氮氣是zui常用的惰性氣體,價格低廉,易制無毒,在實驗室中常用做色譜載氣、吹掃、保護等。實驗室的氮氣來源主要有三種,一是鋼瓶氣,二是管道(dào)氣,三是氮氣氣體發生器。鋼瓶氣氣體質量高,但鋼瓶屬于壓力容器,運輸和保存需要一定的資質,偏遠地區更換麻煩,費用高;管道(dào)氣爲大規模制氮,統一調度使用,适合大型工廠或用氣單位集中的工業園區,用氣量大建設費用高;氮氣氣體發生器爲現場制氮,多爲小型氣站或者實驗室儀器或小型生産線單*對一配套,使用靈活費用可控,對運輸和保存沒有特殊要求,爲越來越多的實驗室用戶選擇。
按原理分爲三種,現簡單介紹如下,供各位用戶參考:
1、PSA變壓吸附制氮。利用氮氣與其它氣體分子在分子篩中的吸附能(néng)力差異,形成(chéng)濃度差異的積累,在分子篩柱末端産出高純度氮氣。同時利用兩根分子篩柱,一根吸附的同時引出一部分産品氣爲另一根解析,實現分子篩在線再生,整體表現即爲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,zui高可生産99.999%的氮氣産品,流量可從幾百毫升到幾十升到幾立方每分鍾,純度大小配置靈活,可根據每個需求具體定制。
2、膜分離制氮。高壓空氣通過中空纖維膜組件,氮氣分子和氧氣分子的擴散速度差别積累,在膜組件輸出端形成(chéng)高純度的氮氣,zui終形成(chéng)的産品氣純度zui高可達99%,氣體流量>5000ml/min,并且可以累加使用,不影響産品質量,在不考慮其它限制條件的情況下,氣體裝置可以無限擴充。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别高的吹掃、保護、對氧氣的置換等。這類發生器的主要優點是流量大,實驗室級别産品一般在50L/min上下,并可随意擴充,同時壽命長,膜組件作爲核心部件,在空氣源穩定的情況下,壽命可達10年,且維護成(chéng)本極低;缺點是氮氣純度不能(néng)達到高純級,膜組件目前均爲進口,國内不能(néng)提供,成(chéng)本較高,儀器價格也相對高。
3、電化學法制氮。在氫氣電解池的陰極(産氫氣一側)通入高壓空氣,在催化劑作用下,氫氣和氧氣形成(chéng)微觀燃料電池,完成(chéng)氧化還原反應生産水,宏觀上表現即爲空氣中的氧氣被(bèi)除去,剩餘氮氣。這種方法可以産出zui高99.995%的氮氣,但有幾個明顯的缺陷:一需用到高濃度氫氧化鉀溶液做電解液,這種強堿溶液與氣體直接接觸,對氣體質量有潛在影響,并有随氣路輸出的可能(néng)性;二單位成(chéng)本高,比如标稱産氮300ml/min,實際穩定使用150ml/min,不适合做大流量氮氣氣體發生器;三反應過程隻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,不合适的電解池制作技術會造成(chéng)氮氣純度數量級的降低。這類氮氣氣體發生器作爲一種小流量氮氣來源,總費用不過幾千元,常被(bèi)用于色譜載氣和小容量保護,是一種低成(chéng)本的解決方案;