氮气发生器原理

　氮气发生器按原理分为三种，下面为大家仔细讲解下：
　　1.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，但有几个明显的缺陷：一需用到高浓度氢氧化钾溶液做电解液，这种强碱溶液与气体直接接触，对气体质量有潜在影响，并有随气路输出的可能性；二单位成本高；三反应过程只去除了空气中的氧气，其它杂质气体并没有涉及，并且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造成氮气纯度数量级的降低。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；
　　2.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，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。这种制氮方法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。
　　3.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，高可生产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，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。

氮气发生器原理：
膜分离技术依靠不同气体在膜中溶解和扩散系数的差异而具有不同的渗透速度来实现气体的分离。当混合气体在驱动力一膜两侧压力差作用下，渗透速度相当快的气体如氧气、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透速度相当慢的气体如氮气、氩气、甲烷和一氧化碳等呗滞留在膜的滞留侧被富集从而达到混合气体分离的目的。膜分离制氮机就是根据以上原理。以压缩空气为原料气来提取较高纯度的氮气。
空气分离是购买氮气发生器的替代方案。在空气分离设备中，可以将空气分离为其基本成分。压缩和过滤天然空气，以去除任何杂质。压缩空气被加热和冷却，直到不同的元素达到沸点，然后分离出来。然后这些元素返回到气态，此时它们就可以使用了。与氮气发生器一样，空气分离设备也得益于使用氧气分析仪来观察氧气含量。
氮气发生器的工作原理是分离空气，电解膜的负极侧发生氧化反应，吃掉空气中的氧化性气体，在正极侧还原，空气流过电解池后就只剩下氮气和惰性气体，故国内发生器的纯度大多标有“相对含氧量”，氮气的纯度和空气流速，有效分解面的长度，电解电势的强弱都有关系，这种分离方法也决定了氮气的纯度不可能做的很高。加入电解质的作用就是提高水的导电率，使电化学反应能顺利进行。
发生器对色谱的影响有一点常常被忽略，就是发生器内的开关电源工作事会对电网电压造成的干扰(压缩机的启动和停止也会)，所以色谱仪经过稳压电源供电，当然不用稳压电源的用户极少。
对色谱来说，氮气发生器产生了氮气后，还需要脱水、脱氧(加脱水脱氧管)，否则会损害ECD检测器。
对质谱来说，国内的氮气发生器都无法达到很高的流量，所以，现在很多人都还使用液氮罐，来支持液质联用需要的氮气流量。
值得提醒的一点是：氮气发生器只能在实验室内或实验室外很近的位置采集空气作为气源，而实验室内空气经常是受到污染的，其中的有机溶剂含量因为实验前处理过程等原因(此外GC的洗针溶剂挥发，液相的流动相挥发)不可避免的超标。

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。

实验室氮气发生器原理有哪些？

目前，实验室氮气发生器原理主要有两种种，它们分别是：1、采用中空纤维膜分离（纯度低，体积小）；2、采用PSA的合成分子筛分离（纯度高，体积大）；

膜分离制氮机技术原理，通常一切气体均可以渗透通过高分子膜，其过程是气体分子首先被吸附并溶解于膜的高压侧表面，然后借助于浓度梯度在膜中扩散，从膜的低压侧解析出来，其结果是小分子和极性较强的分子的通过速度较快，而大分子和极性较弱的分子的通过速度较慢，膜分离就是利用各种气体在高分子膜上的渗透速率的不同，来进行qi体分离的，其分离推动力为气体在膜两侧的分压差，所以膜法气体分离没有相变、不需要再生，它具有设备简单、操作及维护费用低等优点。

碳分子筛制氮原理：以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称psa制氮。实验室PSA氮气发生器以空气作为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，与传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点，在实验室仪器中颇具竞争力，越来越得到中、小型氮气用户的欢迎。

碳分子筛制氮与采用中空纤维膜技术对比

1、碳分子筛技术可实现自我净化，不仅有效去除杂质和碳氢化合物，而且得到的氮气纯度更高，这就是为什么所有厂家气相用氮气发生器（因为纯度要求达到99.999%）全部采用碳分子筛技术而不是膜分离技术；

