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深冷空分制氮

深冷空分制氮是一种传统的制氮方法，已有近几十年的历史。它是以空气为原料，经过压缩、净化，再利用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同(在1大气压下，前者的沸点为-183℃，后者的为-196℃)，通过液空的精馏，使它们分离来获得氮气。深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用较高，设备一次性***较多，运行成本较高，产气慢(12～24h），安装要求高、周期较长。综合设备、安装及基建诸因素，3500Nm3/h以下的设备，相同规格的PSA装置的***规模要比深冷空分装置低20%～50%。深冷空分制氮装置宜于大规模工业制氮，而中、小规模制氮就显得不经济。

　　钢瓶氮气需要向气体供应商购买，一般采用深冷分离法从空气中获得，适合大规模工业制氮;氮气发生器的种类、原理和结构多种多样，从原理上来讲，一般分为三种，即：电解法、膜分离法，以及变压吸附(PSA)&碳分子筛法。

　　一 电解法制氮

　　氮气发生器使用电解法制氮原理的氮气发生器，其主要特点就是仪器具有电解液储液桶

　　其主要原理是：原料空气进入到电解池中，空气中的氧在阴极被附而获得电子，与水作用生成氢氧根离子并迁移到阳极，在阳极处失去电子析出氧气，因此空气中的氧不断被分离，高纯氮气发生器，只留下氮气随气路被输出。

氮气发生器

　　二 膜分离法制氮

　　利用膜(中空纤维膜)分离法制氮的基本原理是：当两种或两种以上的气体混合物通过中空纤维膜时， 由于气体在膜中的溶解度和扩散系数有差异， 因而这些气体在膜中的相对渗透率是不同的。当混合气体在驱动力(膜两侧压力差) 作用下通过中空纤维膜时， 渗透速率相对快的气体， 如水、氢气、硫i化氢、二氧化碳等， 快速透过膜进入膜的另一侧。

　　一般而言，采用膜分离制氮得到的氮气纯度<99.9%，可以用在一般的常量分析之中。

　　三 变压吸附(PSA)&碳分子筛法制氮

　　1 变压吸附的原理

　　氮气发生器变压吸附是用于分离混合气体，提取某一气体组分的技术，是指在系统温度维持不变的情况下，通过升高或降低系统的压力来不断地改变吸附剂的吸附量从而达到组分分离的方法;主要体现在较高压力下进行吸附，东宇氮气发生器，在较低压力下(常压或真空)使吸附的组分解吸出来，从而得到得到气体产物。

　　2 变压吸附用于氧氮分离

　　实验室制氮过程中常使用分子筛作为变压吸附中的吸附剂，因此有的厂家称之为碳分子筛法。

　　制氮的基本过程为：

　　(1)在采用碳分子筛为吸附剂时，碳分子筛对氧氮的吸附速度相差很大。

　　(2)氮气流出后，通过降低压力，分子筛表面上被吸附的氧分子等被解吸排出，氮气发生器，从而吸附剂得以再生。

　氮气发生器的周期性维护工作很重要

氮气发生器务必进行周期性的维护，主要包括冷凝水的排放及定期更换气体过滤装置。由于氮气发生器以环境空气作为气体来源，所以其它过滤装置必须定期更换，否则过滤装置失效后，会把环境空气中的有机污染物通过干燥气和雾i化器进入质谱，严重影响仪器性能，降低灵敏度和重现性。使用氮气发生器的用户，强烈建议每半年到一年更换干燥气的气体净化管。

氮气发生器的工作原理是分离空气，电解膜的负极侧发生氧化反应，吃掉空气中的氧化性气体，液质用氮气发生器，在正极侧还原，空气流过电解池后就只剩下氮气和惰性气体，故国内发生器的纯度大多标有“相对含氧量”，氮气的纯度和空气流速，有效分解面的长度，氮气发生器电解电势的强弱都有关系，这种分离方法也决定了氮气的纯度不可能做的很高。加入电解质的作用就是提高水的导电率，使电化学反应能顺利进行。