氮氣發(fā)生器的基本概述和工作原理
氮氣發(fā)生器是一套能提取氮氣的設備,，它主要應用領域為：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),、國防軍工和科學實驗等領域,。下面介紹幾種應用于氣相色譜分析實驗的氮氣發(fā)生器的工作原理，僅供大家參考,。
一,、采用中空纖維膜法（無需“加液”）
兩種或兩種以上的氣體混合通過高分子膜時，由于各種氣體在膜中的溶解度和擴散系數的差異,，導致不同氣體在膜中相對滲透速率有所不同,。根據這一特性,，可將氣體分為“快氣”和“慢氣”。
當以加壓凈化空氣為氣源時,，氮氣等惰性氣體被富集成高純度供生產應用,，由滲透側排空的為富氧空氣。氮膜系統(tǒng)可將廉價的空氣中氮從78%提高到95%以上,，zui高可得到99.9%的純氮,。
當混合氣體在驅動力——膜兩側壓差的作用下，滲透速率相對較快的氣體和水,、氧,、二氧化碳等透過膜后在膜滲透側被富集，而滲透速率相對較慢的氣體如氮氣,、一氧化碳,、氬氣等則在滯留側被富集，從而達到混合氣體分離之目的,。
這種氮氣發(fā)生器的工作原理分離制氮在工業(yè)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(fā)生器的主要優(yōu)點是流量大,，同時壽命長,，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,。
二、PSA變壓吸附制氮（無需“加液”）
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(xù)輸出高純氮氣,。
這類發(fā)生器可根據需要,，調節(jié)氮氣的純度和流量，zui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，適用于各種氣相色譜檢測器,。
如上所述,，氮氣發(fā)生器的工作原理采用PSA變壓吸附制氮技術的氮氣發(fā)生器優(yōu)于采用電化學分離法和物理吸附法以及中空纖維膜法的氮氣發(fā)生器。它可以應用于國內外各種不同類型的氣相色譜儀用作載氣,，是一款性能優(yōu)良,，維護方便的新一代氮氣發(fā)生器，具有世界水平,。
三,、電化學法制氮（需“加液”）
采用電化學法制氮的發(fā)生器可以制取純氮、氧氣等氣體,。它利用恒定電位電解法,，采用微孔膜（例如石棉膜）作為兩電極的分隔板，多孔氣體擴散型氧電極為陰極,，鎳網為陽極,，且電極安裝是采用硬支撐結構。該發(fā)生器可在氮,、氧氣室壓差（1MPa）下穩(wěn)定工作,，可避免陰極氫析出，保證產生氣體的純度氮,。具體制取氮氣的方法是以空氣為原料將氣體送入有電解液的電解槽,，在兩電極間加上電壓≤1.5V的直流電，此時在槽內空氣中氧氣被吸收而獲得氮氣,。其電解液采用“強制循環(huán)方式”,，由電磁泵帶動電解液在液路中循環(huán)，提高了電解效率,。
這種氮氣發(fā)生器的工作原理可以產出zui高99.995%的氮氣,，但有幾個明顯的缺陷：其一，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,；其二,，單位成本高，不適合做大流量氮氣發(fā)生器,；其三,，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,。但是，這類氮氣發(fā)生器作為一種小流量氮氣來源,，常被用于色譜載氣和小容量保護,，總費用不過幾千元，是一種低成本的氮氣發(fā)生器的工作原理解決方案,。
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