氮?dú)馐堑匦纬傻囊环N單質(zhì)，化學(xué)式N?。常溫常壓下是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，只有在高溫高壓及催化劑條件下才能和氫氣反應(yīng)生成氨氣，在放電的情況下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(yīng)。

氮?dú)獾倪@種高度化學(xué)穩(wěn)定性與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，2個(gè)N原子以叁鍵結(jié)合成為氮?dú)夥肿樱?個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，因?yàn)樵诨瘜W(xué)反應(yīng)中首先受到攻擊的是π鍵，而在N?分子中π鍵的能級(jí)比σ鍵低，打開(kāi)π鍵困難，因而使N?難以參與化學(xué)反應(yīng)。

氮是地球上第30豐富的元素?？紤]到氮?dú)庹即髿饬康?/5，即占大氣的78%以上，幾乎可以使用無(wú)限量的氮?dú)?。工業(yè)常使用分餾液態(tài)空氣的方法來(lái)獲得大量氮?dú)狻?/span>

氮在地殼中的含量很少，自然界中絕大部分的氮是以單質(zhì)分子氮?dú)獾男问酱嬖谟诖髿庵校獨(dú)庹伎諝怏w積的78％。氮的最重要的礦物是硝酸鹽。

氮在地殼中的重量百分比含量是0.0046%，總量約達(dá)到4×1012噸。動(dòng)植物體中的蛋白質(zhì)都含有氮。土壤中有硝酸鹽，例如KNO3。在南美洲智利有硝石礦（NaNO3），這是世界上唯一的這種礦藏，是少見(jiàn)的含氮礦藏。 宇宙星際已發(fā)現(xiàn)含氮分子，如NH3、HCN等。

工業(yè)制備

氮?dú)庵饕菑拇髿庵蟹蛛x或含氮化合物的分解制得的。每年通過(guò)液化空氣生產(chǎn)超過(guò)3,300萬(wàn)噸的氮?dú)?，然后使用分餾的方法在大氣中生產(chǎn)氮?dú)庖约捌渌麣怏w。

深冷分離法工藝已經(jīng)歷了100多年的發(fā)展，先后經(jīng)歷了高壓、高低壓、中壓和全低壓流程等多種不同的工藝流程。隨著現(xiàn)代空分工藝技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展，高壓、高低壓、中壓空分流程已基本被淘汰，能耗更低、生產(chǎn)更安全的全低壓流程已成為大中型低溫空分裝置的首選。

全低壓空分工藝根據(jù)氧氮產(chǎn)品壓縮環(huán)節(jié)不同，又分為外壓縮流程和內(nèi)壓縮流程。全低壓外壓縮流程生產(chǎn)出低壓氧氣或氮?dú)?，然后?jīng)外置的壓縮機(jī)將產(chǎn)品氣體壓縮至所需壓力供給用戶(hù)。全低壓內(nèi)壓縮流程將精餾產(chǎn)生的液態(tài)氧或液態(tài)氮在冷箱內(nèi)通過(guò)液體泵加壓至用戶(hù)所需壓力后汽化，并在主換熱器內(nèi)復(fù)熱后供給用戶(hù)。主要工藝過(guò)程為原料空氣過(guò)濾、壓縮、冷卻、純化、增壓、膨脹、精餾、分離、復(fù)熱、外供。

膜分離技術(shù)是基于薄膜對(duì)氣體組分具有選擇性滲透和擴(kuò)散的特性，以達(dá)到氣體分離和純化的目的。氣體中各種組分透過(guò)膜的速度不同，每種組分透過(guò)膜的速度與該氣體的性質(zhì)、膜的特性和膜兩面的分壓差有關(guān)。透過(guò)膜的氣體組分不可能達(dá)到100%的純度。氣體分離膜通常可分為多孔材質(zhì)和非多孔材質(zhì)，它們無(wú)機(jī)物（多孔玻璃、陶瓷、金屬、電子導(dǎo)電性固體和鈀合金等）或有機(jī)高分子（微孔聚乙烯、多孔醋酸纖維、均質(zhì)醋酸纖維、聚硅氧烷橡膠和聚碳酸脂）組成。

