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上海析友分析仪器有限公司 >>> 技术文献

氮气发生器的制氮原理分享

点击次数:705 发布时间:2019-06-21
   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极的分隔板,多孔气体扩散型氧电极为阴极,镍网为阳极,且电极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,可避免阴极氢析出,保证产生气体的纯度氮。

  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,在两电极间加上电压≤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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