2、膜分离技术，根据不同气体在通过膜时的渗透属性不同，将空气中的氮气分离出来，但通过膜的压缩空气即使之前经过净化也会存在一定的杂质和碳氢化合物，这些杂质会附着在膜上而不会彻底排除，在空气湿度大的地方，膜的分离效率会不断降低，纯度和流速会逐渐降低；

3、碳分子筛技术更适宜于潮湿的空气环境和高温天气；这得益于碳分子筛技术的自我净化功能可去除空气中的水汽，并不受温度变化影响。而膜分离技术无法自我净化，一旦空气潮湿，直接影响设备的产气效率甚至导致故障。

氮气发生器的使用有哪些注意事项？

前面讲到了氮气发生器原理，那这里就再来说说，这种设备的使用注意事项。在使用前，首先我们应检查进风口有没有被杂物堵塞，如果有的的话及时进行处理；由于仪器内置空压机活塞的密封圈使用寿命问题，因此在使用完毕后，要及时将仪器关闭掉；在未接空气源时，切勿空载运行仪器等等。

实验室氮气发生器原理有哪些？

目前，实验室氮气发生器原理主要有两种种，它们分别是：1、采用中空纤维膜分离（纯度低，体积小）；2、采用PSA的合成分子筛分离（纯度高，体积大）；

膜分离制氮机技术原理，通常一切气体均可以渗透通过高分子膜，其过程是气体分子首先被吸附并溶解于膜的高压侧表面，然后借助于浓度梯度在膜中扩散，从膜的低压侧解析出来，其结果是小分子和极性较强的分子的通过速度较快，而大分子和极性较弱的分子的通过速度较慢，膜分离就是利用各种气体在高分子膜上的渗透速率的不同，来进行qi体分离的，其分离推动力为气体在膜两侧的分压差，所以膜法气体分离没有相变、不需要再生，它具有设备简单、操作及维护费用低等优点。

碳分子筛制氮原理：以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称psa制氮。实验室PSA氮气发生器以空气作为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，与传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点，在实验室仪器中颇具竞争力，越来越得到中、小型氮气用户的欢迎。

碳分子筛制氮与采用中空纤维膜技术对比

1、碳分子筛技术可实现自我净化，不仅有效去除杂质和碳氢化合物，而且得到的氮气纯度更高，这就是为什么所有厂家气相用氮气发生器（因为纯度要求达到99.999%）全部采用碳分子筛技术而不是膜分离技术；

2、膜分离技术，根据不同气体在通过膜时的渗透属性不同，将空气中的氮气分离出来，但通过膜的压缩空气即使之前经过净化也会存在一定的杂质和碳氢化合物，这些杂质会附着在膜上而不会彻底排除，在空气湿度大的地方，膜的分离效率会不断降低，纯度和流速会逐渐降低；

3、碳分子筛技术更适宜于潮湿的空气环境和高温天气；这得益于碳分子筛技术的自我净化功能可去除空气中的水汽，并不受温度变化影响。而膜分离技术无法自我净化，一旦空气潮湿，直接影响设备的产气效率甚至导致故障。

氮气发生器的使用有哪些注意事项？

前面讲到了氮气发生器原理，那这里就再来说说，这种设备的使用注意事项。在使用前，首先我们应检查进风口有没有被杂物堵塞，如果有的的话及时进行处理；由于仪器内置空压机活塞的密封圈使用寿命问题，因此在使用完毕后，要及时将仪器关闭掉；在未接空气源时，切勿空载运行仪器等等。

