气象色谱技术

谈几款氮气发生器的现状与运用

上一篇 / 下一篇  2010-09-02 10:23:26 / 个人分类:氮气发生器

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   氮气是空气的主要成分,在室温和大气压力下是无色、无味、无毒和不可燃的气体,沸点为-195.8℃,其化学性质不活泼。除合成氨外,氮气通常被作为保护气广泛用于冶金、化工、煤炭、食品、医药、电子、磁材、运输、热处理、轮胎、热电、航空等行业。可应用于系统中管道容器等氮吹扫、储罐冲氮、置换、检漏、可燃性气体保护。

国内外目前使用的氮气发生器分为以电化学分离法和物理吸附法相结合技术,采用中空纤维膜分离技术,采用气相色谱技术用新型合成分子筛分离这三大类技术。

一,电化学分离法和物理吸附法结合技术:

   采用电化学分离法和物理吸附法的发生器可以制取纯氮、纯氧等气体。它利用恒定电位电解法,采用微孔膜(例如石棉膜)作为两电极的分隔板,多孔气体扩散性氧电极为阴极,镍网为阳极,且电极安装是采用硬支撑结构。该发生器可在氮、氧气室压差(1 MPa)下稳定工作,可避免阴极氢析出,保证产生气体的纯度氮。具体制取氮气的方法是以空气为原料将气体送入有电解液的电解槽,在两电极间加上电压小于1.5V的直流电,此时在槽内空气中氧气被吸收而获得氮气。其电解液采用“强制循环方式”,由电磁泵带动电解液在液路中循环,提高了点解效率。

   但由于加氢氧化钾液体的氮气发生器所产生的氮气中含水量高且带有一定的腐蚀性,容易造成色谱仪调试不稳定,一旦长时间使用该氮气必然造成色谱柱效率低。氮气纯度偏低,对色谱仪的热导检测器的热敏元件会造成氧化,长期使用后,热导检测器的灵敏度降低。最大的隐患在于,利用该原理产生的氮气如果长时间在常压条件下使用,会造成严重的返液现象。一旦防返液的装置出现故障就会造成气路及色谱柱报废,严重的甚至可能导致气相色谱仪全部报废。

二、采用中空纤维膜法技术:

   由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的差异,两种或两种以上的气体混合通过高分子膜时,导致不同气体在膜中相对渗透速率有所不同。中空纤维膜两侧压差作为混合气体的驱动力,在其作用下,渗透率相对较快的气体和水、氧、二氧化碳等透过膜后,在膜渗透侧被富集,而渗透速率相对较慢的气体如氮气、一氧化碳、氩气等则在滞留侧被富集,从而达到混合气体分离之目的。

以加压净化空气为气源时,氮气等惰性气体被富集成高纯度气体供生产应用,由渗透侧排空的为富氧空气。氮膜系统可将廉价的空气中的氮从78%提高到95%以上,最高可得到99.9%的纯氮。该原理下氮气的最大问题在于纯度不高,只能应用于分析精度不高的实验,而且该技术关键部件-中空纤维膜的使用寿命短,价格昂贵,往往只能使用1-2年,更换中空纤维膜使实验成本居高不下。

三,采用气相色谱技术:
这是一种新型的空气分离方法,它以压缩空气为原料,合成分子筛为吸附剂,在常温低压下,利用空气中的氧和氮在分子筛中的扩散速度不同,把氧和氮加以分离,氮气的纯度和产气量可按客户的需要调节。所产生气体流速稳定,氮气纯化彻底,产出的氮气纯度高,最高可得到99..9995%的纯氮,水分含量低,适用于各种气相色谱检测器。


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学海无涯乐作舟 引用 删除 zzl   /   2010-08-23 15:28:43
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