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稀有氣體（氦、氖、氬、氪、氙等）因化學性質穩定且含量稀少，被廣泛應用于醫療、電子、航天等領域。從空氣中高效分離這些珍貴組分，需依托精密的工業技術。目前主流分離方法包括低溫精餾、吸附分離、膜分離及特殊提純工藝，每種技術針對不同氣體特性各顯其能。

一、低溫精餾法：主流的“冷凍分餾”技術

低溫精餾是工業分離稀有氣體的核心方法。原理基于不同氣體沸點差異：將空氣壓縮、冷卻至液化，再逐步升溫使各組分按沸點順序氣化分離。例如，氦氣沸點最低（-268.9℃），最先被分離；氖（-246℃）、氬（-185.7℃）等依次析出。此過程在多級精餾塔中完成，通過控制溫度和壓力，可提取高純度稀有氣體。該方法技術成熟、產量大，但能耗較高，適用于規模化工業應用。

二、吸附分離法：分子篩的“選擇性捕捉”

分子篩吸附法利用特殊材料（如沸石分子篩）對氣體分子的選擇性吸附特性。當空氣通過分子篩床層時，氮、氧等組分被優先吸附，稀有氣體因吸附能力較弱而富集于氣相中。該方法常用于初步富集或輔助提純，尤其適用于氬的分離。通過周期性切換吸附與脫附流程，可實現材料再生和連續生產。

三、膜分離技術：輕量化的“篩分”路徑

膜分離依托聚合物膜的分子級篩分作用。不同氣體分子透過膜的速度差異，使稀有氣體在膜滲透側富集。該方法設備簡單、能耗低，但分離純度有限，多用于制備富氧空氣或初步分離，難以滿足高純度工業需求。

四、特殊提純工藝：針對性“化學除雜”

針對氪、氙等高沸點稀有氣體，需結合化學除雜與多級精餾。例如，從液氧中提取氪、氙時，先通過催化反應去除碳氫化合物，再經深低溫精餾分離。氦氣則多從含氦天然氣中分離，因空氣中氦含量僅0.0005%，直接提取成本過高。