膜分離或變壓吸附？氮氣發(fā)生器的原理對比

膜分離或變壓吸附？氮氣發(fā)生器的原理對比

膜分離技術(shù)
讓壓縮空氣通過中空纖維膜，當(dāng)空氣通過膜的時候，空氣中的氧氣，二氧化碳，一氧化碳和水蒸汽 會通過中空纖維膜管道上的小孔，進而排到大氣中去。在膜的出口，大尺寸的氮氣分子和惰性氣體氬氣都收集起來，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。分離提取出來的氮氣高純度能達到99.5%，不含任何雜質(zhì)。
變壓吸附技術(shù)是通過固體介質(zhì)來分離氣體混合物中的單一組分，用變壓吸附技術(shù)來分離空氣中的氮氣，所需的固體介質(zhì)是碳分子篩，碳分子篩對空氣中的氧氣選擇性吸附，從而在加壓的情況下分離了空氣中的氮氣和氧氣。

碳分子篩其實就是多孔疏松的棒狀碳顆粒，當(dāng)對填充滿了碳分子篩顆粒的氮氣純化密封柱中充入壓縮空氣（主要成分是氮氣，氧氣和惰性氣體氬氣和少量水汽）時，碳分子篩會吸附水汽，氧氣，但是，氮氣不會被吸附。這主要是因為氮氣和氧氣的分子尺寸不一樣，碳分子篩顆粒上的小孔能讓分子尺寸小的氧氣進入，卻不能讓氮氣進入，因為氮氣的分子尺寸大于氧氣；從而，氮氣和氧氣被分離開了。

變壓吸附這一過程包含兩個步驟和階段：
1.吸附階段，壓縮空氣中氧氣，水汽，二氧化碳被碳分子篩柱子吸附，氮氣被收集起和儲藏起來。
2.重生階段，將碳分子篩柱的壓力釋放到大氣中去，吸附了氧氣，二氧化碳，水汽的碳分子篩顆粒釋放掉吸附的氧氣，二氧化碳和水汽，從而為下一次吸附做好準(zhǔn)備。
變壓吸附這一個過程需要維持一個穩(wěn)定的溫度，這個溫度通常情況下和實驗室的環(huán)境溫度接近（20-25℃）。變壓吸附技術(shù)生產(chǎn)出來的氮氣，純度高能達到99.999%，純度越高，生產(chǎn)過程中需要消耗的空氣就越多。
變壓吸附技術(shù)和膜分離技術(shù)來生產(chǎn)氮氣，各有利弊。具體使用哪種方法來生產(chǎn)氮氣要取決于應(yīng)用和流速要求。在市面上，某些人說氮氣膜和碳分子篩是消耗品，需要定期更換，這是不對的。如果用戶的除油和除水過濾器效果不佳，碳分子篩和氮氣膜的分離效果會隨著使用年限的增加而慢慢失效。

液質(zhì)聯(lián)用儀應(yīng)用
對于液質(zhì)聯(lián)用儀而言，氮氣純度高于95%就可以大多數(shù)的質(zhì)譜儀的用氣要求了，即使一些靈敏的質(zhì)譜儀也沒有問題。關(guān)鍵是氣體里面不能含有任何粉塵，水汽和碳?xì)浠衔锛坝偷?，所以，高性能的過濾系統(tǒng)尤為重要，過濾系統(tǒng)的除塵規(guī)格要小于0.01微米，同時，油滴和水汽也除掉。由于過濾系統(tǒng)一旦飽和，它們的過濾吸附效果也會大打折扣，所以，每年對過濾器進行維護也有必要。

對于液質(zhì)聯(lián)用儀而言，分別利用膜分離技術(shù)和變壓吸附技術(shù)來生產(chǎn)氮氣的產(chǎn)品我們都有，但是，對于一些小型和中型的實驗室而言，選用膜分離的氮氣發(fā)生器有一些明顯的優(yōu)勢

維護和服務(wù)
膜分離技術(shù)涉及到很少的移動部件，通常情況下，一臺氮氣發(fā)生器里面的氮氣膜重3公斤(而變壓吸附模塊的重量能達到100公斤)，這就讓維護變得簡單。

尺寸和重量

由于氮氣膜尺寸小，重量輕，這也就意味著我們能設(shè)計出更輕盈小巧，結(jié)構(gòu)更緊湊的氣體發(fā)生器，同時，讓發(fā)生器能放在標(biāo)準(zhǔn)實驗臺下，發(fā)生器機底腳輪設(shè)計，方便移動。這些氣體發(fā)生器對于那些空間很有限的實驗室而言，無疑是的選擇。

噪音水平
膜分離技術(shù)不產(chǎn)生任何噪音，變壓吸附技術(shù)在碳分子篩柱泄壓放氣的時候，會有很大的放氣的聲音產(chǎn)生，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，從而增加了管道延長所產(chǎn)生的額外費用。

變壓吸附技術(shù)對于大型實驗室而言，優(yōu)勢明顯，在我們的iFlow產(chǎn)品里，我們應(yīng)用變壓吸附技術(shù)，它能：

生產(chǎn)出更高流速的氮氣
在一些擁有20-30臺質(zhì)譜儀的大型實驗室里，我們已經(jīng)安裝了一些利用變壓吸附技術(shù)來生產(chǎn)氮氣的發(fā)生器。一臺氮氣發(fā)生器就足夠給整個實驗室來供氣了。

將成本降至低
由于一臺氮氣發(fā)生器的氮氣流速就足夠給實驗室里所有的應(yīng)用設(shè)備來供氣，這種集中供氣方案無疑比單臺小流量氣體發(fā)生器給單臺應(yīng)用設(shè)備來供氣的性價比要高很多。

氣相色譜儀應(yīng)用
利用變壓吸附技術(shù)所生產(chǎn)出來的氮氣，適合給氣相色譜儀來供應(yīng)載氣。給氣相色譜儀做載氣，不僅要求氮氣的純度高，還要求氮氣中的碳?xì)浠衔锖康?。利用碳分子篩變壓吸附技術(shù)來生產(chǎn)氮氣的主要選擇，在空氣進入到碳分子篩之前，空氣經(jīng)過過濾，然后再經(jīng)過催化裂解爐將所有的微量碳?xì)浠衔锎呋趸簟Ｋa(chǎn)出來的氮氣純度高，能給所有的氣相色譜儀做載氣，包括電子捕捉檢測器所需要用到的載氣。這不是變壓吸附技術(shù)應(yīng)用的典型案例，我們所采用的碳分子篩變壓吸附技術(shù)，能將移動部件的數(shù)量降到低，同時，變壓吸附柱在工作時沒有噪音，在發(fā)生器出現(xiàn)故障時，維修也很方便。