實驗室有很多儀器需要用氮氣，那么什么樣的制氮方式好？氮氣發(fā)生器注意事項？氮氣發(fā)生器維護保養(yǎng)？帶著這些問題我們一起去尋找答案!你還可以找到相關(guān)氮氣發(fā)生器的使用方法等技術(shù)知識。

氮氣發(fā)生器系統(tǒng)原理

氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴散速率不同，直徑較小的氣體分子(O2)擴散速率較快，較多的進入碳分子篩微孔，直徑較大的氣體分子(N2)擴散速率較慢，進入碳分子篩微孔較少。利用碳分子篩對氮和氧的這種選擇吸附性差異，導(dǎo)致短時間內(nèi)氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，如此氧氮分離，在PSA條件下得到氣相富集物氮氣。

氮氣發(fā)生器如何制氮？

1、電化學(xué)法制氮(需“加液”)

采用電化學(xué)法制氮的發(fā)生器可以制取純氮、氧氣等氣體。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，多孔氣體擴散型氧電極為陰極，鎳網(wǎng)為陽極，且電極安裝是采用硬支撐結(jié)構(gòu)。該發(fā)生器可在氮、氧氣室壓差(1MPa)下穩(wěn)定工作，可避免陰極氫析出，保證產(chǎn)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≤1.5V的直流電，此時在槽內(nèi)空氣中氧氣被吸收而獲得氮氣。其電解液采用“強制循環(huán)方式”，由電磁泵帶動電解液在液路中循環(huán)，提高了電解效率。

這種方法可以產(chǎn)出Zgao99.995%的氮氣，但有幾個明顯的缺陷：其一，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(zhì)量有潛在影響，并有隨氣路輸出的可能性；其二，單位成本高，不適合做大流量氮氣發(fā)生器；其三，反應(yīng)過程只去除了空氣中的氧氣，其它雜質(zhì)氣體并沒有涉及，并且反應(yīng)過程對電解池制作技術(shù)要求很高，不合適的電解池制作技術(shù)會造成氮氣純度數(shù)量級的降低。但是，這類氮氣發(fā)生器作為一種小流量氮氣來源，常被用于色譜載氣和小容量保護，總費用不過幾千元，是一種低成本的解決方案。

2、采用中空纖維膜法(無需“加液”)

兩種或兩種以上的氣體混合通過高分子膜時，由于各種氣體在膜中的溶解度和擴散系數(shù)的差異，導(dǎo)致不同氣體在膜中相對滲透速率有所不同。根據(jù)這一特性，可將氣體分為“快氣”和“慢氣”。

當(dāng)混合氣體在驅(qū)動力——膜兩側(cè)壓差的作用下，滲透速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(cè)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(cè)被富集，從而達(dá)到混合氣體分離之目的。

當(dāng)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供生產(chǎn)應(yīng)用，由滲透側(cè)排空的為富氧空氣。氮膜系統(tǒng)可將廉價的空氣中氮從78%提高到95%以上，Zgao可得到99.9%的純氮。

這種制氮方法膜分離制氮在工業(yè)上有不少的應(yīng)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，同時壽命長，且維護成本極低;缺點是氮氣純度不能達(dá)到高純級，膜組件目前均為進口，國內(nèi)不能提供，成本較高，儀器價格也相對高。

3、PSA變壓吸附制氮(無需“加液”)

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(diào)節(jié)氮氣的純度和流量，Zgao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，適用于各種氣相色譜檢測器。

如上所述，采用PSA變壓吸附制氮技術(shù)的氮氣發(fā)生器優(yōu)于采用電化學(xué)分離法和物理吸附法以及中空纖維膜法的氮氣發(fā)生器。它可以應(yīng)用于國內(nèi)外各種不同類型的氣相色譜儀用作載氣，是一款性能優(yōu)良，維護方便的新一代氮氣發(fā)生器。

氮氣發(fā)生器的使用方法：

1、接通電源，將氮氣發(fā)生器出氣口與質(zhì)譜進氣口用管路連接好，打開氮 氣發(fā)生器顯示屏上的開關(guān)(注意將氮氣發(fā)生器后面的閥門打開)；

2、注意觀察氮氣發(fā)生器出氣口壓力和氮氣純度，出氣口壓力一般在7bar左右，氮氣純度要大于99%；

3、質(zhì)譜使用結(jié)束后，待Desolvation Temp降至60°C以下，再關(guān)掉API GAS；

4、Z后關(guān)氮氣發(fā)生器。

氮氣發(fā)生器使用注意事項：

(1)使用前檢查氮氣發(fā)生器進風(fēng)口是否有雜物堵塞，注意清理。

(2)儀器活塞密封圈有一定的壽命，使用完畢后請及時關(guān)閉儀器。

(3)儀器使用一段時間后，電解液會逐漸減少，當(dāng)電解液接近下限時應(yīng)及時補水，加液時不要超過上限。

(4)氮氣發(fā)生器切勿在未接空氣源時空載運行，否則會造成整個儀器報廢。

(5)儀器如需搬運時，把儲液桶中的電解液用吸液管吸干凈，然后蓋好上蓋，以免在運輸中殘留的電解液外溢，將整個儀器腐蝕，造成無法修復(fù)的后果。

(6)如儀器停機一個月或一個月以上時間，請把電解液抽出。

氮氣發(fā)生器的維護保養(yǎng)

1、氮氣發(fā)生器中的干燥管應(yīng)定期更換，當(dāng)干燥管中的變色硅膠50%發(fā)生變色時，應(yīng)更換內(nèi)部填料。更換方法：關(guān)閉電源，并排空系統(tǒng)氣體(壓力降為零)。將凈化管按箭頭所指方向旋下，在旋下凈化管的端蓋，更換硅膠干燥劑。

2、氮氣發(fā)生器料處理方法，變色硅膠在120℃烘箱中烘烤12小時。分子篩在250℃-300℃的馬弗爐中灼燒24小時。

3、更換干燥劑時應(yīng)該注意將脫脂棉全部放進管子里，保證對密封端面無任何影響，從而確保端蓋旋緊后能夠密封。

4、氮氣發(fā)生器安裝時按箭頭所示方向旋緊，開機后使用皂液檢漏，并確保密封。

5、干燥管螺紋表面不允許擅自纏繞各種密封類膠帶，否則會導(dǎo)致干燥管開裂，無法密封。

6、氮氣發(fā)生器工作中消耗電解液，應(yīng)根據(jù)使用狀況，定期補充蒸餾水，保證液位在上下限刻度之間。

7、氮氣發(fā)生器工作不消耗KOH，但建議每半年更換電解液，更換電解液時，先抽出儀器氮氣發(fā)生器中的廢堿液，加入蒸餾水，開動儀器，讓系統(tǒng)清洗電解系統(tǒng)約5-10分鐘，抽出蒸餾水加入配置好的新電解堿液。

8、氮氣發(fā)生器流量顯示值是根據(jù)加載在電解池上的電流轉(zhuǎn)變來的，遇到震動可能會有輕微的變化，顯示值在±10內(nèi)變化屬正常范圍，但流量供應(yīng)仍能穩(wěn)定輸出。