稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙等）因化学性质稳定且含量稀少，被广泛应用于医疗、电子、航天等领域。从空气中高效分离这些珍贵组分，需依托精密的工业技术。目前主流分离方法包括低温精馏、吸附分离、膜分离及特殊提纯工艺，每种技术针对不同气体特性各显其能。

一、低温精馏法：主流的“冷冻分馏”技术

低温精馏是工业分离稀有气体的核心方法。原理基于不同气体沸点差异：将空气压缩、冷却至液化，再逐步升温使各组分按沸点顺序气化分离。例如，氦气沸点最低（-268.9℃），最先被分离；氖（-246℃）、氩（-185.7℃）等依次析出。此过程在多级精馏塔中完成，通过控制温度和压力，可提取高纯度稀有气体。该方法技术成熟、产量大，但能耗较高，适用于规模化工业应用。

二、吸附分离法：分子筛的“选择性捕捉”

分子筛吸附法利用特殊材料（如沸石分子筛）对气体分子的选择性吸附特性。当空气通过分子筛床层时，氮、氧等组分被优先吸附，稀有气体因吸附能力较弱而富集于气相中。该方法常用于初步富集或辅助提纯，尤其适用于氩的分离。通过周期性切换吸附与脱附流程，可实现材料再生和连续生产。

三、膜分离技术：轻量化的“筛分”路径

膜分离依托聚合物膜的分子级筛分作用。不同气体分子透过膜的速度差异，使稀有气体在膜渗透侧富集。该方法设备简单、能耗低，但分离纯度有限，多用于制备富氧空气或初步分离，难以满足高纯度工业需求。

四、特殊提纯工艺：针对性“化学除杂”

针对氪、氙等高沸点稀有气体，需结合化学除杂与多级精馏。例如，从液氧中提取氪、氙时，先通过催化反应去除碳氢化合物，再经深低温精馏分离。氦气则多从含氦天然气中分离，因空气中氦含量仅0.0005%，直接提取成本过高。