氣相色譜技術
談幾款氮氣發生器的現狀與運用
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下一篇 2010-09-02 10:23:26/ 個人分類：氮氣發生器
氮氣是空氣的主要成分，在室溫和大氣壓力下是無色、無味、無毒和不可燃的氣體，沸點為-195.8℃，其化學性質不活潑。除合成氨外，氮氣通常被作為保護氣廣泛用于冶金、化工、煤炭、食品、醫藥、電子、磁材、運輸、熱處理、輪胎、熱電、航空等行業。可應用于系統中管道容器等氮吹掃、儲罐沖氮、置換、檢漏、可燃性氣體保護。
國內外目前使用的氮氣發生器分為以電化學分離法和物理吸附法相結合技術，采用中空纖維膜分離技術，采用氣相色譜技術用新型合成分子篩分離這三大類技術。
一，電化學分離法和物理吸附法結合技術：
采用電化學分離法和物理吸附法的發生器可以制取純氮、純氧等氣體。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，多孔氣體擴散性氧電極為陰極，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（1 MPa）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小于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，提高了點解效率。
但由于加氫氧化鉀液體的氮氣發生器所產生的氮氣中含水量高且帶有一定的腐蝕性，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效率低。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，長期使用后，熱導檢測器的靈敏度降低。最大的隱患在于，利用該原理產生的氮氣如果長時間在常壓條件下使用，會造成嚴重的返液現象。一旦防返液的裝置出現故障就會造成氣路及色譜柱報廢，嚴重的甚至可能導致氣相色譜儀全部報廢。
二、采用中空纖維膜法技術：
由于各種氣體在膜中的溶解度和擴散系數的差異，兩種或兩種以上的氣體混合通過高分子膜時，導致不同氣體在膜中相對滲透速率有所不同。中空纖維膜兩側壓差作為混合氣體的驅動力，在其作用下，滲透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。
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氣體供生產應用，由滲透側排空的為富氧空氣。氮膜系統可將廉價的空氣中的氮從78%提高到95%以上，最高可得到99.9%的純氮。該原理下氮氣的最大問題在于純度不高，只能應用于分析精度不高的實驗，而且該技術關鍵部件-中空纖維膜的使用壽命短，價格昂貴，往往只能使用1-2年，更換中空纖維膜使實驗成本居高不下。
三，采用氣相色譜技術：
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，在常溫低壓下，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的需要調節。所產生氣體流速穩定，氮氣純化徹底，產出的氮氣純度高，最高可得到99..9995%的純氮，水分含量低，適用于各種氣相色譜檢測器。
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