實驗室氮氣發(fā)生器原理有哪些？

目前，實驗室氮氣發(fā)生器原理主要有兩種種，它們分別是：1、采用中空纖維膜分離（純度低，體積?。?；2、采用PSA的合成分子篩分離（純度高，體積大）；

膜分離制氮機技術原理，通常一切氣體均可以滲透通過高分子膜，其過程是氣體分子首先被吸附并溶解于膜的高壓側表面，然后借助于濃度梯度在膜中擴散，從膜的低壓側解析出來，其結果是小分子和極性較強的分子的通過速度較快，而大分子和極性較弱的分子的通過速度較慢，膜分離就是利用各種氣體在高分子膜上的滲透速率的不同，來進行qi體分離的，其分離推動力為氣體在膜兩側的分壓差，所以膜法氣體分離沒有相變、不需要再生，它具有設備簡單、操作及維護費用低等優(yōu)點。

碳分子篩制氮原理：以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，通稱psa制氮。實驗室PSA氮氣發(fā)生器以空氣作為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，與傳統(tǒng)制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動化程度高、能耗低，產(chǎn)品純度可在較大范圍內根據(jù)用戶需要進行調節(jié)，操作維護方便、運行成本較低、裝置適應性較強等特點，在實驗室儀器中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮氣用戶的歡迎。

碳分子篩制氮與采用中空纖維膜技術對比

1、碳分子篩技術可實現(xiàn)自我凈化，不僅有效去除雜質和碳氫化合物，而且得到的氮氣純度更高，這就是為什么所有廠家氣相用氮氣發(fā)生器（因為純度要求達到99.999%）全部采用碳分子篩技術而不是膜分離技術；

2、膜分離技術，根據(jù)不同氣體在通過膜時的滲透屬性不同，將空氣中的氮氣分離出來，但通過膜的壓縮空氣即使之前經(jīng)過凈化也會存在一定的雜質和碳氫化合物，這些雜質會附著在膜上而不會徹底排除，在空氣濕度大的地方，膜的分離效率會不斷降低，純度和流速會逐漸降低；

3、碳分子篩技術更適宜于潮濕的空氣環(huán)境和高溫天氣；這得益于碳分子篩技術的自我凈化功能可去除空氣中的水汽，并不受溫度變化影響。而膜分離技術無法自我凈化，一旦空氣潮濕，直接影響設備的產(chǎn)氣效率甚至導致故障。

氮氣發(fā)生器的使用有哪些注意事項？

前面講到了氮氣發(fā)生器原理，那這里就再來說說，這種設備的使用注意事項。在使用前，首先我們應檢查進風口有沒有被雜物堵塞，如果有的的話及時進行處理；由于儀器內置空壓機活塞的密封圈使用壽命問題，因此在使用完畢后，要及時將儀器關閉掉；在未接空氣源時，切勿空載運行儀器等等。

實驗室氮氣發(fā)生器原理有哪些？

目前，實驗室氮氣發(fā)生器原理主要有兩種種，它們分別是：1、采用中空纖維膜分離（純度低，體積?。?、采用PSA的合成分子篩分離（純度高，體積大）；

膜分離制氮機技術原理，通常一切氣體均可以滲透通過高分子膜，其過程是氣體分子首先被吸附并溶解于膜的高壓側表面，然后借助于濃度梯度在膜中擴散，從膜的低壓側解析出來，其結果是小分子和極性較強的分子的通過速度較快，而大分子和極性較弱的分子的通過速度較慢，膜分離就是利用各種氣體在高分子膜上的滲透速率的不同，來進行qi體分離的，其分離推動力為氣體在膜兩側的分壓差，所以膜法氣體分離沒有相變、不需要再生，它具有設備簡單、操作及維護費用低等優(yōu)點。

碳分子篩制氮原理：以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，通稱psa制氮。實驗室PSA氮氣發(fā)生器以空氣作為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，與傳統(tǒng)制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動化程度高、能耗低，產(chǎn)品純度可在較大范圍內根據(jù)用戶需要進行調節(jié)，操作維護方便、運行成本較低、裝置適應性較強等特點，在實驗室儀器中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮氣用戶的歡迎。

碳分子篩制氮與采用中空纖維膜技術對比

1、碳分子篩技術可實現(xiàn)自我凈化，不僅有效去除雜質和碳氫化合物，而且得到的氮氣純度更高，這就是為什么所有廠家氣相用氮氣發(fā)生器（因為純度要求達到99.999%）全部采用碳分子篩技術而不是膜分離技術；

