氮气发生器如何制得氮气？

时间：2024-11-22

科学技术是生产力，随着科学技术的发展，各式各样的仪器如雨后春笋一般的涌现出来，氮气发生器就是其中之一，打开网页搜索氮气发生器，发现关于其的内容多不胜数，那么为什么氮气发生器这么火呢，这还要从氮气的用处来说了。
氮气是空气中体积分数Zda的一种惰性气体，化学分子式为N2，通常状态下无色无味，比空气密度小。氮气化学性质不活泼，常温下难与其他物质进行反应，因此通常被用作保护气体，液氮可用作深度冷冻剂，高纯氮气可用作色谱等仪器的载气，氮气的性质决定了它的用途的广泛。
而实验室中氮气通常的来源主要由3种：1.管道气，2.氮气罐，3.氮气发生器。
*1种比较适合大型工厂，建设费用高昂，*2种通常会因储存和运输的麻烦而有的局限性，一种操作灵活可控，越来越受到实验室使用。
氮气发生器是如何产生氮气的呢，通常来说，有三种方法。
1.电化学制备氮气
将高压空气从氢气电解池的阴一侧通入，在催化剂的催化作用下，进行2H2+O2=2H2O的氧化还原反应，通过此方法可去除空气中的O2，产出高达99.995%N2，然而此方法有的局限性。一是此方法只是单纯的去除空气中的O2，对于空气中的其他杂质并未提及，二是单位成本过高，因此此方法通常用来制备少量的氮气。
2. 膜分离制备氮气
利用N2分子和O2分子的扩散速度的不同，将高压空气通过中空纤维膜组件，在输出端就可以积累纯度高达99%的氮气，这种方法在不考虑其他限制的条件下，可以累加使用，因此常用在实验室对气体纯度不高的保护、吹扫等操作实验中，但是由于其氮气纯度不能达到高纯级，且膜组件成本较高、仪器价格也相应的过高。
3. PSA变压吸附制备氮气
通过利用在分子筛中，N2与其它气体分子的吸附能力不同，从而形成差异的浓度，分子筛柱末端可以获得高纯氮气，利用这种方法研制的氮气发生器可以让用户根据个人实际要求，来产生不同纯度的氮气，Z高可达99.999%，这种方法的难点是分子筛柱填装技术，分子筛填装不好，会因为气体高低压频繁变化，导致分子筛受损，微孔数量减少，从而使得性能降低，纯度因此也会受到影响。
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