有关氮气发生器的制氮原理介绍

时间：2025-01-06

氮气发生器利用压缩机对氮气进行压缩，贮藏在贮气罐内，方便日后使用，压缩器主要由压缩机、储气罐、过滤器、干燥器等组成；
压缩空气经压缩后进入冷干机降温脱水，在经过过滤器除油、除尘；
然后进入装有碳分子筛的吸附塔，选择性地吸附掉氧气、二氧化碳等杂质气体组分，产生高纯度氮气。
空气源中混合气体在通过中空纤维膜时，由于溶解度以及扩散系数的差异，导致不同气体在膜中渗透速度不同。
氮气渗透速率相对较慢，进而在膜中滞留，从而达到分离纯化作用。
该仪器利用氮气与其它气体分子在分子筛中的吸附能力差异，形成浓度差异的积累，在分子筛柱末端产出高纯度氮气。
同时利用两根分子筛柱，一根吸附的同时引出一部分产品气为另一根解析，实现分子筛在线再生，整体表现即为仪器持续输出高纯氮气。
该仪器采用电化学分离法和物理吸附法相结合的方式制取纯氮气；
利用恒定电位电解法，采用微孔膜作为两电的分隔板，多孔气体扩散型氧电为阴，镍网为阳；
且电安装是采用硬支撑结构。该发生器可在氮气室压差下稳定工作，可避免阴氢析出，产生气体的纯度氮。
具体制取氮气的方法是以空气为原料将气体送入有电解液的电解槽，在两电间加上电压≤1.5V的直流电；
此时在槽内空气中氧气被吸收而获得氮气。其电解液采用“强制循环方式”，由电磁泵带动电解液在液路中循环，提高了电解效率。
可调节氮气的纯度和流量，可生产99.999%的氮气产品，流量可从几百毫升到几十升到几立方每分钟，纯度大小配置灵活；
可根据每个需求具体定制，适用于各种气相色谱检测器。
这种方法可以产出高纯度氮气，但有几个小缺陷：
需用到高浓度氢氧化钾溶液做电解液，这种强碱溶液与气体直接接触，对气体质量有潜在影响，并有随气路输出的可能性；单位成本高，不适合做大流量发生器；
反应过程只去除了空气中的氧气，其它杂质气体并没有涉及，并且反应过程对电解池制作技术要求很高，不合适的电解池制作技术会造成氮气纯度数量级的降低。
但是，氮气发生器作为一种小流量氮气来源，常被用于色谱载气和小容量保护，总费用不高，是一种低成本的解决方案。
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