大流量氮气发生器的工作原理解说
　　大流量氮气发生器是按变压吸附技术设计、制造的氮气发生设备。大流量氮气发生器通常使用两吸附塔并联，由全自动控制系统按特定可编程序严格控制时序，交替进行加压吸附和解压再生，完成氮氧分离，获得所需高纯度的氮气。大流量氮气发生器采用目前世界上的膜过滤技术，具有安全、、成本低、适用方便的特点。大流量氮气发生器安全性高，可以满足所有厂家的仪器需求。
　　大流量氮气发生器使用成本低，大流量氮气发生器可以长期使用，自动化程度高，只要按键开机就可以长时间无人操作给仪器供气。大流量氮气发生器基本不需要维护，一年中只需花 30 分钟左右的时间更换过滤元件。
　　大流量氮气发生器是根据变压吸附原理，采用高品质的碳分子筛作为吸附剂，在的压力下，从空气中制取氮气。经过纯化干燥的压缩空气，在吸附器中进行加压吸附、减压脱附。由于空气动力学效应，氧在碳分子筛微孔中扩散速率远大于氮，氧被碳分子筛优先吸附，氮在气相中被富集起来，形成成品氮气。然后经减压至常压，吸附剂脱附所吸附的氧气等杂质，实现再生。大流量氮气发生器一般在系统中设置两个吸附塔，一塔吸附产氮，另一塔脱附再生，通过PLC程序控制器控制气动阀的启闭，使两塔交替循环，以实现连续生产高品质氮气之目的。大流量氮气发生器整套系统由以下部件组成:压缩空气净化组件、空气储罐、氧氮分离装置、氮气缓冲罐。
　　大流量氮气发生器具体工作过程为压缩空气经纯化干燥净化后，通过切换阀进入吸附塔。在吸附塔内，氧气被分子筛吸附，氮气在吸附塔顶部被聚积后进入氮气储罐，再经过滤净化即获得合格的氮气。大流量氮气发生器采用两只吸附塔，塔内装填碳分子筛吸附剂，当一只吸附塔在进行吸氧产氮时，另一只吸附塔在脱氧再生，如此交替循环连续不断地产出氮气。
　　大流量氮气发生器主要特点：
　　. 大流量氮气发生器重量轻，整体结构，节省空间。
　　. 薄膜可将氧气及湿气同时分离出去，产生干燥的氮气。
　　. 膜组件耐压高，压力损失小，大流量氮气发生器可满足要求出口氮气压力高的用户之需要。
　　. 大流量氮气发生器易于安装和启动，开机、停机方便迅速。
　　. 通过增加膜组件的数量，可很容易扩大系统的产氮量。
　　. 大流量氮气发生器系统静态运行，无需照顾看管，甚少保养，连续运转安全可靠。

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。

1、PVC、PE、聚乙烯、苯胺、顺酐、乙醇、聚甲醛、苯酐、聚酯的生产；
2、涂料、油漆、有机硅的生产；
3、合成纤维纺线，拉丝防氯化；
4、橡胶的包装与贮存；
5、存贮液体上面气层的惰化；
6、氮气压注开采石油；
7、轮胎的充氮防干燥聚合作用；
8、干法熄焦、催化剂再生、石油分馏、氮肥原料、触媒保护；
9、海洋工程的惰性气体供应；
10、对油船储存的油面氮封、输油管的清洗气等等。

变压吸附(Pressure Swing Adsorption，简称PSA)气体分离技术是非低温气体分离技术的重要分支，是人们长期来努力寻找比深冷法更简单的空分方法的结果。七十年代西德埃森矿业公司成功开发了碳分子筛，为PSA空分制氮工业化铺平了道路。三十年来该技术发展很快，技术日趋成熟，在中小型制氮领域已成为深冷空分的强有力的竞争对手。
变压吸附制氮是以空气为原料，用碳分子筛作吸附剂，利用碳分子筛对空气中的氧和氮选择吸附的特性，运用变压吸附原理(加压吸附，减压解吸并使分子筛再生)而在常温使氧和氮分离制取氮气。
变压吸附制氮与深冷空分制氮相比，具有显著的特点:吸附分离是在常温下进行，工艺简单，设备紧凑，占地面积小，开停方便，启动迅速，产气快(一般在30min左右)，能耗小，运行成本低，自动化程度高，操作维护方便，撬装方便，无须专门基础，产品氮纯度可在范围内调节，产氮量≤2000Nm/h。但到目前为止，除美国空气用品公司用PSA制氮技术，无须后级纯化能工业化生产纯度≥99.999%的高纯氮外(进口价格很高)，国内外同行一般用PSA制氮技术只能制取氮气纯度为99.9%的普氮(即O2≤0.1%)，个别企业可制取99.99%的纯氮(O2≤0.01%)，纯度更高从PSA制氮技术上是可能的，但制作成本太高，用户也很难接受，所以用非低温制氮技术制取高纯氮还加后级纯化装置。

