עבור Xenon / nitrogen) מבטיח כי הם מספקים מחסנים מכניים נוספים (mtrasicial) אשר ממלאים את מחסנים מגנטיים), אשר הם ממסחריפטיים נוספים על ידי מטריקס סלקטיביים סלקטיביים פחות מעורבב.

ניסוח MMM מבטיח במיוחד משלב פולימר בעל יכולת גבוהה, כגון פולי(trimethylsilylpropyne) (PTMSP), עם hydrophobic MOF כמו ZIF-8 או UiO-66. מטריקס PTMSP מספק שטף גז גבוה, בעוד הממלאים MOF מוסיף פונקציה תקופתית כי מגבירה את xenon / genivity לבחירה של 10m יקר אלה יכול להיות רק כדי להשיג עלייה של לחץ דם גבוה יותר.

חידוש נוסף בטכנולוגיית membrane הוא השימוש של membranes הקלה, שבו מינים של נושא מומס או מטבול בתוך מזכרת membranes להגיב בצורה בלתי הפיך עם (או מורכב) xenon כדי לשפר את השטף שלה מחקר חקר נושאים כגון מלחים הנדסה (AgBF4, AgNO3) או מקרוכיטליק רצועות כי צורה של תיאום עם xbilen מורכבים עם xon פעיל יותר מ-ידיים אלה הם חסומים.

תהליכי הפרדה Cryogenic ו-Hyated

הזיקוק ה Cryogenic נשאר הסטנדרט התעשייתי לייצור xenon מיחידות הפרדה אוויריות, אבל עלויות ההון והאנרגיה הגבוהות שלה הניעו את התפתחות התהליכים ההיברידיים המשלבים שלבים מבוהלים עם מודעות או שלבים membrane. בתצורה היברידית טיפוסית, membrane או מודעות טרום ריכוזיים להעשיר את זרם המזינים לרמה של 1-5% לפני ששחרר את הנפח האנרגטי מכווץ באופן משמעותי של 40% לפני שבתוך 40%.

מהנדסים חקרו גם מחזורי מצעים מבוהלים, שבהם מיטה קרת למודעות (בעיקר פחמן מופעל ב-190 K) לוכדת את xenon מזרם דילול, וה xenon שנלכד לאחר מכן מתמוסס על ידי התחממות המיטה מתחת לוואקום.הגישה הקלה של פעולת השכנוע הקר מונעת את הצורך בעמודה מלאה, ויכולה להיות מיושמת באופן קומפקטי, קומפקטי, דחוס עבור אתרים כגון קדמית, כגון קדמית, או קדמית, כמו , כגון , או , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , מנגנונים , , , , , מנגנונים , , , , , , , , , אימוני זמן קצר יותר, , , , ריצוף זמן קצר יותר, , , , כמו גם ⁇ מצופה פחות , , מנגנונים ריצוף זמן קצר יותר, ריצוף אווירי, ⁇ ⁇ , ,

לחץ Swing וטמפרטורה Swing Adsorption

מעבר לחומרים עצמם, הנדסה מחזורית מילאה תפקיד מרכזי בשיפור יעילות הסרת רנטגן.לחץ מוטציות נדנדה (PSA) מערכות באמצעות סורנטים מתקדמים בדרך כלל לפעול על מנת להאכיל את הלחץ של 2-6 בר והתחדשות לחץ ליד ambient.המחזור כולל שלב עיתונות, צעד מודעות (שם xen נלכד), צעד מדכא (שם xen הוא נתפס), צעד מדכא (שם 9.5 אחוזים של גז הוא מעל גיל המעבר).

מודעות לתנודות טמפרטורה (TSA) מציעה אלטרנטיבה ליישומים שבהם מניפולציה הלחץ היא לא מעשית - לדוגמה, במערכות שחייבות לעבד גז בלחץ קרוב-עמימות. TSA מחזורים משתמשים בגז חידוש חם (בדרך כלל ב 80-150 מעלות צלזיוס) כדי למנוע מודעות של xenon ממיטת ה- Torbent.

השפעה על תעשיות מפתח

ההשלכות המעשיות של החידושים אלה של ספיגה והסרה כבר מורגשות על פני מגזרים שמבוססים על xenon. ברפואה גרעינית, בתי חולים ויצרניות רדיו-רוקחות הם פריסת מערכות קומפקטיות Xenon-133 שחזור המבוססות על פחמן מהונדס או MOFs שלוכדים גז ממטופלים העוברים סריקות של ventilation.ה xen שנתפס ניתן לטהר ומחזר, תוך צמצום עלויות הפחתת כמות של צריכת הפחתת ה-XN3 להורדת הפחתת צריכת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת ה-Xon.

