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          氮氣發(fā)生器制氮方法

          更新時(shí)間:2019-05-23      點(diǎn)擊次數:2608
            1、電化學(xué)法制氮(需“加液”)
           
            采用電化學(xué)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(yáng)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(shí)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(dòng)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(gè)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(guò)程只去除了空氣中的氧氣,其它雜質(zhì)氣體并沒(méi)有涉及,并且反應過(guò)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(huì )造成氮氣純度數量級的降低。但是,這類(lèi)氮氣發(fā)生器作為一種小流量氮氣來(lái)源,常被用于色譜載氣和小容量保護,總費用不過(guò)幾千元,是一種低成本的解決方案。
           
            2、PSA變壓吸附制氮(無(wú)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(shí)利用兩根分子篩柱,一根吸附的同時(shí)引出一部分產(chǎn)品氣為另一根解析,實(shí)現分子篩在線(xiàn)再生,整體表現即為儀器持續輸出高純氮氣。
           
            這類(lèi)發(fā)生器可根據需要,調節氮氣的純度和流量,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,可根據每個(gè)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(shù)的氮氣發(fā)生器優(yōu)于采用電化學(xué)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(lèi)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(wú)需“加液”)
           
            兩種或兩種以上的氣體混合通過(guò)高分子膜時(shí),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”。
           
            當混合氣體在驅動(dòng)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(guò)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。
           
            當以加壓凈化空氣為氣源時(shí),氮氣等惰性氣體被富集成高純度供生產(chǎn)應用,由滲透側排空的為富氧空氣。氮膜系統可將廉價(jià)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(shí)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(lèi)發(fā)生器的主要優(yōu)點(diǎn)是流量大,同時(shí)壽命長(cháng),且維護成本極低;缺點(diǎn)是氮氣純度不能達到高純級,膜組件目前均為進(jìn)口,國內不能提供,成本較高,儀器價(jià)格也相對高。

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