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氣相色譜分析實驗中的高純氮氣發生器原理
閱讀：2769發布時間：2016-8-30
高純氮氣發生器是一套能提取氮氣的設備，它主要應用領域為：航空航天、核電核能、食品醫藥、石油化工、電子工業、材料工業、國防和科學實驗等領域。為便于大家了解現狀,下面我來介紹幾種應用于氣相色譜分析實驗的高純氮氣發生器原理，僅供大家參考。
1．以電化學分離法和物理吸附法相結合的方式
2．采用中空纖維膜分離法
3．采用氣相色譜柱吸附分離技術
一、電化學分離法和物理吸附法（需“加液”）概況：
采用電化學分離法和物理吸附法的高純氮氣發生器可以制取純氮、氧氣等氣體。它利用恒定電位電解法，采用微孔膜（例如石棉膜）作為兩電極的分隔板，多孔氣體擴散型氧電極為陰極，鎳網為陽極，且電極安裝是采用硬支撐結構。該發生器可在氮、氧氣室壓差（１ＭＰａ）下穩定工作，可避免陰極氫析出，保證產生氣體的純度氮。具體制取氮氣的方法是以空氣為原料將氣體送入有電解液的電解槽，在兩電極間加上電壓≤１.５Ｖ的直流電，此時在槽內空氣中氧氣被吸收而獲得氮氣。其電解液采用“強制循環方式”，由電磁泵帶動電解液在液路中循環，提高了電解效率。
采用這種原理產生的氮氣存在的問題很多。主要的問題有：
1.加KOH液體（水）的高純氮氣發生器所產生的氮氣中含水量高且帶有一定腐蝕性，容易造成色譜儀調試不穩定，一旦長時間使用該氮氣必然造成色譜柱柱效降低。
2．利用該原理產生的氮氣如果長時間在常壓（標準大氣壓）條件下使用，會造成嚴重的返液（回液）現象。為了防止返液，廠家設計了各種裝置來嘗試解決這個問題，但是均不能解決根本性的問題。畢竟它還是要加液的，一旦防返液的裝置出現故障就會造成氣路及色譜柱報廢，嚴重的甚可能導致氣相色譜儀全部報廢。
3.氮氣純度偏低，對色譜儀的熱導檢測器的熱敏元件會造成氧化，時間一久熱導檢測器的靈敏度降低。
鑒于存在以上三點的問題，很多色譜儀廠家、儀器經銷商及維修人員均不建議使用該種原理產生高純氮氣發生器來做氣相色譜儀載氣。
二、采用中空纖維膜法（無需“加液”）：
兩種或兩種以上的氣體混合通過高分子膜時,由于各種氣體在膜中的溶解度和擴散系數的差異,導致不同氣體在膜中相對滲透速率有所不同。根據這一特性，可將氣體分為“快氣”和“慢氣”。
當混合氣體在驅動力---膜兩側壓差的作用下，滲透速率相對較快的氣體和水、氧、二氧化碳等透過膜后在膜滲透側被富集，而滲透速率相對較慢的氣體如氮氣、一氧化碳、氬氣等則在滯留側被富集，從而達到混合氣體分離之目的。
當以加壓凈化空氣為氣源時，氮氣等惰性氣體被富集成高純度供生產應用，由滲透側排空的為富氧空氣。氮膜系統可將廉價的空氣中氮從78%提高到95%以上，zui高可得到99.9%的純氮。該高純氮氣發生器可以用于氣相色譜儀做載氣，分析組分成分要求不高的行業。
三、采用氣相色譜分離技術（無需“加液”）：
這是一種新型的空氣分離方法，它以壓縮空氣為原料，合成分子篩為吸附劑，采用氣相色譜柱吸附流程,在常溫壓力下,利用空氣中的氧和氮在分子篩中的擴散速度不同,把氧和氮加以分離,氮氣的純度和產氣量可按客戶需要調節。所產生氣體流速穩定，氮氣純化*，產出的氮氣純度高，zui高可得到99.9995%的純氮，適用于各種氣相色譜檢測器。該系列高純氮氣發生器只要一按開關，便可以源源不絕的生產出高質量和高純度的氮氣，運行穩定可靠，zui重要的是它不需要任何化學消耗品。操作方便，可24小時無人值守。且它可以在不需任何監管和zui低保養的情況下*地運行。
