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新闻质谱专用氮气发生器的工作原理与优势
更新时间:2023-12-19 阅读:1665
  质谱专用氮气发生器的工作原理可以分为三种:膜分离制氮、PSA变压吸附制氮和电化学法制氮。
 
  1.膜分离制氮:这种制氮方法利用高压空气通过中空纤维膜组件,由于氮气分子和氧气分子的扩散速度差异,在膜组件输出端形成高纯度的氮气。最终的产品气纯度可以达到99%,气体流量大于5000ml/min。这种方法可以累加使用,不影响产品质量。在不考虑其他限制条件的情况下,气体装置可以无限扩充。膜分离制氮在工业上有很多应用,在实验室主要用于对气体纯度要求不高的吹扫、保护和氧气置换等。这种发生器的主要优点是流量大,实验室级别产品一般在50L/min左右,并且可以随意扩充。同时,寿命长,膜组件作为核心部件,在空气源稳定的情况下,寿命可达10年,维护成本极低。缺点是氮气纯度不能达到高纯级,膜组件目前都是进口的,国内无法提供,成本较高,仪器价格也相对较高。
 
  2.PSA变压吸附制氮:这种制氮方法利用氮气与其他气体分子在分子筛中的吸附能力差异,形成浓度差异的积累,从而在分子筛柱末端产生高纯度的氮气。同时利用两根分子筛柱,一根吸附的同时引出一部分产品气为另一根解析,实现分子筛在线再生,整体表现为仪器持续输出高纯氮气。这种发生器可以根据需要调节氮气的纯度和流量,最高可生产99.999%的氮气产品。流量可以从几百毫升到几十升到几立方每分钟不等,纯度大小配置灵活,可以根据每个需求具体定制。PSA变压吸附技术在工业中应用广泛,已经发展了几十年,是非常成熟的技术。技术难点主要是分子筛柱填装技术,如果分子筛填装不好,会造成分子筛在气体高低压频繁变化中互相摩擦碰撞粉化,微孔数量减少,分子筛性能急剧降低。
 
  3.电化学法制氮:这种方法是在氢气电解池的阴极(产氢气一侧)通入高压空气,在催化剂的作用下,氢气和氧气形成微观燃料电池,完成氧化还原反应生产水。宏观上表现为空气中的氧气被除去,剩余的是氮气。这种方法可以产出最高99.995%的氮气。但是有几个明显的缺陷:首先需要使用高浓度氢氧化钾溶液作为电解液,这种强碱溶液与气体直接接触,可能对气体质量有潜在影响,并有可能随气路输出;其次单位成本高;再者反应过程只去除了空气中的氧气,其他杂质气体并没有涉及;最后反应过程对电解池制作技术要求很高,不合适的电解池制作技术会导致氮气纯度数量级的降低。这种氮气发生器作为一种小流量氮气来源,总费用不过几千元,常用于色谱载气和小容量保护,是一种低成本的解决方案。
 

质谱专用氮气发生器

 

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