氮氣發生器是一套能提取氮氣的設備,它主要應用領域為:航空航天、核電核能、食品醫藥、石油化工、電子工業、材料工業、工和科學實驗等領域。為便于大家了解現狀,下面我來介紹幾種應用于氣相色譜分析實驗的
氮氣發生器原理,僅供大家參考。
1、電化學法制氮;
2、采用中空纖維膜分離法;
3、變壓吸附制氮。
氮氣發生器采用電化學法制氮的發生器可以制取純氮、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,鎳網為陽極,且電極安裝是采用硬支撐結構。該發生器可在氮、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,此時在槽內空氣中氧氣被吸收而獲得氮氣。其電解液采用“強制循環方式”,由電磁泵帶動電解液在液路中循環,提高了電解效率。
這種方法可以產出高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生器;其三,反應過程只去除了空氣中的氧氣,其它雜質氣體并沒有涉及,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量級的降低。但是,這類氮氣發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。
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,氮氣等惰性氣體被富集成高純度供生產應用,由滲透側排空的為富氧空氣。氮膜系統可將廉價的空氣中氮從78%提高到95%以上,可得到99.9%的純氮。
這種制氮方法膜分離制氮在工業上有不少的應用,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。這類發生器的主要優點是流量大,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,不能提供,成本較高,儀器價格也相對高。
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品氣為另一根解析,實現分子篩在線再生,整體表現即為儀器持續輸出高純氮氣。
這類發生器可根據需要,調節氮氣的純度和流量,可生產99.999%的氮氣產品,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,可根據每個需求具體定制,適用于各種氣相色譜檢測器。
氮氣發生器特點
1、程序控制。儀器的控制系統采用芯片。是全部工作過程均有程序控制完成。自動恒壓,恒流,氮氣流量可根據用量實現0-300ml/min全自動調節。
2、工藝先進:電解池采用立式單液面雙陰極。膜分離技術,催化層使用PCAN載體及貴金屬催化物,使電解池催化效率高,產氣量大,氮氣純度高,電解池出廠前經過100小時以上高壓,大電流老化試驗,使電解池性能和工作狀態極為穩定。
3、三級催化,除電解池中兩級催化外另有第三極催化,催化劑選用新型貴金屬,使輸出的氮氣含氧量小于3ppm
4、產氮濕度低。氮氣發生器采用了超高分子量滲透麼分離技術及有效的除濕裝置,因而降低了原始濕度,并能在停機后自動排出水分。采用了金屬聚合物除濕及兩級吸附,是氮氣純度大大提高。
5、操作方便,免運輸鋼瓶之勞,省搬運鋼瓶之苦,使用是只需打開電源開關即可產氮,可連續使用,也可間斷使用,產氮量穩定不衰減。
6、安全可靠,配有安裝裝置,靈敏可靠。
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