凈化后的壓縮空氣經(jīng)過(guò)緩沖罐，聯(lián)合過(guò)濾器后由膜組一端進(jìn)入，氣體分子在壓力作用下首先在膜的高壓側(cè)接觸?；旌蠚怏w在膜的高壓側(cè)表面以不同的溶解度溶于膜內(nèi)，然后在膜兩側(cè)壓力差的推動(dòng)下，混合氣體的分子以不同的速度向膜的低壓側(cè)擴(kuò)散。經(jīng)過(guò)溶解和擴(kuò)散兩個(gè)過(guò)程的選擇，最終混合氣體被分離成各個(gè)組分。例如：空氣、氧氣的透過(guò)速度大于氮?dú)猓?jīng)過(guò)膜分離之后，高壓側(cè)留下的氣體富氮，而透過(guò)去的氣體富氧。

該方法是以壓縮空氣為原料，一般以分子篩為吸附劑，在一定的壓力下，利用空氣中氧氣和氮?dú)夥肿釉诓煌肿雍Y表面吸附量的差異，在一定時(shí)間內(nèi)氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，實(shí)現(xiàn)氧、氮分離；而卸壓后分子篩吸附劑解析再生，循環(huán)使用。 吸附劑除了分子篩之外，還可應(yīng)用活性氧化鋁、硅膠等。

目前，常用變壓吸附制氮裝置是以壓縮空氣為原料，碳分子篩為吸附劑，利用氧和氮在碳分子篩上的吸附容量、吸附速率、吸附力等方面的差異及分子篩對(duì)氧和氮隨壓力不同具有不同的吸附容量的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)氧、氮分離。首先，空氣中的氧被碳分子篩優(yōu)先吸附，從而在氣相中富集氮?dú)?。為連續(xù)獲得氮?dú)猓鑳蓚€(gè)吸附塔交替工作。

工業(yè)應(yīng)用

氮的惰性廣泛用于電子、鋼鐵、玻璃，還用于燈泡和膨脹橡膠的填充物，工業(yè)上用于保護(hù)油類(lèi)、糧食、精密實(shí)驗(yàn)中用作保護(hù)氣體。

1、氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，一般不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。這種惰性品質(zhì)使它可以廣泛應(yīng)用于許多厭氧環(huán)境，比如用氮?dú)鈱⑻囟ㄈ萜髦械目諝怛?qū)替置換，起到隔離、阻燃、防爆、防腐的作用，這項(xiàng)技術(shù)在輕烴裝置檢修、LPG工程、輸氣管道和液化氣管網(wǎng)吹掃等工業(yè)、民用方面得以應(yīng)用 。氮?dú)膺€可在已加工的食品和藥品的包裝中用作覆蓋氣體，密封電纜、電話線以及給可膨脹的橡膠輪胎加壓等。作為一種防腐劑，氮?dú)庖渤１惶嬷门c井下，以減緩管柱與地層流體接觸所產(chǎn)生的腐蝕。

2、高純氮?dú)庠诮饘偃坭T工藝中被用于對(duì)金屬熔體精煉處理，以提高鑄坯質(zhì)量，例如以高純氮?dú)鉃橹鲹胶喜糠謿?、氣在銅加工中作為光亮退火熱處理的保護(hù)性氣體，它有效地防止銅材的高溫氧化，保持銅材表面的光亮，廢除了酸洗工序。以氮?dú)鉃榛镜哪咎繝t煤氣（其成分為：64.1%N2，34.7%CO，1.2%H2和少量CO2）在銅熔鑄時(shí)作為保護(hù)性氣體，使銅熔體在澆鑄面免受氧化，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

3、生產(chǎn)的氮?dú)獯蠹s10%用作制冷劑，主要包括：通常軟的或類(lèi)似橡膠物質(zhì)的凝固磨碎、低溫加工橡膠、工程技術(shù)部件的冷縮配合和安裝、生物標(biāo)本，如血液的的保存、在運(yùn)輸中制冷等。

4、氮?dú)饪捎糜诤铣梢谎趸蚨趸?，以此?lái)制造硝酸，這種制造方法純度高且價(jià)格較為低廉。此外氮?dú)膺€可用于合成氨及金屬氮化物等

空氣中氮?dú)夂窟^(guò)高，使吸入氣氧分壓下降，引起缺氧窒息。吸入氮?dú)鉂舛炔惶邥r(shí)，患者最初感胸悶、氣短、疲軟無(wú)力；繼而有煩躁不安、極度興奮、亂跑、叫喊、神情恍惚、步態(tài)不穩(wěn)，稱(chēng)之為“氮酩酊”，可進(jìn)入昏睡或昏迷狀態(tài)。吸入高濃度，患者可迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。