2、膜分離技術，根據(jù)不同氣體在通過膜時的滲透屬性不同，將空氣中的氮氣分離出來，但通過膜的壓縮空氣即使之前經(jīng)過凈化也會存在一定的雜質和碳氫化合物，這些雜質會附著在膜上而不會徹底排除，在空氣濕度大的地方，膜的分離效率會不斷降低，純度和流速會逐漸降低；

3、碳分子篩技術更適宜于潮濕的空氣環(huán)境和高溫天氣；這得益于碳分子篩技術的自我凈化功能可去除空氣中的水汽，并不受溫度變化影響。而膜分離技術無法自我凈化，一旦空氣潮濕，直接影響設備的產(chǎn)氣效率甚至導致故障。

氮氣發(fā)生器的使用有哪些注意事項？

前面講到了氮氣發(fā)生器原理，那這里就再來說說，這種設備的使用注意事項。在使用前，首先我們應檢查進風口有沒有被雜物堵塞，如果有的的話及時進行處理；由于儀器內置空壓機活塞的密封圈使用壽命問題，因此在使用完畢后，要及時將儀器關閉掉；在未接空氣源時，切勿空載運行儀器等等。

　氮氣發(fā)生器按原理分為三種，下面為大家仔細講解下：
　　1.電化學法制氮。在氫氣電解池的陰極（產(chǎn)氫氣一側）通入高壓空氣，在催化劑作用下，氫氣和氧氣形成微觀燃料電池，完成氧化還原反應生產(chǎn)水，宏觀上表現(xiàn)即為空氣中的氧氣被除去，剩余氮氣。這種方法可以產(chǎn)出高99.995%的氮氣，但有幾個明顯的缺陷：一需用到高濃度氫氧化鉀溶液做電解液，這種強堿溶液與氣體直接接觸，對氣體質量有潛在影響，并有隨氣路輸出的可能性；二單位成本高；三反應過程只去除了空氣中的氧氣，其它雜質氣體并沒有涉及，并且反應過程對電解池制作技術要求很高，不合適的電解池制作技術會造成氮氣純度數(shù)量級的降低。這類氮氣發(fā)生器作為一種小流量氮氣來源，總費用不過幾千元，常被用于色譜載氣和小容量保護，是一種低成本的解決方案；
　　2.膜分離制氮。高壓空氣通過中空纖維膜組件，氮氣分子和氧氣分子的擴散速度差別積累，在膜組件輸出端形成高純度的氮氣，形成的產(chǎn)品氣純度高可達99%，氣體流量>5000ml/min，并且可以累加使用，不影響產(chǎn)品質量，在不考慮其它限制條件的情況下，氣體裝置可以無限擴充。這種制氮方法膜分離制氮在工業(yè)上有不少的應用，在實驗室主要用于對氣體純度要求不特別高的吹掃、保護、對氧氣的置換等。這類發(fā)生器的主要優(yōu)點是流量大，實驗室級別產(chǎn)品一般在50L/min上下，并可隨意擴充，同時壽命長，膜組件作為核心部件，在空氣源穩(wěn)定的情況下，壽命可達10年，且維護成本極低；缺點是氮氣純度不能達到高純級，膜組件目前均為進口，國內不能提供，成本較高，儀器價格也相對高。
　　3.PSA變壓吸附制氮。利用氮氣與其它氣體分子在分子篩中的吸附能力差異，形成濃度差異的積累，在分子篩柱末端產(chǎn)出高純度氮氣。同時利用兩根分子篩柱，一根吸附的同時引出一部分產(chǎn)品氣為另一根解析，實現(xiàn)分子篩在線再生，整體表現(xiàn)即為儀器持續(xù)輸出高純氮氣。這類發(fā)生器可根據(jù)需要，調節(jié)氮氣的純度和流量，高可生產(chǎn)99.999%的氮氣產(chǎn)品，流量可從幾百毫升到幾十升到幾立方每分鐘，純度大小配置靈活，可根據(jù)每個需求具體定制，技術難點主要是分子篩柱填裝技術，分子篩填裝不好，會造成分子篩在氣體高低壓頻繁變化中互相摩擦碰撞粉化，微孔數(shù)量減少，分子篩性能急劇降低。

