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淺析高純氮?dú)獍l(fā)生器的三種工作原理

點(diǎn)擊次數(shù):1949 更新時(shí)間:2022-12-23
  氮?dú)馐莦常用的惰性氣體,價(jià)格低廉,易制無(wú)毒,在實(shí)驗(yàn)室中常用做色譜載氣、吹掃、保護(hù)等。實(shí)驗(yàn)室的氮?dú)鈦?lái)源主要有三種,一是鋼瓶氣,二是管道氣,三是氮?dú)獍l(fā)生器。鋼瓶氣氣體質(zhì)量高,但鋼瓶屬于壓力容器,運(yùn)輸和保存需要一定的資質(zhì),偏遠(yuǎn)地區(qū)更換麻煩,費(fèi)用高;管道氣為大規(guī)模制氮,統(tǒng)一調(diào)度使用,適合大型工廠或用氣單位集中的工業(yè)園區(qū),用氣量大建設(shè)費(fèi)用高;高純氮?dú)獍l(fā)生器為現(xiàn)場(chǎng)制氮,多為小型氣站或者實(shí)驗(yàn)室儀器或小型生產(chǎn)線單*對(duì)一配套,使用靈活費(fèi)用可控,對(duì)運(yùn)輸和保存沒(méi)有特殊要求,為越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)室用戶選擇。
 
  高純氮?dú)獍l(fā)生器按原理分為三種,現(xiàn)簡(jiǎn)單介紹如下,供各位用戶參考:
 
  1、電化學(xué)法制氮。在氫氣電解池的陰極(產(chǎn)氫氣一側(cè))通入高壓空氣,在催化劑作用下,氫氣和氧氣形成微觀燃料電池,完成氧化還原反應(yīng)生產(chǎn)水,宏觀上表現(xiàn)即為空氣中的氧氣被除去,剩余氮?dú)?。這種方法可以產(chǎn)出z高99.995%的氮?dú)?,但有幾個(gè)明顯的缺陷:一需用到高濃度氫氧化鉀溶液做電解液,這種強(qiáng)堿溶液與氣體直接接觸,對(duì)氣體質(zhì)量有潛在影響,并有隨氣路輸出的可能性;二單位成本高,標(biāo)稱產(chǎn)氮300ml/min,實(shí)際穩(wěn)定使用150ml/min,不適合做大流量氮?dú)獍l(fā)生器;三反應(yīng)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(yīng)過(guò)程對(duì)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?dú)饧兌葦?shù)量級(jí)的降低。
 
  2、膜分離制氮。高壓空氣通過(guò)中空纖維膜組件,氮?dú)夥肿雍脱鯕夥肿拥臄U(kuò)散速度差別積累,在膜組件輸出端形成高純度的氮?dú)?,z終形成的產(chǎn)品氣純度z高可達(dá)99%,氣體流量>5000ml/min,并且可以累加使用,不影響產(chǎn)品質(zhì)量,在不考慮其它限制條件的情況下,氣體裝置可以無(wú)限擴(kuò)充。這種制氮方法膜分離制氮在工業(yè)上有不少的應(yīng)用,在實(shí)驗(yàn)室主要用于對(duì)氣體純度要求不特別高的吹掃、保護(hù)、對(duì)氧氣的置換等。這類發(fā)生器的主要優(yōu)點(diǎn)是流量大,實(shí)驗(yàn)室級(jí)別產(chǎn)品一般在50L/min上下,并可隨意擴(kuò)充,同時(shí)壽命長(zhǎng),膜組件作為核心部件,在空氣源穩(wěn)定的情況下,壽命可達(dá)10年,且維護(hù)成本極低;缺點(diǎn)是氮?dú)饧兌炔荒苓_(dá)到高純級(jí),膜組件目前均為進(jìn)口,國(guó)內(nèi)不能提供,成本較高,儀器價(jià)格也相對(duì)高。
 
  3、PSA變壓吸附制氮。利用氮?dú)馀c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?dú)?。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(xiàn)分子篩在線再生,整體表現(xiàn)即為儀器持續(xù)輸出高純氮?dú)狻?br /> 
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