氮(dan)氣發(fa)生(sheng)器的(de)原理(li)小敘

　　氮(dan)氣發(fa)生(sheng)器是(shi)壹套能(neng)提取氮(dan)氣的(de)設備(bei)，它(ta)主(zhu)要(yao)應(ying)用領(ling)域(yu)為(wei)：航空航天(tian)、核(he)電(dian)核(he)能(neng)、食(shi)品醫(yi)藥(yao)、石(shi)油化工(gong)、電(dian)子(zi)工(gong)業(ye)、材料(liao)工(gong)業(ye)、國(guo)防(fang)jun工和(he)科(ke)學(xue)實(shi)驗等(deng)領(ling)域(yu)。為(wei)便於(yu)大家(jia)了(le)解現狀(zhuang)，下面我(wo)來(lai)介(jie)紹(shao)幾種(zhong)應(ying)用於(yu)氣相色譜分(fen)析(xi)實驗的(de)氮(dan)氣發(fa)生(sheng)器原(yuan)理(li)，僅供(gong)大家(jia)參考(kao)。
 

　　1、電(dian)化(hua)學(xue)法(fa)制氮(dan)；
 

　　2、采用(yong)中空纖(xian)維膜分(fen)離(li)法；
 

　　3、PSA變(bian)壓(ya)吸附制氮(dan)。
 

　　1 電(dian)化(hua)學(xue)法(fa)制氮(dan)(需(xu)“加(jia)液”)
 

　　采用電(dian)化(hua)學(xue)法(fa)制氮(dan)的(de)發生(sheng)器可(ke)以(yi)制取(qu)純(chun)氮(dan)、氧氣(qi)等(deng)氣體(ti)。它(ta)利(li)用(yong)恒定電(dian)位(wei)電(dian)解法，采(cai)用微(wei)孔膜(例(li)如石棉膜)作(zuo)為(wei)兩(liang)電(dian)極(ji)的(de)分隔(ge)板，多(duo)孔氣體(ti)擴(kuo)散型(xing)氧電(dian)極(ji)為陰極(ji)，鎳網為陽極(ji)，且電(dian)極(ji)安裝(zhuang)是(shi)采用(yong)硬(ying)支(zhi)撐結構。該(gai)發(fa)生(sheng)器可(ke)在(zai)氮(dan)、氧氣(qi)室壓(ya)差(1MPa)下穩定(ding)工(gong)作(zuo)，可(ke)避(bi)免陰極(ji)氫(qing)析(xi)出，保證(zheng)產生(sheng)氣體(ti)的(de)純(chun)度(du)氮(dan)。具體制取(qu)氮(dan)氣的(de)方法是(shi)以空(kong)氣(qi)為(wei)原(yuan)料(liao)將(jiang)氣體送(song)入有(you)電(dian)解液的(de)電(dian)解槽，在(zai)兩電(dian)極(ji)間加(jia)上(shang)電(dian)壓(ya)≤1.5V的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)，此(ci)時(shi)在(zai)槽內(nei)空氣(qi)中(zhong)氧氣(qi)被吸收(shou)而獲(huo)得(de)氮(dan)氣。其(qi)電(dian)解液采(cai)用“強制循環(huan)方式”，由電(dian)磁(ci)泵(beng)帶動電(dian)解液在(zai)液路(lu)中循環(huan)，提高(gao)了(le)電(dian)解效率。
 

　　這(zhe)種(zhong)方法可以(yi)產出*高(gao)99.995%的(de)氮(dan)氣，但有(you)幾個(ge)明(ming)顯(xian)的(de)缺陷：其(qi)壹，需(xu)用(yong)到(dao)高(gao)濃度(du)氫(qing)氧(yang)化鉀(jia)溶(rong)液做電(dian)解液，這(zhe)種(zhong)強堿(jian)溶液與(yu)氣體(ti)直(zhi)接(jie)接(jie)觸(chu)，對氣體(ti)質(zhi)量有潛(qian)在(zai)影響，並(bing)有(you)隨(sui)氣路(lu)輸出的(de)可能(neng)性(xing)；其(qi)二，單(dan)位成本(ben)高(gao)，不(bu)適合做(zuo)大流量氮(dan)氣發(fa)生(sheng)器；其(qi)三(san)，反(fan)應(ying)過程(cheng)只去(qu)除(chu)了(le)空(kong)氣中(zhong)的(de)氧氣(qi)，其它(ta)雜(za)質(zhi)氣(qi)體(ti)並(bing)沒有涉(she)及，並(bing)且反(fan)應(ying)過程(cheng)對電(dian)解池制作(zuo)技術要(yao)求很(hen)高(gao)，不(bu)合(he)適的(de)電(dian)解池制作(zuo)技術會造(zao)成氮(dan)氣純(chun)度(du)數(shu)量級(ji)的(de)降低(di)。但是(shi)，這類(lei)氮(dan)氣發(fa)生(sheng)器作(zuo)為(wei)壹種(zhong)小流量氮(dan)氣來(lai)源(yuan)，常(chang)被用於(yu)色譜載(zai)氣和(he)小容(rong)量保護(hu)，總(zong)費用(yong)不過(guo)幾千元(yuan)，是(shi)壹種(zhong)低(di)成(cheng)本的(de)解決(jue)方案。
 

　　2 采用(yong)中空(kong)纖(xian)維膜法(fa)(無(wu)需(xu)“加(jia)液”)
 

