Селен маңызды жартылай өткізгіш материал және өнеркәсіптік шикізат ретінде оның өнімділігі оның тазалығына тікелей әсер етеді. Вакуумдық дистилляцияны тазарту процесі кезінде оттегі қоспалары селен тазалығына әсер ететін негізгі факторлардың бірі болып табылады. Бұл мақалада вакуумды айдау арқылы селенді тазарту кезінде оттегінің мөлшерін азайтудың әртүрлі әдістері мен әдістері егжей-тегжейлі талқыланады.

I. Шикізатты алдын ала өңдеу сатысында оттегінің мөлшерін азайту

1. Шикізатты алдын ала тазарту

Шикі селен әдетте әртүрлі қоспаларды, соның ішінде оксидтерді қамтиды. Вакуумды айдау жүйесіне кірер алдында беттік оксидтерді жою үшін химиялық тазалау әдістерін қолдану керек. Жиі қолданылатын тазалау ерітінділеріне мыналар жатады:

• Тұз қышқылының сұйылтылған ерітіндісі (концентрациясы 5-10%): SeO₂ сияқты оксидтерді тиімді ерітеді.
• Этанол немесе ацетон: органикалық ластаушы заттарды кетіру үшін қолданылады
• Дейондандырылған су: қалдық қышқылды кетіру үшін бірнеше рет шаю

Тазалаудан кейін кептіру қайта тотығуды болдырмау үшін инертті газ (мысалы, Ar немесе N₂) атмосферасында орындалуы керек.

2. Шикізатты тотықсыздандыру алдындағы өңдеу

Вакуумды айдау алдында шикізатты редукциялаумен өңдеу оттегінің мөлшерін айтарлықтай төмендетуі мүмкін:

• Сутекті қалпына келтіру: SeO₂-ді элементтік селенге дейін төмендету үшін 200-300°C температурада жоғары таза сутегін (тазалығы ≥99,999%) енгізіңіз.
• Карботермиялық қалпына келтіру: Селен шикізатын жоғары таза көміртегі ұнтағымен араластырыңыз және C + SeO₂ → Se + CO₂ реакциясын индукциялай отырып, вакуумда немесе инертті атмосферада 400-500°C дейін қыздырыңыз.
• Сульфидті қалпына келтіру: H₂S сияқты газдар салыстырмалы түрде төмен температурада селен оксидтерін азайта алады.

II. Вакуумды айдау жүйесін жобалау және пайдалануды оңтайландыру

1. Вакуумдық жүйені таңдау және конфигурациялау

Жоғары вакуумды орта оттегінің мөлшерін азайту үшін өте маңызды:

• Диффузиялық сорғыны + механикалық сорғы комбинациясын пайдаланыңыз, соңғы вакуумы кемінде 10⁻⁴ Па жетеді.
• Жүйе мұнай буының кері диффузиясын болдырмау үшін суық ұстағышпен жабдықталуы керек
• Барлық қосылымдарда резеңке тығыздағыштардан газ шығып кетпес үшін металл тығыздағыштар қолданылуы керек
• Жүйе жеткілікті газсыздандырудан (200-250°C, 12-24 сағат) өтуі керек.

2. Дистилляция температурасы мен қысымын дәл бақылау

Оңтайлы процесс параметрлерінің комбинациясы:

• Дистилляция температурасы: 220-280°C диапазонында бақыланады (селеннің қайнау температурасы 685°C төмен)
• Жүйе қысымы: 1-10 Па аралығында сақталады
• Қыздыру жылдамдығы: 5-10°C/мин қатты булануды және кірмеуді болдырмас үшін
• Конденсация аймағының температурасы: Селеннің толық конденсациясын қамтамасыз ету үшін 50-80°C температурада ұсталады.

