氮氣發生器利用壓縮機對氮氣進行壓縮,貯藏在貯氣罐內,方便日后使用,壓縮器主要由壓縮機、儲氣罐、過濾器、干燥器等組成,壓縮空氣經壓縮后進入冷干機降溫脫水,在經過過濾器除油、除塵,然后進入裝有碳分子篩的吸附塔,選擇性地吸附掉氧氣、二氧化碳等雜質氣體組分,產生高純度氮氣。
空氣源中混合氣體在通過中空纖維膜時,由于溶解度以及擴散系數的差異,導致不同氣體在膜中滲透速度不同。氮氣滲透速率相對較慢,進而在膜中滯留,從而達到分離純化作用。該儀器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品氣為另一根解析,實現分子篩在線再生,整體表現即為儀器持續輸出高純氮氣。
該儀器采用電化學分離法和物理吸附法相結合的方式制取純氮氣,利用恒定電位電解法,采用微孔膜作為兩電極的分隔板,多孔氣體擴散型氧電極為陰極,鎳網為陽極,且電極安裝是采用硬支撐結構。該發生器可在氮氣室壓差下穩定工作,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≤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,提高了電解效率??烧{節氮氣的純度和流量,可生產99.999%的氮氣產品,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,可根據每個需求具體定制,適用于各種氣相色譜檢測器。
這種方法可以產出高純度氮氣,但有幾個小缺陷: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;單位成本高,不適合做大流量發生器;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量級的降低。但是,氮氣發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,總費用不高,是一種低成本的解決方案。而且該儀器還具有以下特點,方便使用。
安全可靠,配有安裝裝置,靈敏可靠;
除電解池中兩級催化外另有第三極催化,催化劑選用新型貴金屬,使輸出的氮氣含氧量小于3ppm;
電解池采用立式單液面雙陰極,催化層使用載體及貴金屬催化物,使電解池催化效率高,產氣量大,氮氣純度高,電解池出廠前經過100小時以上高壓,使電解池性能和工作狀態極為穩定;
儀器的控制系統采用芯片,是全部工作過程均有程序控制完成。自動恒壓、恒流,氮氣流量可根據用量實現0-300ml/min全自動調節;
產氮濕度低,采用了超高分子量滲透麼分離技術及有效的除濕裝置,因而降低了原始濕度,并能在停機后自動排出水分。采用了金屬聚合物除濕及兩級吸附,使氮氣純度大大提高;
操作方便,免運輸鋼瓶之勞,省去了搬運鋼瓶之苦,使用是只需打開電源開關即可產氮,可連續使用,也可間斷使用,產氮量穩定不衰減。