氮氣發(fā)生器的工作原理

1.電化學法制氮

  在氫氣電解池的陰極(產氫氣一側)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，完成氧化還原反應生產水，宏觀上表現(xiàn)即為空氣中的氧氣被除去，剩余氮氣。這種方法可以產出高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，并有隨氣路輸出的可能性；二單位成本高；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(shù)量級的降低。這類氮氣發(fā)生器作為一種小流量氮氣來源，總費用不過幾千元，常被用于色譜載氣和小容量保護，是一種低成本的解決方案。

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別積累，在膜組件輸出端形成高純度的氮氣，形成的產品氣純度高可達99%，氣體流量>5000ml/min，并且可以累加使用，不影響產品質量，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(yè)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(fā)生器的主要優(yōu)點是流量大，實驗室級別產品一般在50L/min上下，并可隨意擴充，同時壽命長，膜組件作為核心部件，在空氣源穩(wěn)定的情況下，壽命可達10年，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，國內不能提供，成本較高，儀器價格也相對高。

3.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(xiàn)分子篩在線再生，整體表現(xiàn)即為儀器持續(xù)輸出高純氮氣。

  這類發(fā)生器可根據(jù)需要，調節(jié)氮氣的純度和流量，高可生產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(jù)每個需求具體定制，技術難點主要是分子篩柱填裝技術，分子篩填裝不好，會造成分子篩在氣體高低壓頻繁變化中互相摩擦碰撞粉化，微孔數(shù)量減少，分子篩性能急劇降低。

氮氣發(fā)生器的主要特點：

1、程序控制

氮氣發(fā)生器的控制系統(tǒng)采用專用芯片。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(jù)用量實現(xiàn)0-300ml/min全自動調節(jié)。

2、工藝先進

電解池采用立式單液面雙陰極。新膜分離技術，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(tài)極為穩(wěn)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(fā)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。氮氣發(fā)生器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(xù)使用，也可間斷使用，產氮量穩(wěn)定不衰減。

6、氮氣發(fā)生器安全可靠

配有安裝裝置，靈敏可靠。

氮氣發(fā)生器對色譜質譜的影響都有哪些？

　　氮氣發(fā)生器對色譜的影響有一點常常被忽略，就是發(fā)生器內的開關電源工作事會對電網(wǎng)電壓造成一定的干擾(壓縮機的啟動和停止也會)，所以色譜儀必須經過穩(wěn)壓電源供電，當然不用穩(wěn)壓電源的用戶極少。

　　對色譜來說，氮氣發(fā)生器產生了氮氣后，還需要脫水、脫氧(加脫水脫氧管)，否則會損害ECD檢測器。

　　對質譜來說，國內的氮氣發(fā)生器都無法達到很高的流量，所以，現(xiàn)在很多人都還使用液氮罐，來支持液質聯(lián)用需要的氮氣流量。

　　值得提醒的一點是：氮氣發(fā)生器只能在實驗室內或實驗室外很近的位置采集空氣作為氣源，而實驗室內空氣經常是受到污染的，其中的有機溶劑含量因為實驗前處理過程等原因(此外GC的洗針溶劑揮發(fā)，液相的流動相揮發(fā))不可避免的超標。

　　氮氣發(fā)生器以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，通稱PSA制氮。氮氣發(fā)生器與傳統(tǒng)制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動化程度高、產氣快(15～30分鐘)、能耗低，產品純度可在較大范圍內根據(jù)用戶需要進行調節(jié)，操作維護方便、運行成本較低、裝置適應性較強等特點，故在1000Nm3/h以下氮氣發(fā)生器中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮氣用戶的歡迎，氮氣發(fā)生器已成為中、小型氮氣用戶的理想選擇方法。