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氮气发生器膜分离和碳分子筛的对比
点击次数:140 发布时间:2020-09-14

氮气发生器膜分离和碳分子筛的对比

 氮气发生器作为实验室常用设备之一,作为氮气供气源,用途广泛。其中,对质谱和气相色谱的正常运行起到重要作用。那么,该如何选择合适的氮气发生器呢?膜分离技术和变压吸附技术是现今氮气发生器的两种主要制氮技术。两种制氮技术各有特点和优势。
膜分离技术
压缩空气通过中空纤维膜,由于不同气体分子直径不同,当空气通过膜的时候,分子直径较小的氧气、二氧化碳和水蒸汽会通过中空纤维膜管道上的小孔,进而排到大气中去。在膜的出口,大分子直径的氮气分子和惰性气体氩气都被收集起来,输送到应用设备。这种氮气分离提取技术简单有效,无需任何移动部件。
变压吸附技术
变压吸附制氮的填充材料是碳分子筛,是一种多孔疏松的棒状碳颗粒,当压缩空气通过碳分子筛时,同样也是根据气体分子直径的不同,碳分子筛会吸附水汽和氧气,但是,氮气不会被吸附,从而被分离。变压吸附的过程包括吸附解压-重生阶段。
变压吸附技术和膜分离技术来生产氮气,各有优势。但是,对于某些特定的应用设备,使用其中的一种分离技术比另一种更有优势。具体使用哪种技术更好更合适要取决于应用和流速要求,不能一概而论。而需要强调的是,氮气膜和碳分子筛都不是消耗品,都无需定期更换。
两种技术对比来说:
1.尺寸和重量
氮气膜尺寸小,重量轻,结构紧凑,更轻盈小巧,甚至发生器能放在标准实验台下,这些对于空间很有限的实验室而言无疑是完美的选择。
2.噪音
膜分离技术不产生任何噪音,这也就意味着膜分离氮气发生器能放在应用仪器旁边,安静地工作,无需将发生器放在另外一个房间,从而减少了管道延长所产生的额外费用,也避免了管道漏气的风险。
3.纯度
氮气在不同分析仪器中所起的作用不同,所以对纯度的需求也不同,氮气主要作为雾化气及保护气,纯度95%就完全能满足需求。理想化状态下,变压吸附所能达到的大纯度要优于膜分离技术。但变压吸附所产生的氮气纯度与进气量、压力、气源质量都有很大的关系,如果气源不洁净或者气量压力不够,那纯度会大大降低,不能单纯认为变压吸附纯度一定高。
4.露点,含水量
决定氮气露点含水量的因素,除了分离技术外,进气质量和过滤系统也至关重要。对于碳分子筛的变压吸附,如果前端处理不当,不仅除水能力下降,而且会污染碳分子筛,久而久之碳分子筛就失去了吸附的能力。对于膜分离,如果有较好的前端处理和除水设计,同样可以有效除水,降低露点。
5.空压机的负荷
膜分离和变压吸附对空气气量的需求不同。对于膜分离,纯度越高,需要的空气越多,空压机负荷越大。对于变压吸附,会有反吹现象,所以用气量要远高于理论值,不能简单的按照空氮比得出实际空气量,相应空压机负荷也大于理想情况。   6. 维护保养
膜分离技术移动部件少,所以维护简单。一旦发生器出了问题,小而轻的氮气膜占用空间小,让发生器的维护以及零配件的更换都非常方便,同时,也降低了维护和维修成本,节约了时间。另外氮气膜的工作无需很多电子部件的管理和控制,所以可以将更多的电子部件用于监控核心技术参数,保证了发生器的稳定性。变压吸附相对移动部件、电子控件都多,所以维修维护较为繁琐。

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