3. Көп сатылы айдау технологиясы

Көп сатылы айдау оттегінің мөлшерін біртіндеп төмендете алады:

• Бірінші кезең: көптеген ұшпа қоспаларды кетіру үшін өрескел айдау
• Екінші кезең: Негізгі фракцияны жинау үшін температураны дәл бақылау
• Үшінші кезең: Жоғары таза өнімді алу үшін төмен температура, баяу айдау
  Бөлшек конденсация үшін кезеңдер арасында әртүрлі конденсация температураларын пайдалануға болады

III. Көмекші процесс шаралары

1. Инертті газды қорғау технологиясы

Вакуумда жұмыс істейтініне қарамастан, жоғары таза инертті газды тиісті түрде енгізу оттегінің мөлшерін азайтуға көмектеседі:

• Жүйені эвакуациялаудан кейін 1000 Па дейін жоғары таза аргонмен (тазалығы ≥99,9995%) толтырыңыз.
• Аз мөлшерде аргонды (10-20 сксм) үздіксіз енгізе отырып, динамикалық газ ағынынан қорғауды пайдаланыңыз.
• Қалдық оттегі мен ылғалды кетіру үшін газ кірістеріне жоғары тиімді газ тазартқыштарды орнатыңыз.

2. Оттегі тазартқыштарды қосу

Шикізатқа сәйкес оттегі тазартқыштарды қосу оттегінің мазмұнын тиімді төмендетуі мүмкін:

• Магний металы: MgO түзетін оттегіге күшті жақындығы
• Алюминий ұнтағы: бір уақытта оттегі мен күкіртті кетіре алады
• Сирек жер металдары: Өте жақсы оттегіні кетіру әсері бар Y, La және т.б
  Оттегі тазартқыштың мөлшері әдетте шикізаттың 0,1-0,5 массасын құрайды; артық мөлшері селеннің тазалығына әсер етуі мүмкін

3. Балқытылған фильтрация технологиясы

Дистилляциядан бұрын балқытылған селенді сүзу:

• Кеуектері 1-5 мкм болатын кварц немесе керамикалық сүзгілерді пайдаланыңыз
• Сүзу температурасын 220-250°С деңгейінде бақылау
• Қатты оксид бөлшектерін жоя алады
• Сүзгілерді жоғары вакуумда алдын ала газсыздандыру керек

IV. Кейінгі өңдеу және сақтау

1. Өнімді жинау және өңдеу

• Конденсатор коллекторы инертті ортада материалды оңай алу үшін алынбалы құрылым ретінде жобалануы керек.
• Жиналған селен құймаларын аргон қолғап қорапшасына салу керек
• Потенциалды оксид қабаттарын жою үшін қажет болған жағдайда бетті оюлау жүргізілуі мүмкін

2. Сақтау жағдайын бақылау

• Сақтау ортасы құрғақ болуы керек (шық нүктесі ≤-60°C)
• Жоғары таза инертті газбен толтырылған екі қабатты тығыздалған қаптаманы пайдаланыңыз
• Ұсынылатын сақтау температурасы 20°C төмен
• Фотокаталитикалық тотығу реакцияларының алдын алу үшін жарық әсерінен аулақ болыңыз

V. Сапаны бақылау және сынау

1. Онлайн бақылау технологиясы

• Оттегінің парциалды қысымын нақты уақыт режимінде бақылау үшін қалдық газ анализаторларын (RGA) орнатыңыз
• Қорғаныс газдарындағы оттегінің мөлшерін бақылау үшін оттегі сенсорларын пайдаланыңыз
• Se-O байланыстарының тән жұтылу шыңдарын анықтау үшін инфрақызыл спектроскопияны қолданыңыз

2. Дайын өнімді талдау

• Оттегінің құрамын анықтау үшін инертті газды біріктіру-инфрақызыл абсорбция әдісін қолданыңыз
• Оттегінің таралуын талдау үшін қайталама иондық масс-спектрометрия (SIMS).
• Беттік химиялық күйлерді анықтау үшін рентгендік фотоэлектрондық спектроскопия (XPS).

Жоғарыда сипатталған кешенді шаралар арқылы селенді вакуумды айдау арқылы тазарту кезінде оттегінің мазмұнын 1 ppm төмен бақылауға болады, бұл жоғары тазалықтағы селенді қолдану талаптарын қанағаттандырады. Нақты өндірісте жабдық жағдайлары мен өнім талаптары негізінде процесс параметрлері оңтайландырылып, сапаны бақылаудың қатаң жүйесі құрылуы керек.