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氮氣發(fā)生器膜分離和碳分子篩的對比

發(fā)布時間: 2022-03-21  點擊次數(shù): 746次

氮氣發(fā)生器作為實驗室常用設(shè)備之一,作為氮氣供氣源,用途廣泛。其中,對質(zhì)譜和氣相色譜的正常運行起到重要作用。那么,該如何選擇合適的氮氣發(fā)生器呢?膜分離技術(shù)和變壓吸附技術(shù)是現(xiàn)今氮氣發(fā)生器的兩種主要制氮技術(shù)。兩種制氮技術(shù)各有特點和優(yōu)勢。
膜分離技術(shù)
壓縮空氣通過中空纖維膜,由于不同氣體分子直徑不同,當(dāng)空氣通過膜的時候,分子直徑較小的氧氣、二氧化碳和水蒸汽會通過中空纖維膜管道上的小孔,進(jìn)而排到大氣中去。在膜的出口,大分子直徑的氮氣分子和惰性氣體氬氣都被收集起來,輸送到應(yīng)用設(shè)備。這種氮氣分離提取技術(shù)簡單有效,無需任何移動部件。
變壓吸附技術(shù)
變壓吸附制氮的填充材料是碳分子篩,是一種多孔疏松的棒狀碳顆粒,當(dāng)壓縮空氣通過碳分子篩時,同樣也是根據(jù)氣體分子直徑的不同,碳分子篩會吸附水汽和氧氣,但是,氮氣不會被吸附,從而被分離。變壓吸附的過程包括吸附解壓-重生階段。
變壓吸附技術(shù)和膜分離技術(shù)來生產(chǎn)氮氣,各有優(yōu)勢。但是,對于某些特定的應(yīng)用設(shè)備,使用其中的一種分離技術(shù)比另一種更有優(yōu)勢。具體使用哪種技術(shù)更好更合適要取決于應(yīng)用和流速要求,不能一概而論。而需要強調(diào)的是,氮氣膜和碳分子篩都不是消耗品,都無需定期更換。
兩種技術(shù)對比來說:
1.尺寸和重量
氮氣膜尺寸小,重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊,更輕盈小巧,甚至發(fā)生器能放在標(biāo)準(zhǔn)實驗臺下,這些對于空間很有限的實驗室而言無疑是上乘的選擇。
2.噪音
膜分離技術(shù)不產(chǎn)生任何噪音,這也就意味著膜分離氮氣發(fā)生器能放在應(yīng)用儀器旁邊,安靜地工作,無需將發(fā)生器放在另外一個房間,從而減少了管道延長所產(chǎn)生的額外費用,也避免了管道漏氣的風(fēng)險。
3.純度
氮氣在不同分析儀器中所起的作用不同,所以對純度的需求也不同,氮氣主要作為霧化氣及保護氣,純度95%就能滿足需求。理想化狀態(tài)下,變壓吸附所能達(dá)到的大純度要優(yōu)于膜分離技術(shù)。但變壓吸附所產(chǎn)生的氮氣純度與進(jìn)氣量、壓力、氣源質(zhì)量都有很大的關(guān)系,如果氣源不潔凈或者氣量壓力不夠,那純度會大大降低,不能單純認(rèn)為變壓吸附純度一定高。
4.露點,含水量
決定氮氣露點含水量的因素,除了分離技術(shù)外,進(jìn)氣質(zhì)量和過濾系統(tǒng)也至關(guān)重要。對于碳分子篩的變壓吸附,如果前端處理不當(dāng),不僅除水能力下降,而且會污染碳分子篩,久而久之碳分子篩就失去了吸附的能力。對于膜分離,如果有較好的前端處理和除水設(shè)計,同樣可以有效除水,降低露點。
5.空壓機的負(fù)荷
膜分離和變壓吸附對空氣氣量的需求不同。對于膜分離,純度越高,需要的空氣越多,空壓機負(fù)荷越大。對于變壓吸附,會有反吹現(xiàn)象,所以用氣量要遠(yuǎn)高于理論值,不能簡單的按照空氮比得出實際空氣量,相應(yīng)空壓機負(fù)荷也大于理想情況。   6. 維護保養(yǎng)
膜分離技術(shù)移動部件少,所以維護簡單。一旦發(fā)生器出了問題,小而輕的氮氣膜占用空間小,讓發(fā)生器的維護以及零配件的更換都非常方便,同時,也降低了維護和維修成本,節(jié)約了時間。另外氮氣膜的工作無需很多電子部件的管理和控制,所以可以將更多的電子部件用于監(jiān)控核心技術(shù)參數(shù),保證了發(fā)生器的穩(wěn)定性。變壓吸附相對移動部件、電子控件都多,所以維修維護較為繁瑣。

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