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氮氣，化學式為N?，為無色無味氣體。氮氣化學性質很不活潑，在高溫高壓壓及催化劑條件下才能和氫氣反應生成氨氣；在放電的情況下才能和氧氣化合生成一氧化氮；即使Ca、Mg、Sr和Ba等活潑金屬也只有在加熱的情形下才能與其反應。氮氣的這種高度化學穩定性與其分子結構有關。2個N原子以叁鍵結合成為氮氣分子，包含1個σ鍵和2個π鍵，因為在化學反應中首先受到攻擊的是π鍵，而在N?分子中π鍵的能級比σ鍵低，打開π鍵困難，因而使N?難以參與化學反應。

深冷分離法又稱為低溫精餾法，利用空氣中氮氣與氧氣的沸點不一致來分離氧氣和氮氣。由于氮氣的沸點（-196℃） 低于氧氣（-183℃），在液態空氣的蒸發過程中，液氮比液氧更容易變成氣態，而在空氣液化過程中，氧氣比氮氣更容易變成液態。由于氮氣與氧氣的沸點相差不大，液態空氣與氣態空氣需經過反復多次的蒸發、冷凝、再蒸發過程（該過程稱為低溫精餾過程），終在精留塔頂部氣相餾分中就可以過得較高高純度的氮氣，氮氣的純度取決于精餾塔的塔板級數和精餾效率。

大氣中約有4,000萬億噸氣體，其中氮氣占78%。氮氣微溶于水和酒精。它是不可燃的，被認為是一種窒息性氣體（即，呼吸純凈的氮氣會剝奪人體的氧氣）。盡管氮被認為是一種惰性元素，但它會形成一些非常活躍的化合物。它可用作稀釋劑并控制自然的燃燒和呼吸速率，在較高的氧氣濃度下會更快。氮可溶于水和酒精，但基本上不溶于大多數其他液體。它在生活中是必不可少的，其化合物可用作食物或肥料。氮用于制造氨和硝酸。氮氣在環境溫度和中等溫度下基本上是惰性氣體。因此，大多數金屬都容易處理它。在升高的溫度下，氮可能對金屬和合金具有侵蝕性。

膜分離技術是基于薄膜對氣體組分具有選擇性滲透和擴散的特性，以達到氣體分離和純化的目的。氣體中各種組分透過膜的速度不同，每種組分透過膜的速度與該氣體的性質、膜的特性和膜兩面的分壓差有關。透過膜的氣體組分不可能達到 的純度。氣體分離膜通常可分為多孔材質和非多孔材質，它們無機物（多孔玻璃、陶瓷、金屬、電子導電性固體和鈀合金等）或有機高分子（微孔聚乙烯、多孔醋酸纖維、均質醋酸纖維、聚硅氧烷橡膠和聚碳酸脂）組成。 [4]
凈化后的壓縮空氣經過緩沖罐，聯合過濾器后由膜組一端進入，氣體分子在壓力作用下首先在膜的高壓側接觸。混合氣體在膜的高壓側表面以不同的溶解度溶于膜內，然后在膜兩側壓力差的推動下，混合氣體的分子以不同的速度向膜的低壓側擴散。經過溶解和擴散兩個過程的選擇，終混合氣體被分離成各個組分。例如：空氣、氧氣的透過速度大于氮氣，經過膜分離之后，高壓側留下的氣體富氮，而透過去的氣體富氧。

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