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簡單介紹三種氮氣發生器的原理

發布時間:2022-05-09      點擊次數:755
   
1,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,但有幾個明顯的缺陷:一需用到高濃度氫氧化鉀溶液做電解液,這種強堿溶液與氣體直接接觸,對氣體質量有潛在影響,并有隨氣路輸出的可能性;二單位成本高,不適合做大流量氮氣發生器;三反應過程只去除了空氣中的氧氣,其它雜質氣體并沒有涉及,并且反應過程對電解池制作技術要求很高,不合適的電解池制作技術會造成氮氣純度數量級的降低。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。  
2,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。這種制氮方法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。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。  
3,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,高可生產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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