　　兩種(zhong)或兩(liang)種(zhong)以上(shang)的(de)氣體(ti)混合(he)通(tong)過高(gao)分(fen)子(zi)膜時(shi)，由於(yu)各種(zhong)氣體(ti)在膜中(zhong)的(de)溶解度(du)和(he)擴(kuo)散系數(shu)的(de)差異(yi)，導(dao)致(zhi)不(bu)同氣體(ti)在(zai)膜中(zhong)相對滲透速率有(you)所(suo)不同。根據這(zhe)壹特(te)性(xing)，可(ke)將氣體分(fen)為(wei)“快(kuai)氣”和(he)“慢(man)氣”。
 

　　當混合(he)氣(qi)體在(zai)驅(qu)動力(li)——膜兩(liang)側壓(ya)差的(de)作(zuo)用(yong)下，滲透速率相對較(jiao)快(kuai)的(de)氣體(ti)和(he)水(shui)、氧、二氧化(hua)碳等(deng)透過膜後(hou)在膜滲(shen)透側被富集(ji)，而滲(shen)透速率相對較(jiao)慢的(de)氣體(ti)如氮(dan)氣、壹氧(yang)化(hua)碳、氬(ya)氣等(deng)則在(zai)滯(zhi)留側被富集(ji)，從(cong)而(er)達(da)到(dao)混合(he)氣(qi)體分(fen)離(li)之(zhi)目(mu)的(de)。
 

　　當以加壓(ya)凈化(hua)空氣(qi)為氣源時(shi)，氮(dan)氣等(deng)惰性(xing)氣(qi)體被富集(ji)成高(gao)純(chun)度(du)供生(sheng)產應(ying)用，由滲透側排空的(de)為富(fu)氧空(kong)氣。氮(dan)膜系統可(ke)將(jiang)廉價的(de)空氣(qi)中氮(dan)從(cong)78%提高(gao)到(dao)95%以(yi)上(shang)，*高(gao)可(ke)得(de)到(dao)99.9%的(de)純(chun)氮(dan)。
 

　　這種(zhong)制氮(dan)方法膜分(fen)離(li)制氮(dan)在工(gong)業(ye)上(shang)有(you)不少的(de)應(ying)用，在(zai)實驗室主要(yao)用於(yu)對氣體(ti)純(chun)度(du)要(yao)求不(bu)特別(bie)高(gao)的(de)吹(chui)掃、保護、對氧氣(qi)的(de)置換等(deng)。這類(lei)發生(sheng)器的(de)主要(yao)優點(dian)是(shi)流量大，同時壽命長(chang)，且維護成(cheng)本極(ji)低(di)；缺點是(shi)氮(dan)氣純(chun)度(du)不能(neng)達(da)到(dao)高(gao)純(chun)級(ji)，膜組件目(mu)前均為(wei)進口，國(guo)內(nei)不(bu)能(neng)提供，成(cheng)本較(jiao)高(gao)，儀器價格(ge)也(ye)相對高(gao)。
 

　　3 PSA變(bian)壓(ya)吸附制氮(dan)(無需(xu)“加(jia)液”)
 

　　利用氮(dan)氣與(yu)其它(ta)氣(qi)體(ti)分(fen)子(zi)在(zai)分子(zi)篩(shai)中的(de)吸附能(neng)力(li)差(cha)異，形成(cheng)濃度(du)差異的(de)積累，在分(fen)子(zi)篩(shai)柱末端(duan)產(chan)出高(gao)純(chun)度(du)氮(dan)氣。同(tong)時利用兩根分(fen)子(zi)篩(shai)柱，壹根(gen)吸(xi)附的(de)同時(shi)引出壹部(bu)分產(chan)品氣為另(ling)壹根(gen)解析(xi)，實現分(fen)子(zi)篩(shai)在線再生(sheng)，整體表現即(ji)為(wei)儀器持(chi)續(xu)輸出高(gao)純(chun)氮(dan)氣。
 

　　這(zhe)類發生(sheng)器可(ke)根(gen)據(ju)需(xu)要(yao)，調節(jie)氮(dan)氣的(de)純(chun)度(du)和(he)流(liu)量，*高(gao)可(ke)生(sheng)產99.999%的(de)氮(dan)氣產(chan)品，流量可從(cong)幾百(bai)毫(hao)升(sheng)到(dao)幾十升(sheng)到(dao)幾立(li)方每(mei)分鐘(zhong)，純(chun)度(du)大小配(pei)置靈活(huo)，可根(gen)據(ju)每(mei)個需(xu)求(qiu)具體定(ding)制，適用於(yu)各種(zhong)氣相色譜檢測器(qi)。
 

　　如上(shang)所(suo)述，采用PSA變(bian)壓(ya)吸附制氮(dan)技術的(de)氮(dan)氣發(fa)生(sheng)器優於(yu)采用(yong)電(dian)化(hua)學(xue)分(fen)離法和(he)物(wu)理吸附法(fa)以(yi)及中(zhong)空纖(xian)維膜法(fa)的(de)氮(dan)氣發(fa)生(sheng)器。它(ta)可(ke)以(yi)應(ying)用於(yu)國(guo)內(nei)外各種(zhong)不同(tong)類型(xing)的(de)氣相色譜儀用作(zuo)載(zai)氣(qi)，是(shi)壹款(kuan)性(xing)能(neng)優良，維護方便的(de)新壹代(dai)氮(dan)氣發(fa)生(sheng)器，具有*水(shui)平(ping)。