氮氣發(fā)生器制氮方法

閱讀：3195發(fā)布時間：2019-5-23

　　1,、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(wǎng)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(chǎn)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(nèi)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,。

　　這種方法可以產(chǎn)出高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(zhì)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(zhì)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(shù)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,，是一種低成本的解決方案,。

　　2、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(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,，適用于各種氣相色譜檢測器,。

　　如上所述，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(nèi)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,。

　　3、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(shù)的差異,，導致不同氣體在膜中相對滲透速率有所不同,。根據(jù)這一特性，可將氣體分為“快氣”和“慢氣”,。

　　當混合氣體在驅(qū)動力——膜兩側(cè)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(cè)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(cè)被富集,，從而達到混合氣體分離之目的。

　　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(chǎn)應用,，由滲透側(cè)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,，高可得到99.9%的純氮,。

　　這種制氮方法膜分離制氮在工業(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(nèi)不能提供，成本較高,，儀器價格也相對高,。

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