氮气发生器常见的三种原理

氮气发生器是一种先进的气体分离技术，它主要应用领域为：航空航天、核电核能、食品医药、石油化工、电子工业、材料工业、国防军和科学实验等领域。

氮气发生器主要由电解系统、压力控制系统、净化系统和显示系统组成。氮气发生器能否很好地应用于气相色谱分析实验，与发生器的原理有很大关系。

氮气发生器的工作原理大致分为三种：1.以电化学分离法和物理吸附法相结合的方式；2.采用中空纤维膜分离；3.采用气相色谱技术用新型合成分子筛分离。

下面我们就具体来介绍一下：

一、电化学法制氮。在氢气电解池的阴极（产氢气一侧）通入高压空气，在催化剂作用下，氢气和氧气形成微观燃料电池，完成氧化还原反应生产水，宏观上表现即为空气中的氧气被除去，剩余氮气。这种方法可以产出高99.995%的氮气，这类氮气发生器作为一种小流量氮气来源，总费用不过几千元，常被用于色谱载气和小容量保护，是一种低成本的解决方案。

二、膜分离制氮。高压空气通过中空纤维膜组件，氮气分子和氧气分子的扩散速度差别积累，在膜组件输出端形成高纯度的氮气，终形成的产品气纯度高可达99%，气体流量>5000ml/min，并且可以累加使用，不影响产品质量，在不考虑其它限制条件的情况下，气体装置可以无限扩充。这种膜分离制氮在工业上有不少的应用，在实验室主要用于对气体纯度要求不特别高的吹扫、保护、对氧气的置换等。这类发生器的主要优点是流量大，实验室级别产品一般在50L/min上下，并可随意扩充，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，且维护成本极低；缺点是氮气纯度不能达到高纯级，膜组件目前均为进口，国内不能提供，成本较高，仪器价格也相对高。我公司生产的氮气发生器中，型号QPN-30L即为膜分离制氮产品，可供对氮气使用量在几升、几十升到几百升每分钟的用户选用；膜分离氮气发生器可以很好的适用液质联用仪的用氮要求。

三、PSA变压吸附制氮。利用氮气与其它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，在分子筛柱末端产出高纯度氮气。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，整体表现即为仪器持续输出高纯氮气。这类发生器可根据需要，调节氮气的纯度和流量，可生产99.999%的氮气产品，流量可从几百毫升到几十升到几立方每分钟，纯度大小配置灵活，可根据每个需求具体定制， PSA变压吸附技术在工业中应用很广泛，已发展几十年，是很成熟的技术。技术难点主要是分子筛柱填装技术，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。