潛水員深潛時(shí)，可發(fā)生氮的麻醉作用；若從高壓環(huán)境下過(guò)快轉(zhuǎn)入常壓環(huán)境，體內(nèi)會(huì)形成氮?dú)鈿馀?，壓迫神?jīng)、血管或造成微血管阻塞，發(fā)生“減壓病”。

應(yīng)急處理方法：迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風(fēng)處，并進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿一般作業(yè)工作服。盡可能切斷泄漏源。合理通風(fēng)，加速擴(kuò)散。漏氣容器要妥善處理，修復(fù)、檢驗(yàn)后再用。

操作方法：密閉操作，提供良好的自然通風(fēng)條件，操作人員必須經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。防止氣體泄漏到工作場(chǎng)所空氣中。搬運(yùn)時(shí)輕裝輕卸，防止鋼瓶及附件破損，配備泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。

若吸入過(guò)量氮?dú)鈶?yīng)迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處，保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。呼吸心跳停止時(shí)，立即進(jìn)行人工呼吸和胸外心臟按壓術(shù)，及時(shí)就醫(yī)。

1.嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，加強(qiáng)崗位操作技能培訓(xùn)，避免因誤操作導(dǎo)致設(shè)備損壞和管道閥門(mén)泄漏而引發(fā)事故。

2.對(duì)崗位工人進(jìn)行安全知識(shí)教育，使其了解、掌握氮?dú)獾睦砘再|(zhì)、事故預(yù)防及應(yīng)急措施。

3.根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況制定窒息事故應(yīng)急救援預(yù)案，加強(qiáng)演練以提高崗位工人事故應(yīng)急救援能力和救援水平，并根據(jù)工藝變化和人員變動(dòng)適時(shí)進(jìn)行修訂，使預(yù)案具有可操作性。

4.在可能發(fā)生氮?dú)庑孤┑奈ｋU(xiǎn)場(chǎng)所懸掛安全警示標(biāo)識(shí)，嚴(yán)禁無(wú)關(guān)人員進(jìn)入該區(qū)域。

5.可能發(fā)生氮?dú)庑孤┑奈ｋU(xiǎn)場(chǎng)所，加設(shè)強(qiáng)制通風(fēng)裝置，以減少氮?dú)饩奂?/span>

6.在可能發(fā)生氮?dú)庑孤┑奈ｋU(xiǎn)場(chǎng)所中作業(yè)前，先制定完善的作業(yè)方案，并報(bào)備安全科室審核通過(guò)后再作業(yè)。

7.在可能發(fā)生氮?dú)庑孤┑奈ｋU(xiǎn)場(chǎng)所中作業(yè)前，必須將待檢修設(shè)備與生產(chǎn)系統(tǒng)可靠隔絕，經(jīng)強(qiáng)制置換并分析合格（氧含量>18%），落實(shí)好安全措施后方可進(jìn)行作業(yè)。在不可能置換完全的情況下，作業(yè)人員必須使用正壓式氧氣呼吸器，正確攜帶CO、O2檢測(cè)儀，并設(shè)專(zhuān)人監(jiān)護(hù)；在可能發(fā)生氮?dú)庑孤┑奈ｋU(xiǎn)場(chǎng)所中，嚴(yán)禁佩戴過(guò)濾式呼吸器作業(yè)。

8.氮?dú)獾纳a(chǎn)、使用現(xiàn)場(chǎng)和操作室等要保持通風(fēng)換氣良好，并定期分析周?chē)諝獾暮趿?，保證其濃度不低于18%。

9.要加強(qiáng)對(duì)壓力、流量等參數(shù)的監(jiān)控，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)氮?dú)庑孤┣闆r并及時(shí)得到有效控制。

安全防護(hù)：氮元素以單質(zhì)（氮?dú)猓┬问酱嬖跁r(shí)無(wú)毒，以化合物形式存在時(shí)常常有毒，典型的比如說(shuō)氨、亞硝酸根等。