सेलेनियम, एक महत्वपूर्ण अर्धचालक पदार्थ और औद्योगिक कच्चे माल के रूप में, इसका प्रदर्शन सीधे इसकी शुद्धता से प्रभावित होता है। वैक्यूम आसवन शुद्धिकरण प्रक्रिया के दौरान, ऑक्सीजन अशुद्धियाँ सेलेनियम की शुद्धता को प्रभावित करने वाले मुख्य कारकों में से एक हैं। यह लेख वैक्यूम आसवन के माध्यम से सेलेनियम शुद्धिकरण के दौरान ऑक्सीजन सामग्री को कम करने के लिए विभिन्न तरीकों और तकनीकों की विस्तृत चर्चा प्रदान करता है।

I. कच्चे माल के पूर्व उपचार चरण में ऑक्सीजन सामग्री को कम करना

1. कच्चे माल का प्रारंभिक शुद्धिकरण

कच्चे सेलेनियम में आमतौर पर ऑक्साइड सहित कई अशुद्धियाँ होती हैं। वैक्यूम डिस्टिलेशन सिस्टम में प्रवेश करने से पहले, सतह के ऑक्साइड को हटाने के लिए रासायनिक सफाई विधियों का उपयोग किया जाना चाहिए। आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले सफाई समाधानों में शामिल हैं:

• पतला हाइड्रोक्लोरिक एसिड घोल (5-10% सांद्रता): SeO₂ जैसे ऑक्साइड को प्रभावी ढंग से घोलता है
• इथेनॉल या एसीटोन: कार्बनिक प्रदूषकों को हटाने के लिए उपयोग किया जाता है
• विआयनीकृत जल: अवशिष्ट अम्ल को हटाने के लिए कई बार धोना

सफाई के बाद, पुनः ऑक्सीकरण को रोकने के लिए सुखाने का कार्य अक्रिय गैस (जैसे, Ar या N₂) वातावरण में किया जाना चाहिए।

2. कच्चे माल का पूर्व-अपचयन उपचार

वैक्यूम आसवन से पहले कच्चे माल का अपचयन उपचार ऑक्सीजन की मात्रा को काफी कम कर सकता है:

• हाइड्रोजन न्यूनीकरण: SeO₂ को मूल सेलेनियम में कम करने के लिए 200-300°C पर उच्च शुद्धता वाले हाइड्रोजन (शुद्धता ≥99.999%) का प्रयोग करें
• कार्बोथर्मल कमी: सेलेनियम कच्चे माल को उच्च शुद्धता वाले कार्बन पाउडर के साथ मिलाएं और वैक्यूम या निष्क्रिय वातावरण में 400-500 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करें, जिससे प्रतिक्रिया C + SeO₂ → Se + CO₂ उत्पन्न हो
• सल्फाइड कमी: H₂S जैसी गैसें अपेक्षाकृत कम तापमान पर सेलेनियम ऑक्साइड को कम कर सकती हैं

II. वैक्यूम डिस्टिलेशन सिस्टम का डिज़ाइन और परिचालन अनुकूलन

1. वैक्यूम सिस्टम का चयन और विन्यास

ऑक्सीजन की मात्रा कम करने के लिए उच्च-वैक्यूम वातावरण महत्वपूर्ण है:

• प्रसार पंप + यांत्रिक पंप संयोजन का उपयोग करें, जिसमें अंतिम निर्वात कम से कम 10⁻⁴ Pa तक पहुंचे
• तेल वाष्प के प्रति-प्रसार को रोकने के लिए सिस्टम को ठंडे जाल से सुसज्जित किया जाना चाहिए
• रबर सील से गैस निकलने से बचने के लिए सभी कनेक्शनों में धातु की सील का उपयोग किया जाना चाहिए
• सिस्टम को पर्याप्त बेक-आउट डिगैसिंग (200-250°C, 12-24 घंटे) से गुजरना चाहिए

2. आसवन तापमान और दबाव का सटीक नियंत्रण

इष्टतम प्रक्रिया पैरामीटर संयोजन:

• आसवन तापमान: 220-280°C (सेलेनियम के क्वथनांक 685°C से नीचे) की सीमा के भीतर नियंत्रित किया जाता है
• सिस्टम दबाव: 1-10 Pa के बीच बनाए रखा गया
• तापन दर: 5-10°C/मिनट, ताकि तीव्र वाष्पीकरण और प्रवेश से बचा जा सके
• संघनन क्षेत्र का तापमान: पूर्ण सेलेनियम संघनन सुनिश्चित करने के लिए 50-80°C पर बनाए रखा जाता है

3. बहु-चरण आसवन प्रौद्योगिकी

बहु-चरणीय आसवन से ऑक्सीजन की मात्रा में उत्तरोत्तर कमी आ सकती है:

• प्रथम चरण: अधिकांश अस्थिर अशुद्धियों को हटाने के लिए कच्चा आसवन
• दूसरा चरण: मुख्य अंश को एकत्रित करने के लिए सटीक तापमान नियंत्रण
• तीसरा चरण: उच्च शुद्धता वाला उत्पाद प्राप्त करने के लिए निम्न तापमान, धीमी गति से आसवन
  आंशिक संघनन के लिए चरणों के बीच अलग-अलग संघनन तापमान का उपयोग किया जा सकता है

