Khí heli (He) là một trong những khí hiếm có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ y tế đến công nghiệp, nghiên cứu khoa học và giải trí. Mặc dù được sử dụng rộng rãi, ít ai biết rằng việc sản xuất helium là một quá trình phức tạp và yêu cầu công nghệ cao. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu nguồn gốc của khí helium, cách thức sản xuất và những thách thức trong việc khai thác và sử dụng nó.

Nguồn gốc của khí helium
Helium là một khí trơ, không mùi, không màu, và nhẹ hơn không khí. Nó được hình thành chủ yếu qua quá trình phân rã phóng xạ của các nguyên tố nặng như uranium và thorium. Trong suốt quá trình này, các nguyên tố nặng giải phóng các hạt alpha, và hạt nhân của những hạt alpha này chính là helium. Quá trình phân rã này diễn ra dưới lòng đất, tích tụ helium trong các mỏ khí tự nhiên trong hàng triệu năm.

Một điều đặc biệt là helium có tính chất nhẹ, dễ dàng thoát ra khỏi bề mặt Trái Đất và bay vào không gian. Vì vậy, helium không tồn tại tự do trên bề mặt mà chủ yếu được lưu trữ trong các mỏ khí tự nhiên dưới dạng hỗn hợp với các khí khác như metan, nitơ và CO₂. Do đó, việc khai thác helium đòi hỏi công nghệ tiên tiến để tách chúng ra khỏi các khí khác.

Các bước trong quá trình sản xuất khí helium
Khai thác khí từ mỏ thiên nhiên Quá trình sản xuất helium bắt đầu từ việc khai thác khí tự nhiên, nơi helium hòa lẫn với các khí khác như metan, nitơ và hydro. Sau khi khí được khai thác, nó sẽ được xử lý và tách ra khỏi các khí không cần thiết thông qua các công nghệ hiện đại.

Chưng cất phân đoạn Hỗn hợp khí sau khi khai thác sẽ được đưa vào hệ thống chưng cất. Quá trình này làm lạnh khí xuống nhiệt độ rất thấp. Các khí có điểm sôi cao hơn như metan và nitơ sẽ hóa lỏng trước, trong khi helium vẫn ở trạng thái khí do điểm sôi cực thấp (-268°C). Khi helium được tách ra, độ tinh khiết ban đầu thường đạt khoảng 80%.

Tinh chế helium Mặc dù đã tách được helium, nhưng khí này vẫn còn chứa một số tạp chất như nitơ, hydro và oxy. Để đạt được helium tinh khiết, cần phải thực hiện thêm các bước tinh chế sau:

Hấp thụ bằng than hoạt tính: Đây là bước loại bỏ các tạp chất còn lại, như nitơ và oxy.
Chưng cất cryogenic: Nhiệt độ sẽ giảm xuống gần -269°C để loại bỏ các khí còn lại, nâng cao độ tinh khiết của helium lên trên 90%.
Nén và lưu trữ: Sau khi đạt được độ tinh khiết yêu cầu, helium sẽ được nén vào các bình chứa chuyên dụng để dễ dàng lưu trữ và phân phối.
Chi phí sản xuất và thách thức Mặc dù công nghệ hiện đại đã giúp tăng cường khả năng sản xuất helium, chi phí sản xuất vẫn còn rất cao. Quy trình khai thác, tách chiết và tinh chế đòi hỏi nhiều năng lượng và công nghệ phức tạp. Điều này khiến cho giá thành của helium khá đắt và sản lượng thu được trong mỗi lần khai thác vẫn còn hạn chế.

Giải pháp thay thế helium
Với sự khan hiếm của helium trong tự nhiên, các nhà khoa học và công ty công nghiệp đang tìm kiếm những giải pháp thay thế. Một số phương án có thể thay thế helium bao gồm:

Sử dụng khí Argon: Argon là một khí trơ có tính chất tương tự helium và được sử dụng trong nhiều ứng dụng, ví dụ như bảo vệ trong các quá trình hàn kim loại.
Tái chế helium: Một số ngành công nghiệp, chẳng hạn như trong y tế (máy chụp cộng hưởng từ MRI), đã bắt đầu tái chế helium để giảm sự phụ thuộc vào nguồn cung từ thiên nhiên.
Sản xuất helium nhân tạo: Một số nghiên cứu đang thử nghiệm việc tổng hợp helium thông qua các phản ứng hạt nhân, tuy nhiên, công nghệ này hiện vẫn chưa khả thi về mặt kinh tế.
Kết luận
Khí heli, mặc dù là một khí hiếm, lại có vai trò rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như y tế, công nghiệp và khoa học. Quá trình tạo ra khí helium không hề đơn giản và đòi hỏi nhiều công đoạn tinh vi, từ khai thác mỏ khí thiên nhiên cho đến các bước tinh chế phức tạp. Tuy nhiên, với sự phát triển không ngừng của công nghệ, chúng ta hy vọng sẽ tìm ra những phương pháp hiệu quả và bền vững hơn trong tương lai để sản xuất helium.

Nếu bạn đang tìm kiếm nguồn cung helium chất lượng cao cho các ứng dụng công nghiệp và y tế, đừng ngần ngại liên hệ với Hami để nhận được tư vấn chuyên nghiệp và các giải pháp khí công nghiệp hiệu quả!

Bài viết liên quan:
https://hami-leakdetection.com/lam-cach-nao-de-tao-ra-khi-helium
Địa chỉ: 41 Đường số 40, Khu định cư Tân Quy Đông, tổ 8, Khu phố 2, Phường Tân Phong, Quận 7, Thành phố Hồ Chí Minh
Social:
https://x.com/hamileakdetec
https://500px.com/p/hamileakdetection