氮氣發(fā)生器原理：
膜分離技術依靠不同氣體在膜中溶解和擴散系數(shù)的差異而具有不同的滲透速度來實現(xiàn)氣體的分離。當混合氣體在驅動力一膜兩側壓力差作用下，滲透速度相當快的氣體如氧氣、氫氣、氦氣、硫化氫、二氧化碳等透過膜后，在膜的滲透側被富集，而滲透速度相當慢的氣體如氮氣、氬氣、甲烷和一氧化碳等唄滯留在膜的滯留側被富集從而達到混合氣體分離的目的。膜分離制氮機就是根據(jù)以上原理。以壓縮空氣為原料氣來提取較高純度的氮氣。
空氣分離是購買氮氣發(fā)生器的替代方案。在空氣分離設備中，可以將空氣分離為其基本成分。壓縮和過濾天然空氣，以去除任何雜質。壓縮空氣被加熱和冷卻，直到不同的元素達到沸點，然后分離出來。然后這些元素返回到氣態(tài)，此時它們就可以使用了。與氮氣發(fā)生器一樣，空氣分離設備也得益于使用氧氣分析儀來觀察氧氣含量。
氮氣發(fā)生器的工作原理是分離空氣，電解膜的負極側發(fā)生氧化反應，吃掉空氣中的氧化性氣體，在正極側還原，空氣流過電解池后就只剩下氮氣和惰性氣體，故國內發(fā)生器的純度大多標有“相對含氧量”，氮氣的純度和空氣流速，有效分解面的長度，電解電勢的強弱都有關系，這種分離方法也決定了氮氣的純度不可能做的很高。加入電解質的作用就是提高水的導電率，使電化學反應能順利進行。
發(fā)生器對色譜的影響有一點常常被忽略，就是發(fā)生器內的開關電源工作事會對電網(wǎng)電壓造成的干擾(壓縮機的啟動和停止也會)，所以色譜儀經(jīng)過穩(wěn)壓電源供電，當然不用穩(wěn)壓電源的用戶極少。
對色譜來說，氮氣發(fā)生器產(chǎn)生了氮氣后，還需要脫水、脫氧(加脫水脫氧管)，否則會損害ECD檢測器。
對質譜來說，國內的氮氣發(fā)生器都無法達到很高的流量，所以，現(xiàn)在很多人都還使用液氮罐，來支持液質聯(lián)用需要的氮氣流量。
值得提醒的一點是：氮氣發(fā)生器只能在實驗室內或實驗室外很近的位置采集空氣作為氣源，而實驗室內空氣經(jīng)常是受到污染的，其中的有機溶劑含量因為實驗前處理過程等原因(此外GC的洗針溶劑揮發(fā)，液相的流動相揮發(fā))不可避免的超標。

氮氣發(fā)生器原理：

膜分離技術依靠不同氣體在膜中溶解和擴散系數(shù)的差異而具有不同的滲透速度來實現(xiàn)氣體的分離。當混合氣體在驅動力一膜兩側壓力差作用下，滲透速度相當快的氣體如氧氣、氫氣、氦氣、硫化氫、二氧化碳等透過膜后，在膜的滲透側被富集，而滲透速度相當慢的氣體如氮氣、氬氣、甲烷和一氧化碳等唄滯留在膜的滯留側被富集從而使混合氣體分離。膜分離制氮機就是根據(jù)以上原理。以壓縮空氣為原料氣來提取較高純度的氮氣。

空氣分離是購買氮氣發(fā)生器的替代方案。在空氣分離設備中，可以將空氣分離為其基本成分。壓縮和過濾天然空氣，以去除雜質。壓縮空氣被加熱和冷卻，直到不同的元素到達沸點，然后分離出來。然后這些元素返回到氣態(tài)，此時它們就可以使用了。與氮氣發(fā)生器一樣，空氣分離設備也得益于使用氧氣分析儀來觀察氧氣含量。

氮氣發(fā)生器的工作原理是分離空氣，電解膜的“-”側發(fā)生氧化反應，吃掉空氣中的氧化性氣體，在正側還原，空氣流過電解池后就只剩下氮氣和惰性氣體，故國內發(fā)生器的純度大多標有“相對含氧量”，氮氣的純度和空氣流速，分解面的長度，電解電勢的強弱都有關系，這種分離方法也決定了氮氣的純度不可能做的很高。加入電解質的作用就是提高水的導電率，使電化學反應能順利進行。