1．以電化學分離法和物理吸附法相結合的方式
2．采用中空纖維膜分離法
3．采用氣相色譜柱吸附分離技術
一、電化學分離法和物理吸附法（需“加液”）概況：
采用電化學分離法和物理吸附法的高純氮氣發生器可以制取純氮、氧氣等氣體。它利用恒定電位電解法，采用微孔膜（例如石棉膜）作為兩電極的分隔板，多孔氣體擴散型氧電極為陰極，鎳網為陽極，且電極安裝是采用硬支撐結構。該發生器可在氮、氧氣室壓差（１ＭＰａ）下穩定工作，可避免陰極氫析出，保證產生氣體的純度氮。具體制取氮氣的方法是以空氣為原料將氣體送入有電解液的電解槽，在兩電極間加上電壓≤１.５Ｖ的直流電，此時在槽內空氣中氧氣被吸收而獲得氮氣。其電解液采用“強制循環方式”，由電磁泵帶動電解液在液路中循環，提高了電解效率。
采用這種原理產生的氮氣存在的問題很多。主要的問題有：
1.加KOH液體（水）的高純氮氣發生器所產生的氮氣中含水量高且帶有一定腐蝕性，容易造成色譜儀調試不穩定，一旦長時間使用該氮氣必然造成色譜柱柱效降低。
2．利用該原理產生的氮氣如果長時間在常壓（標準大氣壓）條件下使用，會造成嚴重的返液（回液）現象。為了防止返液，廠家設計了各種裝置來嘗試解決這個問題，但是均不能解決根本性的問題。畢竟它還是要加液的，一旦防返液的裝置出現故障就會造成氣路及色譜柱報廢，嚴重的甚可能導致氣相色譜儀全部報廢。
3.氮氣純度偏低，對色譜儀的熱導檢測器的熱敏元件會造成氧化，時間一久熱導檢測器的靈敏度降低。
鑒于存在以上三點的問題，很多色譜儀廠家、儀器經銷商及維修人員均不建議使用該種原理產生高純氮氣發生器來做氣相色譜儀載氣。
二、采用中空纖維膜法（無需“加液”）：
兩種或兩種以上的氣體混合通過高分子膜時,由于各種氣體在膜中的溶解度和擴散系數的差異,導致不同氣體在膜中相對滲透速率有所不同。根據這一特性，可將氣體分為“快氣”和“慢氣”。
當混合氣體在驅動力---膜兩側壓差的作用下，滲透速率相對較快的氣體和水、氧、二氧化碳等透過膜后在膜滲透側被富集，而滲透速率相對較慢的氣體如氮氣、一氧化碳、氬氣等則在滯留側被富集，從而達到混合氣體分離之目的。
當以加壓凈化空氣為氣源時，氮氣等惰性氣體被富集成高純度供生產應用，由滲透側排空的為富氧空氣。氮膜系統可將廉價的空氣中氮從78%提高到95%以上，zui高可得到99.9%的純氮。該高純氮氣發生器可以用于氣相色譜儀做載氣，分析組分成分要求不高的行業。
三、采用氣相色譜分離技術（無需“加液”）：
這是一種新型的空氣分離方法，它以壓縮空氣為原料，合成分子篩為吸附劑，采用氣相色譜柱吸附流程,在常溫壓力下,利用空氣中的氧和氮在分子篩中的擴散速度不同,把氧和氮加以分離,氮氣的純度和產氣量可按客戶需要調節。所產生氣體流速穩定，氮氣純化*，產出的氮氣純度高，zui高可得到99.9995%的純氮，適用于各種氣相色譜檢測器。該系列高純氮氣發生器只要一按開關，便可以源源不絕的生產出高質量和高純度的氮氣，運行穩定可靠，zui重要的是它不需要任何化學消耗品。操作方便，可24小時無人值守。且它可以在不需任何監管和zui低保養的情況下*地運行。
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