氮氣發(fā)生器的三大原理講解
氮氣發(fā)生器的工作原理分為三種,,1.電化學(xué)法制氮;2.膜分離制氮;3.PSA變壓吸附制氮,,下面為大仔細(xì)講解下:
1.電化學(xué)法制氮
在氫氣電解池的陰(產(chǎn)氫氣側(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: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(zhì)量有潛在影響,,并有隨氣路輸出的可能性;二單位成本高;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)量的降低,。這類氮氣發(fā)生器作為種小流量氮氣來源,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,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、對氧氣的置換等,。
這類發(fā)生器的主要優(yōu)點是流量大,,實驗室別產(chǎn)品般在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,,且維護成本低;缺點是氮氣純度不能達(dá)到高純,,膜組件目前均為,內(nèi)不能提供,,成本較高,,儀器價格也相對高,。
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,,根吸附的同時引出部分產(chǎn)品氣為另根解析,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,,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,。