淺析三種不同原理的氮?dú)獍l(fā)生器各自的優(yōu)缺點(diǎn)

　　

　　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(kuò)散型氧電極為陰極，鎳網(wǎng)為陽(yáng)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?dú)獾姆椒ㄊ且钥諝鉃樵蠈怏w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(shí)在槽內(nèi)空氣中氧氣被吸收而獲得氮?dú)狻Ｆ潆娊庖翰捎?ldquo;強(qiáng)制循環(huán)方式”，由電磁泵帶動(dòng)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)出高99.995%的氮?dú)?，但有幾個(gè)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(qiáng)堿溶液與氣體直接接觸，對(duì)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?dú)獍l(fā)生器；其三，反應(yīng)過(guò)程只去除了空氣中的氧氣，其它雜質(zhì)氣體并沒(méi)有涉及，并且反應(yīng)過(guò)程對(duì)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(huì)造成氮?dú)饧兌葦?shù)量級(jí)的降低。但是，這類(lèi)氮?dú)獍l(fā)生器作為一種小流量氮?dú)鈦?lái)源，常被用于色譜載氣和小容量保護(hù)，總費(fèi)用不過(guò)幾千元，是一種低成本的解決方案。

　　

　　2、采用中空纖維膜法（無(wú)需“加液”）

　　兩種或兩種以上的氣體混合通過(guò)高分子膜時(shí)，由于各種氣體在膜中的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)的差異，導(dǎo)致不同氣體在膜中相對(duì)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(dòng)力——膜兩側(cè)壓差的作用下，滲透速率相對(duì)較快的氣體和水、氧、二氧化碳等透過(guò)膜后在膜滲透?jìng)?cè)被富集，而滲透速率相對(duì)較慢的氣體如氮?dú)狻⒁谎趸肌鍤獾葎t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(shí)，氮?dú)獾榷栊詺怏w被富集成高純度供生產(chǎn)應(yīng)用，由滲透?jìng)?cè)排空的為富氧空氣。氮膜系統(tǒng)可將廉價(jià)的空氣中氮從78%提高到95%以上，高可得到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(shí)驗(yàn)室主要用于對(duì)氣體純度要求不特別高的吹掃、保護(hù)、對(duì)氧氣的置換等。這類(lèi)發(fā)生器的主要優(yōu)點(diǎn)是流量大，同時(shí)壽命長(zhǎng)，且維護(hù)成本極低；缺點(diǎn)是氮?dú)饧兌炔荒苓_(dá)到高純級(jí)，膜組件目前均為進(jìn)口，國(guó)內(nèi)不能提供，成本較高，儀器價(jià)格也相對(duì)高。

　　

　　3、PSA變壓吸附制氮（無(wú)需“加液”）

　　利用氮?dú)馀c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?dú)狻Ｍ瑫r(shí)利用兩根分子篩柱，一根吸附的同時(shí)引出一部分產(chǎn)品氣為另一根解析，實(shí)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?dú)狻?/div>