氮氣發生器常見的三種原理
點擊次數：4590 更新時間：2023-05-10
氮氣發生器是一種先*的氣體分離技術，它主要應用領域為：航空航天、核電核能、食品醫藥、石油化工、電子工業、材料工業、工和科學實驗等領域。
氮氣發生器主要由電解系統、壓力控制系統、凈化系統和顯示系統組成。氮氣發生器能否很好地應用于氣相色譜分析實驗，與發生器的原理有很大關系。
氮氣發生器的工作原理大致分為三種：1.以電化學分離法和物理吸附法相結合的方式；2.采用中空纖維膜分離；3.采用氣相色譜技術用新型合成分子篩分離。
下面我們就具體來介紹一下：
一、電化學法制氮。在氫氣電解池的陰極(產氫氣一側)通入高壓空氣，在催化劑作用下，氫氣和氧氣形成微觀燃料電池，完成氧化還原反應生產水，宏觀上表現即為空氣中的氧氣被除去，剩余氮氣。這種方法可以產出高99.995%的氮氣，這類氮氣發生器作為一種小流量氮氣來源，總費用不過幾千元，常被用于色譜載氣和小容量保護，是一種低成本的解決方案。
二、膜分離制氮。高壓空氣通過中空纖維膜組件，氮氣分子和氧氣分子的擴散速度差別積累，在膜組件輸出端形成高純度的氮氣，終形成的產品氣純度高可達99%，氣體流量>5000ml/min，并且可以累加使用，不影響產品質量，在不考慮其它限制條件的情況下，氣體裝置可以無限擴充。這種膜分離制氮在工業上有不少的應用，在實驗室主要用于對氣體純度要求不特別高的吹掃、保護、對氧氣的置換等。這類發生器的主要優點是流量大，實驗室級別產品一般在50L/min上下，并可隨意擴充，同時壽命長，膜組件作為核心部件，在空氣源穩定的情況下，壽命可達10年，且維護成本極低；缺點是氮氣純度不能達到高純級，膜組件目前均為進口，國內不能提供，成本較高，儀器價格也相對高。我公司生產的氮氣發生器中，型號QPN-30L即為膜分離制氮產品，可供對氮氣使用量在幾升、幾十升到幾百升每分鐘的用戶選用；膜分離氮氣發生器可以很好的適用液質聯用儀的用氮要求。
三、PSA變壓吸附制氮。利用氮氣與其它氣體分子在分子篩中的吸附能力差異，形成濃度差異的積累，在分子篩柱末端產出高純度氮氣。同時利用兩根分子篩柱，一根吸附的同時引出一部分產品氣為另一根解析，實現分子篩在線再生，整體表現即為儀器持續輸出高純氮氣。這類發生器可根據需要，調節氮氣的純度和流量，可生產99.999%的氮氣產品，流量可從幾百毫升到幾十升到幾立方每分鐘，純度大小配置靈活，可根據每個需求具體定制， PSA變壓吸附技術在工業中應用很廣泛，已發展幾十年，是很成熟的技術。技術難點主要是分子篩柱填裝技術，分子篩填裝不好，會造成分子篩在氣體高低壓頻繁變化中互相摩擦碰撞粉化，微孔數量減少，分子篩性能急劇降低。
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