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簡單介紹三種氮氣發(fā)生器的原理

更新時間:2022-05-09      點擊次數(shù):3486
   
1,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,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(qiáng)堿溶液與氣體直接接觸,對氣體質(zhì)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(fā)生器;三反應(yīng)過程只去除了空氣中的氧氣,其它雜質(zhì)氣體并沒有涉及,并且反應(yīng)過程對電解池制作技術(shù)要求很高,不合適的電解池制作技術(shù)會造成氮氣純度數(shù)量級的降低。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。  
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(kuò)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(kuò)充。這種制氮方法膜分離制氮在工業(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(kuò)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。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。  
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(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,高可生產(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。  
 
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