III. सहायक प्रक्रिया उपाय

1. निष्क्रिय गैस संरक्षण प्रौद्योगिकी

यद्यपि निर्वात में कार्य करते समय, उच्च शुद्धता वाली निष्क्रिय गैस का उचित प्रयोग ऑक्सीजन की मात्रा को कम करने में मदद करता है:

• सिस्टम को खाली करने के बाद, उच्च शुद्धता वाले आर्गन (शुद्धता ≥99.9995%) से 1000 Pa तक भरें
• गतिशील गैस प्रवाह संरक्षण का उपयोग करें, लगातार थोड़ी मात्रा में आर्गन (10-20 एससीसीएम) डालें
• अवशिष्ट ऑक्सीजन और नमी को हटाने के लिए गैस इनलेट पर उच्च दक्षता वाले गैस प्यूरीफायर स्थापित करें

2. ऑक्सीजन स्कैवेंजर्स का समावेश

कच्चे माल में उपयुक्त ऑक्सीजन स्केवेंजर मिलाने से ऑक्सीजन की मात्रा को प्रभावी रूप से कम किया जा सकता है:

• मैग्नीशियम धातु: ऑक्सीजन के प्रति प्रबल आकर्षण, MgO बनाता है
• एल्युमिनियम पाउडर: ऑक्सीजन और सल्फर को एक साथ हटा सकता है
• दुर्लभ मृदा धातुएँ: जैसे Y, La, आदि, जिनमें ऑक्सीजन हटाने का उत्कृष्ट प्रभाव होता है
  ऑक्सीजन स्कोवेंजर की मात्रा आम तौर पर कच्चे माल का 0.1-0.5 wt% होती है; अधिक मात्रा सेलेनियम की शुद्धता को प्रभावित कर सकती है

3. पिघला हुआ निस्पंदन प्रौद्योगिकी

आसवन से पहले पिघले हुए सेलेनियम को छानना:

• 1-5 μm छिद्र आकार वाले क्वार्ट्ज या सिरेमिक फिल्टर का उपयोग करें
• निस्पंदन तापमान को 220-250°C पर नियंत्रित करें
• ठोस ऑक्साइड कणों को हटा सकते हैं
• फिल्टरों को उच्च निर्वात के तहत पूर्व-डीगैस्ड किया जाना चाहिए

IV. उपचार के बाद और भंडारण

1. उत्पाद संग्रहण और हैंडलिंग

• संघनित्र संग्राहक को निष्क्रिय वातावरण में सामग्री की आसान पुनर्प्राप्ति के लिए एक वियोज्य संरचना के रूप में डिजाइन किया जाना चाहिए
• एकत्रित सेलेनियम सिल्लियों को आर्गन ग्लोव बॉक्स में पैक किया जाना चाहिए
• यदि आवश्यक हो तो संभावित ऑक्साइड परतों को हटाने के लिए सतह पर नक्काशी की जा सकती है

2. भंडारण स्थिति नियंत्रण

• भंडारण वातावरण को सूखा रखा जाना चाहिए (ओस बिंदु ≤-60°C)
• उच्च शुद्धता वाली निष्क्रिय गैस से भरी दोहरी परत वाली सीलबंद पैकेजिंग का उपयोग करें
• अनुशंसित भंडारण तापमान 20°C से कम
• फोटोकैटेलिटिक ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं को रोकने के लिए प्रकाश के संपर्क से बचें

वी. गुणवत्ता नियंत्रण और परीक्षण

1. ऑनलाइन निगरानी प्रौद्योगिकी

• वास्तविक समय में ऑक्सीजन के आंशिक दबाव की निगरानी के लिए अवशिष्ट गैस विश्लेषक (आरजीए) स्थापित करें
• सुरक्षात्मक गैसों में ऑक्सीजन की मात्रा को नियंत्रित करने के लिए ऑक्सीजन सेंसर का उपयोग करें
• Se-O बॉन्ड के विशिष्ट अवशोषण शिखरों की पहचान करने के लिए अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करें

2. तैयार उत्पाद विश्लेषण

• ऑक्सीजन की मात्रा निर्धारित करने के लिए निष्क्रिय गैस संलयन-अवरक्त अवशोषण विधि का उपयोग करें
• ऑक्सीजन वितरण का विश्लेषण करने के लिए सेकेंडरी आयन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (SIMS)
• सतह की रासायनिक अवस्थाओं का पता लगाने के लिए एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस)

ऊपर वर्णित व्यापक उपायों के माध्यम से, सेलेनियम के वैक्यूम आसवन शुद्धिकरण के दौरान ऑक्सीजन सामग्री को 1 पीपीएम से नीचे नियंत्रित किया जा सकता है, जो उच्च शुद्धता वाले सेलेनियम अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को पूरा करता है। वास्तविक उत्पादन में, उपकरण की स्थिति और उत्पाद आवश्यकताओं के आधार पर प्रक्रिया मापदंडों को अनुकूलित किया जाना चाहिए, और एक सख्त गुणवत्ता नियंत्रण प्रणाली स्थापित की जानी चाहिए।