氮氣發(fā)生器常見的三種原理

氮氣發(fā)生器是一種先進(jìn)的氣體分離技術(shù)，它主要應(yīng)用領(lǐng)域為：航空航天、核電核能、食品醫(yī)藥、石油化工、電子工業(yè)、材料工業(yè)和科學(xué)實驗等領(lǐng)域。
　　氮氣發(fā)生器主要由電解系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)組成。氮氣發(fā)生器能否很好地應(yīng)用于氣相色譜分析實驗，與發(fā)生器的原理有很大關(guān)系。
　　氮氣發(fā)生器的工作原理大致分為三種：1.以電化學(xué)分離法和物理吸附法相結(jié)合的方式；2.采用中空纖維膜分離；3.采用氣相色譜技術(shù)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(xué)法制氮。在氫氣電解池的陰極（產(chǎn)氫氣一側(cè)）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(yīng)生產(chǎn)水，宏觀上表現(xiàn)即為空氣中的氧氣被除去，剩余氮氣。這種方法可以產(chǎn)出高99.995%的氮氣，這類氮氣發(fā)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(hù)，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(chǎn)品氣純度高可達(dá)99%，氣體流量>5000ml/min，并且可以累加使用，不影響產(chǎn)品質(zhì)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(yè)上有不少的應(yīng)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(hù)、對氧氣的置換等。這類發(fā)生器的主要優(yōu)點是流量大，實驗室級別產(chǎn)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(wěn)定的情況下，壽命可達(dá)10年，且維護(hù)成本極低；缺點是氮氣純度不能達(dá)到高純級，膜組件目前均為進(jìn)口，國內(nèi)不能提供，成本較高，儀器價格也相對高。我公司生產(chǎn)的氮氣發(fā)生器中，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(fā)生器可以很好的適用液質(zhì)聯(lián)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(chǎn)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(chǎn)品氣為另一根解析，實現(xiàn)分子篩在線再生，整體表現(xiàn)即為儀器持續(xù)輸出高純氮氣。這類發(fā)生器可根據(jù)需要，調(diào)節(jié)氮氣的純度和流量，可生產(chǎn)99.999%的氮氣產(chǎn)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(jù)每個需求具體定制， PSA變壓吸附技術(shù)在工業(yè)中應(yīng)用很廣泛，已發(fā)展幾十年，是很成熟的技術(shù)。技術(shù)難點主要是分子篩柱填裝技術(shù)，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(shù)量減少，分子篩性能急劇降低。