發(fā)生器對色譜的影響有一點常常被忽略，就是發(fā)生器內的開關電源工作事會對電網(wǎng)電壓造成干擾(壓縮機的啟動和停止也會)，所以色譜儀經(jīng)過穩(wěn)壓電源供電，當然不用穩(wěn)壓電源的用戶很少。

對色譜來說，氮氣發(fā)生器產(chǎn)生了氮氣后，還需要脫水、脫氧(加脫水脫氧管)，否則會損害ECD檢測器。

對質譜來說，國內的氮氣發(fā)生器不會有很高的流量，所以，現(xiàn)在很多人都還使用液氮罐，來支持液質聯(lián)用需要的氮氣流量。

值得提醒的一點是：氮氣發(fā)生器只能在實驗室內或實驗室外很近的位置采集空氣作為氣源，而實驗室內空氣經(jīng)常是受到污染的，其中的有機溶劑含量因為實驗前處理過程等原因(此外GC的洗針溶劑揮發(fā)，液相的流動相揮發(fā))不可避免的超標

氮氣發(fā)生器是集氮、氫、空發(fā)生器為一體的儀器，它是在高純氮發(fā)生器、高純氫發(fā)生器和低噪音空氣泵的基礎上，融合現(xiàn)代，為適應市場的需要而開發(fā)、設計并向市場推出的一代產(chǎn)品。氮氣發(fā)生器以嶄新的結構設計，簡單的工作程序，竭誠為操作者提供更加便捷、可靠的工作條件。采用的開關電源，提高了電解效率。操作簡便，只需啟動電源開關，儀器即可產(chǎn)氣，輸出壓力穩(wěn)定，氮、氫、系統(tǒng)設有流量顯示，更醒目直觀。不消耗電解質，電解質只起離子轉換作用并不消耗，所以只需補充蒸發(fā)和電解損失的少量蒸餾水。設有多級保護裝置，是、可靠、方便的結合。即可間斷使用，又可連續(xù)使用且產(chǎn)氣穩(wěn)定、不易衰減?？扇〈邏轰撈?，使化驗室儀器化。

氮氣發(fā)生器可以根據(jù)用戶使用氣量的大小來進行自動控制排水；采用了航空材料作為二次減震裝置，大大降低了儀器的噪音問題。氫氣電解分離池采用了進口不銹鋼316L材質，氫電解分離池電解面積大為325cm2，采用了貴金屬作為電解材料及特殊材料作為分離膜加大了電解速率提高了氣體純度。

再好的設備也會有故障的時候，下面就來說說氮氣發(fā)生器的常見故障及解決方法：

1、當氫氣部份壓力達不到設定值時，先觀察流量表，如流量顯示較平時偏大，基本可斷定整個體系有漏氣點。

處理方式：關閉電源，卸下氣路，將氫氣出口用密封螺帽封緊，開啟電源，看壓力能否達到設定值，并看流量顯示能否達到“000”，如果流量顯示能回零，說明儀器本身不存在漏氣，請檢查氣體輸出口以后的管路，及用氣設備是否漏氣。如流量顯示不能回零，則儀器存在漏氣點，請用皂液檢查干燥管是否存在漏氣現(xiàn)象。

2、當空氣部份壓力達不到設定值時，頻繁啟動時，可能存在漏氣。

處理方式：關閉電源，卸下氣路，將出口用密封螺帽封緊，開啟電源，當壓力上升，空壓機停止工作后觀察空壓機是否會在30分鐘內再次啟動，如果空壓機未在短時間內啟動，說明儀器本身不存在漏氣，請檢查氣體輸出口以后的管路，及用氣設備是否漏氣。

氮氣發(fā)生器的軸承損壞原因有很多，如灰塵侵入、安裝不當或濕氣侵入等，這是軸承早期損壞的常見原因。以下是對一些大型軸承常見損壞原因的分析及相應的解決方法，以延長軸承的使用壽命。

1、偏心率：偏心率、傾斜度或過大載荷可能導致幾何應力集中或表面剝落。解決方法：軸承座和擋肩的精密加工。

2、潤滑不足：潤滑不足或不當可能導致部件磨損或軸承嚴重變形。解決方法：改善潤滑系統(tǒng)，定期適當補充或更換潤滑劑。

4、電流：當軸承旋轉時，帶電可能導致溝槽或刻痕。當軸承靜止時，電氣操作的不正確接地將導致輕微的防燒傷措施：在焊接除軸承以外的零件之前，減少或防止電流通過合適的聚酯連接件流過軸承。