众所周知，杭州安研拥有当前市场上zui广泛的氮气发生器种类，同时，我们不断地研发出新的产品满足日新月异的氮气的需求，来给新的应用设备供气。我们不仅仅有市面上种类zui多的氮气发生器来满足液质联用仪的用气需求，你实验室里几乎是所有需要用气的设备，都可以让我们的气体发生器来供气。为什么我们的气体发生器能够覆盖您的实验室里大部分应用设备？因为，我们二十年如一日，专注于实验室里气体发生器的研发和生产，专心于给您提供稳定可靠的实验室气源。

另外一个广为人知的事实就是：我们所采用的气体分离技术成熟可靠。在我们的氮气发生器上，我们用膜分离技术和变压吸附技术来生产氮气，如果我们的顾客对某一种技术青睐有加，我们可以根据客户的喜好来推荐合适的型号。但是，对于某些特定的应用设备，使用其中的一种分离技术比另一种更有优势。

膜分离技术

让压缩空气通过中空纤维膜，当空气通过膜的时候，空气中的氧气，二氧化碳，一氧化碳和水蒸汽 会通过中空纤维膜管道上的小孔，进而排到大气中去。在膜的出口，大尺寸的氮气分子和惰性气体氩气都收集起来，输送到应用设备。这种氮气分离提取技术简单有效，无需任何移动部件。分离提取出来的氮气*高纯度能达到99.5%，不含任何杂质。

变压吸附技术是通过固体介质来分离气体混合物中的单一组分，用变压吸附技术来分离空气中的氮气，所需的固体介质是碳分子筛，碳分子筛对空气中的氧气选择性吸附，从而在加压的情况下分离了空气中的氮气和氧气。

碳分子筛其实就是多孔疏松的棒状碳颗粒，当对填充满了碳分子筛颗粒的氮气纯化密封柱中充入压缩空气（主要成分是氮气，氧气和惰性气体氩气和少量水汽）时，碳分子筛会吸附水汽，氧气，但是，氮气不会被吸附。这主要是因为氮气和氧气的分子尺寸不一样，碳分子筛颗粒上的小孔能让分子尺寸小的氧气进入，却不能让氮气进入，因为氮气的分子尺寸大于氧气；从而，氮气和氧气被分离开了。

变压吸附这一过程包含两个步骤和阶段：

1.吸附阶段，压缩空气中氧气，水汽，二氧化碳被碳分子筛柱子吸附，氮气被收集起和储藏起来。

2.重生阶段，将碳分子筛柱的压力释放到大气中去，吸附了氧气，二氧化碳，水汽的碳分子筛颗粒释放掉吸附的氧气，二氧化碳和水汽，从而为下一次吸附做好准备。

变压吸附这一个过程需要维持一个稳定的温度，这个温度通常情况下和实验室的环境温度接近（20-25℃）。变压吸附技术生产出来的氮气，纯度*高能达到99.999%，纯度越高，生产过程中需要消耗的空气就越多。

变压吸附技术和膜分离技术来生产氮气，各有利弊。具体使用哪种方法来生产氮气要取决于应用和流速要求。在市面上，某些人说氮气膜和碳分子筛是消耗品，需要定期更换，这是不对的。如果用户的除油和除水过滤器效果不佳，碳分子筛和氮气膜的分离效果会随着使用年限的增加而慢慢失效。