בזירת ההנעה והלווינית, יצרני הדחפורים של היון מיושמים מערכות מיחזור סגורות של Xenon, שמשחזרות דחף בלתי-מוכן מתאים של מבחן דחף דחף דחף דחפור באופן מסורתי, ה-xenon שלא קיבל ion in the Pushen נמשך 95 אחוז בלבד, הוא רק vented to the air-aducion Cost משמעותי בהתחשב בכך ש-xen יכול להגיע למאות דולר לליטר בתנאים סטנדרטיים של קיבולת xconcy-i-ACT-ACT-upation.

רשתות ניטור סביבתיות, כגון מערכת ניטור הבינלאומית (IMS) המופעלת תחת הסכם הגרעין-Test-Ban, דורשות זיהוי רגיש אולטרה-רגיש של מכשירי רדיו של Xenon (133Xe,135Xe, וכו ') באוויר זיהוי מקיף.היעילות של תחנות ניטור אלה תלויה ביכולת להתרכז xon מדגימות אוויר גדולות (עשרות מטרים מעוקבים) לתוך נפח קטן עבור ביצועים נמוכים יותר של X-Fic.

קווי עתיד וגבולות מחקר

במבט קדימה, כמה תחומים של מחקר פעיל מבטיחים לדחוף את גבולות הביצועים של ספיגת גזי רנטגן והסרה עוד יותר.כיוון אחד הוא התפתחות של סוברים "חכמים" שמשנים את תכונות המודעות שלהם בתגובה לגורם חיצוני - זמן, אור או שדה חשמלי - המאפשרים ללכידת אור על-ידי דרישה ושחרור ללא צורך בלחץ קונבנציונלי או בטמפרטורות Photo-ponsive, אשר כבר הוכחו על-aventures-abspine-actions-ab-atraments-a-a-a-a-a-a-a-a-atras-uptions-to-uptation, אשר יכול היה להציג תהליכים אולטרה-uptation-uptation-upto-upto-upto-upto-upto-upto-upto-upto-upto-uptine-uptation-upto-upto-upto-upto-upto-upto-upto-upto-upretra-upto-uptine-upto-uptine-uptine-upto-upretra-upto-upto-upto-to-upto-upto-

גבול נוסף הוא שילוב של למידת מכונה וחומרים חישוביים סינון לתוך צינור התגלית הסורב.במקום להסתמך על יישומי ניסוי-ו-טרור, מהנדסים משתמשים כעת בסימולציות מולקולריות בעלות ציוד גבוה בשילוב עם מודלים למידת מכונה כדי לחזות מודעות xenon הוא אחרמים, דיפוזיה של פתרונות אלקטרו-אפטיביים, ובחירתם של 10,000 של חומרים hypotical MOFs, zeolites ו-xon-Straicials-S-to-to-S-to-to-to-to-to-to-to-to-to-S-to-to-to-F-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-

הגדלת תהליכים גם נשאר נושא מרכזי.חוקרים בוחנים את השימוש של מיטות וירטואליות, ירידה קולית, ומיטות מייצבות מגנטיות כדי לשפר את שיעורי העברת ההמונים ולהקטין את טביעת הרגל של הציוד. בהקשר של מערכות membrane, פיתוח אולטרה-אין (sub-100n) שכבות סלקטיבית באמצעות אטומית או פולימיזציה בין-גזעית דוחפת את הגבול של זיהומים, ללא זיהומים גבוהים יותר, ללא יכולת מסחר.

לבסוף, שיקולים כלכליים וסביבתיים מניעים מאמצים להפחית את העלות של סורנטים מתקדמים ומזכרים. MOFs, למשל, לעתים קרובות להסתמך על קישורים אורגניים יקרים ומבשרי מתכת, אך לאחרונה העבודה הוכיחה כי רבים ביצועים גבוהים ניתן לסנתז באמצעות ענפי טיפול כימיים מתקדמים (מילונים, ברזל, זקויום) וקישורים זולים (rephlicicial אורגניזמים אלה הם כעת על פני קבוצות חומרים כימיים מתקדמים של תרופות סטנדרטיות).

ההתכנסות של חדשנות חומרית, הנדסה מחזורית ועיצוב חישובי הופכת במהירות את התחום של ספיגת גז xenon והסרה.מה היה פעם אזור נישה נשלט על ידי שיטות Cryogenic הופך למערכת אקולוגית מגוונת של סוברים בעלי ביצועים גבוהים, membranes רב צדדי, ואופטימיזציה של תצורה של תהליכים.

לקריאה נוספת על חומרים סותרים ספציפיים, ראה את הביקורת על ידי Thallapally et al. על סמך מנגנונים ארגוניים-ממטיים עבור הפרדה גז אצילי 1 (הראשונה לניתוח מפורט של שחזור xenon ממתקנים במבחן דחף ion, מתייחס ל-FLT:2Grimm et al., Journal of Propulsion and PowerFLT 3)