3、操作不當：安裝、操作或拆卸不當可能導致保持架變形或缺陷。解決方法：使用適當?shù)牟僮?、安裝和拆卸工具。

5、生銹和腐蝕：與水接觸可能導致軸承部件的腐蝕和生銹。軸承的腐蝕損壞可能導致運行中的防剝落措施：定期檢查密封，確保良好的密封效果，正確存放軸承。

6、外部材料：磨粒污染和碎屑侵入可能導致軸承工作表面磨損、擦傷和凹陷。解決方法：清除侵入的顆粒和碎屑，更換潤滑劑，并檢查密封系統(tǒng)。

氮氣發(fā)生器是一種先進的氣體分離技術，它主要應用領域為：航空航天、核電核能、食品醫(yī)藥、石油化工、電子工業(yè)、材料工業(yè)、國防軍和科學實驗等領域。

氮氣發(fā)生器主要由電解系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)組成。氮氣發(fā)生器能否很好地應用于氣相色譜分析實驗，與發(fā)生器的原理有很大關系。

氮氣發(fā)生器的工作原理大致分為三種：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；3.采用氣相色譜技術用新型合成分子篩分離。

下面我們就具體來介紹一下：

一、電化學法制氮。在氫氣電解池的陰極（產(chǎn)氫氣一側）通入高壓空氣，在催化劑作用下，氫氣和氧氣形成微觀燃料電池，完成氧化還原反應生產(chǎn)水，宏觀上表現(xiàn)即為空氣中的氧氣被除去，剩余氮氣。這種方法可以產(chǎn)出高99.995%的氮氣，這類氮氣發(fā)生器作為一種小流量氮氣來源，總費用不過幾千元，常被用于色譜載氣和小容量保護，是一種低成本的解決方案。

二、膜分離制氮。高壓空氣通過中空纖維膜組件，氮氣分子和氧氣分子的擴散速度差別積累，在膜組件輸出端形成高純度的氮氣，終形成的產(chǎn)品氣純度高可達99%，氣體流量>5000ml/min，并且可以累加使用，不影響產(chǎn)品質量，在不考慮其它限制條件的情況下，氣體裝置可以無限擴充。這種膜分離制氮在工業(yè)上有不少的應用，在實驗室主要用于對氣體純度要求不特別高的吹掃、保護、對氧氣的置換等。這類發(fā)生器的主要優(yōu)點是流量大，實驗室級別產(chǎn)品一般在50L/min上下，并可隨意擴充，同時壽命長，膜組件作為核心部件，在空氣源穩(wěn)定的情況下，壽命可達10年，且維護成本極低；缺點是氮氣純度不能達到高純級，膜組件目前均為進口，國內不能提供，成本較高，儀器價格也相對高。我公司生產(chǎn)的氮氣發(fā)生器中，型號QPN-30L即為膜分離制氮產(chǎn)品，可供對氮氣使用量在幾升、幾十升到幾百升每分鐘的用戶選用；膜分離氮氣發(fā)生器可以很好的適用液質聯(lián)用儀的用氮要求。

三、PSA變壓吸附制氮。利用氮氣與其它氣體分子在分子篩中的吸附能力差異，形成濃度差異的積累，在分子篩柱末端產(chǎn)出高純度氮氣。同時利用兩根分子篩柱，一根吸附的同時引出一部分產(chǎn)品氣為另一根解析，實現(xiàn)分子篩在線再生，整體表現(xiàn)即為儀器持續(xù)輸出高純氮氣。這類發(fā)生器可根據(jù)需要，調節(jié)氮氣的純度和流量，可生產(chǎn)99.999%的氮氣產(chǎn)品，流量可從幾百毫升到幾十升到幾立方每分鐘，純度大小配置靈活，可根據(jù)每個需求具體定制， PSA變壓吸附技術在工業(yè)中應用很廣泛，已發(fā)展幾十年，是很成熟的技術。技術難點主要是分子篩柱填裝技術，分子篩填裝不好，會造成分子篩在氣體高低壓頻繁變化中互相摩擦碰撞粉化，微孔數(shù)量減少，分子篩性能急劇降低。